基于单片机的简易数字示波器设计(附件)【字数：10563】
摘 要本文对数字存储示波器的基本概念及发展概况做了简单的叙述，设计了一个简单的以51单片机为核心的数字存储示波器，本文主要是由硬件部分和软件部分两个部分组成。? 硬件部分是以STC90C51单片机为核心、ADC0809实时采样实现对输入信号的提取、AT24C02为存储器进行数据的存储、LCD12864为显示模块进行波形显示、并通过键盘操作来实现数字示波器的部分功能。软件部分主要是通过对51单片机的编程来实现ADC0809的控制、AT24C02的控制、周期的计算、峰峰值的计算、按键及液晶屏的控制等。 最后，本文通过Altium Designer软件设计并制作了数字存储示波器的硬件原理图和PCB。用Proteus仿真软件完成数字存储示波器的仿真和调试。
Key words: digital storage oscilloscope; single chip microcomputer; ADC converter; memory; LCD display. 目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1选题的背景意义和研究现状 1
1.1.1选题的背景意义 1
1.1.2数字存储示波器概述 1
1.1.3数字存储示波器的发展概况 3
1.2设计的任务和要求 3
1.2.1设计的基本要求 3
1.2.2课题的具体工作内容 4
第二章 系统的方案设计 5
2.1数字存储示波器的总体框图 5
2.2系统的方案设计 5
2.2.1控制器 5
2.2.2键盘模块 6
2.2.3数字信号的采集与存储 6
2.2.4显示模块 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1信号调理电路 8
3.2单片机最小系统 8
3.3 A/D转换电路 10
3.3.1 ADC0809芯片 10
3.3.2 AD转换电路的硬件设计 12
3.4存储单元电路 13
3.4.1 AT24C02芯片 13
3.4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2存储单元电路设计 15
3.5键盘硬件电路 16
3.6液晶显示接口电路 17
3.6.1 LCD12864简介 17
3.6.2 LCD12864液晶显示接口电路图 18
3.7电源电路 19
第四章 系统功能的软件设计 20
4.1主程序设计及流程图 20
4.2 AD转换程序流程图 20
4.2.1 AD转换原理 20
4.2.2周期计算的原理 21
4.3峰峰值计算的原理及程序流程图 22
4.4键盘程序流程图 22
4.5存储程序流程图 23
4.6显示程序流程图 24
第五章 测试与调试 26
5.1 PCB设计 26
5.2测试与调试 27
5.3 实物图展示 32
第六章 结论和展望 33
6.1结论 33
6.2展望 33
致 谢 34
附录 36
第一章 绪论
1.1选题的背景意义和研究现状
1.1.1选题的背景意义
随着集成电路的发展和数字信号处理技术的进步，数字示波器已成为集显示、测量、运算、分析、记录等各种功能于一体的、智能化的测量仪器，它在电子测量领域已经是基础测试仪器。随着科学技术的不断发展，电子器件的持续更新,数字存储示波器也在向功能多样化的方向发展。数据采集是数字存储示波器的技术基础，在很多数据采集产品中都可以应用它的设计技术，从长远看来具有重要的意义。
数字示波器相比于传统模拟示波器的优点是：体积小、低功耗、功能更强、精度更高、方便携带等。不过，目前市面上的数字示波器，对于大学生而言价格昂贵，而且很多功能并不需要。所以，本文旨在设计一款功能简单、价格低廉且方便携带的简易数字存储示波器。
1.1.2数字存储示波器概述
数字存储示波器简称DSO,它的英文名称为Digital Storage Oscilloscope。它是从20世纪70年代发展起来的。图11是数字存储示波器的原理图，数字存储示波器的工作原理是采集被测信号的波形，通过A/D转换把模拟量转换成数字量，然后在数字示波器的存储器中存储。
/
图11 数字存储示波器原理图
传统模拟示波器的组成部分有电源、X轴信号通道、Y轴信号通道、示波管等。传统模拟示波器在工作时将模拟信号存储在示波管的存储栅网上用于显示。数字存储示波器与传统的模拟示波器相比，在功能上有重大突破。数字存储示波器存储模拟信号时间较长，而且数字存储示波器的机内微处理器可以进一步处理存储信号。在未来的发展过程中，数字存储示波器取代传统模拟示波器已是必然。
目前，数字存储示波器示波器主要分为等效取样数字示波器和实时取样数字示波器两类。从显示部分来说，数字存储示波器是向液晶显示示波器和高分辨率彩色显示示波器的方向发展。从存储器部分的功能上来看，数字存储示波器可分为4种类型：①用于存放测量数据和计算结果的存储器叫测量数据存储器；②用来存放参考波形的数据的存储器叫参考波形存储器；③用来存放将要显示的数据的存储器叫显示缓冲存储器；④用于存放模拟信号取样数据的存储器叫信号数据存储器。数字存储示波器在工作时，波形的采集和显示是分开进行的，所以波形的采集速度和波形的显示速度可以不同步。因此，数字存储示波器可以具有极高的采集速度和较低的显示速度。
为了对不同情况下的波形进行测量，数字存储示波器要具有多样化的、灵活的显示方式，主要有视窗显示、基本显示、滚动显示、XY显示等。
Key words: digital storage oscilloscope; single chip microcomputer; ADC converter; memory; LCD display. 目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1选题的背景意义和研究现状 1
1.1.1选题的背景意义 1
1.1.2数字存储示波器概述 1
1.1.3数字存储示波器的发展概况 3
1.2设计的任务和要求 3
1.2.1设计的基本要求 3
1.2.2课题的具体工作内容 4
第二章 系统的方案设计 5
2.1数字存储示波器的总体框图 5
2.2系统的方案设计 5
2.2.1控制器 5
2.2.2键盘模块 6
2.2.3数字信号的采集与存储 6
2.2.4显示模块 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1信号调理电路 8
3.2单片机最小系统 8
3.3 A/D转换电路 10
3.3.1 ADC0809芯片 10
3.3.2 AD转换电路的硬件设计 12
3.4存储单元电路 13
3.4.1 AT24C02芯片 13
3.4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2存储单元电路设计 15
3.5键盘硬件电路 16
3.6液晶显示接口电路 17
3.6.1 LCD12864简介 17
3.6.2 LCD12864液晶显示接口电路图 18
3.7电源电路 19
第四章 系统功能的软件设计 20
4.1主程序设计及流程图 20
4.2 AD转换程序流程图 20
4.2.1 AD转换原理 20
4.2.2周期计算的原理 21
4.3峰峰值计算的原理及程序流程图 22
4.4键盘程序流程图 22
4.5存储程序流程图 23
4.6显示程序流程图 24
第五章 测试与调试 26
5.1 PCB设计 26
5.2测试与调试 27
5.3 实物图展示 32
第六章 结论和展望 33
6.1结论 33
6.2展望 33
致 谢 34
附录 36
第一章 绪论
1.1选题的背景意义和研究现状
1.1.1选题的背景意义
随着集成电路的发展和数字信号处理技术的进步，数字示波器已成为集显示、测量、运算、分析、记录等各种功能于一体的、智能化的测量仪器，它在电子测量领域已经是基础测试仪器。随着科学技术的不断发展，电子器件的持续更新,数字存储示波器也在向功能多样化的方向发展。数据采集是数字存储示波器的技术基础，在很多数据采集产品中都可以应用它的设计技术，从长远看来具有重要的意义。
数字示波器相比于传统模拟示波器的优点是：体积小、低功耗、功能更强、精度更高、方便携带等。不过，目前市面上的数字示波器，对于大学生而言价格昂贵，而且很多功能并不需要。所以，本文旨在设计一款功能简单、价格低廉且方便携带的简易数字存储示波器。
1.1.2数字存储示波器概述
数字存储示波器简称DSO,它的英文名称为Digital Storage Oscilloscope。它是从20世纪70年代发展起来的。图11是数字存储示波器的原理图，数字存储示波器的工作原理是采集被测信号的波形，通过A/D转换把模拟量转换成数字量，然后在数字示波器的存储器中存储。
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图11 数字存储示波器原理图
传统模拟示波器的组成部分有电源、X轴信号通道、Y轴信号通道、示波管等。传统模拟示波器在工作时将模拟信号存储在示波管的存储栅网上用于显示。数字存储示波器与传统的模拟示波器相比，在功能上有重大突破。数字存储示波器存储模拟信号时间较长，而且数字存储示波器的机内微处理器可以进一步处理存储信号。在未来的发展过程中，数字存储示波器取代传统模拟示波器已是必然。
目前，数字存储示波器示波器主要分为等效取样数字示波器和实时取样数字示波器两类。从显示部分来说，数字存储示波器是向液晶显示示波器和高分辨率彩色显示示波器的方向发展。从存储器部分的功能上来看，数字存储示波器可分为4种类型：①用于存放测量数据和计算结果的存储器叫测量数据存储器；②用来存放参考波形的数据的存储器叫参考波形存储器；③用来存放将要显示的数据的存储器叫显示缓冲存储器；④用于存放模拟信号取样数据的存储器叫信号数据存储器。数字存储示波器在工作时，波形的采集和显示是分开进行的，所以波形的采集速度和波形的显示速度可以不同步。因此，数字存储示波器可以具有极高的采集速度和较低的显示速度。
为了对不同情况下的波形进行测量，数字存储示波器要具有多样化的、灵活的显示方式，主要有视窗显示、基本显示、滚动显示、XY显示等。
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