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附加于普通模拟示波器的多功能智能装置
中文摘要：
当代示波器的发展日新月异、面貌焕然一新。由于数字技术的采用，示波器成为集显示、测量、运算、分析、记录等各种功能为一体的智能化测量仪器。本论文主要讨论如下几个方面：如何实现实时的波形采样，以尽量小的采样频率实现尽量高的等效带宽；如何实时地存储采样数据，不丢失数据的同时有效利用有限的存储空间；如何波形重现和参数测量，恰当利用数字信号处理手段改善波形失真、提高等效采样率；如何设计科学合理的操作界面，以符合一般人的操作习惯.
本系统共分为五大部分：主控制模块，人机界面接口，信号输入通道，信号复现模块，数据通信接口。根据实际环境，本装置满足即可作为普通模拟示波器的附加部分，又可独立运行。能采集10kHz以下各种周期和非周期低频信号，具有自动触发采样，手动采样2种方式。当系统处于自动档时，有正极性信号输入即启动采样过程；当系统处于手动档时，可通过“启动”按钮开始采样过程。采样后的信号既能存储于具有掉电保护功能的RAM介质中，又能发送到PC机，以磁盘文件形式保存。RAM的容量为8KB。信号复现为了便于分析处理，要求采样后的信号能借助于模拟示波器的CRT以及以下3种方法：固定显示，分页显示，滑移显示。数据处理被采集后的信号能用以汉字形式在示波器CRT上显示被采样单次脉冲波形的峰值，均值及脉宽，周期波形的周期，峰值。系统还具有基本的容错能力。
关键词：智能化、等效带宽、波形重现
Title: Intelligentized equipment of much function that added to common stimulant oscillometer
Abstract：
It is a well established fact that the oscilloscope has made great progress. With digital technology ,an oscilloscope has become an intelligent instrument with functions: waveform display ,parameter measure ,detecting ,analyze ,storage, and so on. But at the same time ,it is not an easy task to build a system of oscilloscope because of many intractable problems. The article involves in resolving following questions.
This system is divided into the five greatest parts totally: The lord controls the mold piece, person's machine connects to connect, signal importation letter way, the signal replies the mold piece now, data the correspondence connects. According to actual environment, this device satisfy then conduct and actions common imitate show a machine additional part, and then can circulate independently. Can collect the 10 kHz. following various period and the non- period low frequency signals, have the au to trigger the sample, move to sample 2 kinds of methods. When the system is placed in the automatic document, having the cathode signal importation to start to sample the process namely; When the system is placed in to move the document, can start sample the process through the " start" button. Sample the signal of empress since can be save in the RAM of have the electricity protection function to lie in the quality, and then send out the PC machine, keep with the disk document form. The RAM capacity is a 8 KB. The signal reply now for the sake of easy to analysis processing, request to sample behind of signal can ask for help from to imitate to show a CRT of machine and the following 3 kinds of square Fix manifestation, divide page manifestation, slip to move the manifestation. The data processing drive signal collect behind can in order to the Chinese characters form the manifestation was sample in showing a machine CRT the value of the single pulse form, all be worth and the vein breadth, the period of a form of period, value. The system still has to permit the wrong ability basically.
Keywords: intelligentized equipment, equivalence bandwidth, recur of wave
目 录
第一章 综述. . 1
第二章 系统设计任务与要求与设计方案. 2
2.1 多功能智能装置的系统设计要求... 2
2.2 系统总体方案的设计... 3
第三章 硬部分件设计. . 5
3.1主控模块硬件设计... 5
3.1.1 89C52单片机 ... 5
3.2 人机界面与参数设定开关量信号模块设计... 10
3.2.1 人机界面与参数设定开关量信号电路设计... 10
3.2.2 人机界面与参数设定开关信号量信号模块软件设计... 12
3.3 信号输入通道与信号采样模块的设计... 12
3.3.1 A/D芯片的选用及说明... 12
3.3.2 信号采样模块电路的设计... 13
3.4 信号复现模块的设计... 18
3.4.1 普通模拟示波器的波形显示原理... 18
3.4.2 信号复现模块的硬件设计... 21
第四章 软件结构及程序设计. 25
4.1 主控模块的软件设计及流程框图... 25
4.1.1 主程序框架流程图... 25
4.1.2 主模块程序... 26
4.2 信号采样模块的采集软件设计... 27
4.2.1 流程框图... 27
4.3在普通示波器上显示汉字及符号... 27
4.3.1在普通示波器上显示汉字及符号原理... 27
4.3.2程序实现... 29
4.4 信号复现模块的软件设计... 29
4.4.1 流程框图设计... 29
4.4.2 带暂停功能的滑移显示子程序设计清单... 32
4.5 数据通信接口模块... 32
4.5.1 串行通信借口芯片MAX232. 32
4.5.2 通信接口的程序设计... 32
4.6 容错设计原理及实现... 33
4.6.1 容错设计的一般思想... 33
4.6.2 系统的自诊断设计... 34
4.6.3 自诊断的软件实现... 34
4.6.4 系统的抗干扰设计... 38
结束语. . 39
致 谢. . 40
参考文献. . 41
附图A智能装置硬件图. . 42
附录B软件程序清单. . 43
第一章 综述
示波器作为一种十分有效的信号测试，调试工具，已从20世纪50~60年代的电子管示波器，发展到目前功能齐全，性能先进的多种数字示波器；但由于数字示波器价格偏高，国内还普遍使用各种传统的模拟示波器。尽管模拟示波器在技术上已非常成熟，但存在以下缺陷：
l 模拟示波器普遍采用分立元件，特别是传统的阴极射线管（CRT）显示，体积大，比较笨重。
l 由于模拟示波器采用模拟电路，温度漂移，蠕动等问题无法从根本上得到解决，不可避免地出现稳定性差等可靠性方面的问题。
l 由于模拟示波器无智能或智能化程度低，操作繁琐，使用不便。
l 特别是对非常实验条件下的单次脉冲等信号的测试，模拟示波器显得无能为力。
模拟示波器的介绍：
示波器通常由垂直偏转系统，水平偏转系统，电源供给3部分组成。其基本方框图如图1-1所示：
