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1、目录摘要 .IAbstract.II1 绪论.11.1 示波器发展简史与现状.11.2 示波器原理概述.31.3 模拟示波器与数字示波器.51.4 设计任务与目标.92.数字示波器总体设计.102.1 数字示波器总体结构.102.2 数字示波器采样速率.112.3 数字示波器采样原理.123 数字示波器硬件设计.143.1 信号调理电路.143.1.1 输入衰减电路.153.1.2 程控放大电路.163.1.3 电平移位电路.183.1.4 硬件触发电路.193.1.5 AD 转换电路.213.2 数字处理电路.233.2.1 CPLD 电路.233.2.2 MCU 电路.244.数字示波器软
2、件设计.284.1 同步触发.294.2 串行通信.314.3 波形显示.334.4 峰峰值计算.345 数字示波器的调试和测试.365.1 硬件安装调试和软件调试.365.2 测试方案.365.3 性能测试.37参考文献.38致谢.40I摘要本文对示波器的工作原理进行了介绍，提出一种基于单片机和 CPLD 的 20M数字存储示波器设计方案。FPGA 通过控制高速 A/D 转换器 ADS831 采样输入信号,信号输入频率低于 4MHz 时进行实时采样，高于 4MHz 时进行等效采样。等效采样是对多个信号周期连续采样来复现一个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号
3、波形。通过等效采样可以使用较低的采样频率获得较高信号的输入采集，从而降低了对 A/D 速度的要求，降低了示波器的硬件成本。本文所设计制作的示波器对于示波器的发展与制造具有一定的指导意义。本论文主要研究了等效采样在数字示波器发展中的应用，给出了 20M 数字示波器制作的方案。硬件上设计出了示波器模拟信号处理电路、CPLD 采样控制电路和人机交互所需要的单片机控制电路。软件上根据不同的输入信号频率选择使用实时采样和等效采样采用等效，同时实现了良好的人机交互界面。研究结果表明使用等效采样技术，能够很好的解决高速周期信号测量所带来的需要高速采样的问题，减轻对于 A/D 转换速率的要求，降低示波器的硬件
4、成本。本文的特色在于除了使用一般的等效采样来采集信号之外还采用了等效采样的技术来采集信号。实现了低速率 A/D 采集高速率信号的功能，验证了等效采样的可行性。摘要：单片机；CPLD；等效采样；数字示波器IIAbstractIn this paper, the working principle of the oscilloscope were introduced, the MCU and CPLD-based digital storage oscilloscope of the 20M design. FPGA through the control of high-speed A / D
5、 converter ADS831 samples the input signal, the signal input frequency in real time when less than 4MHz sampling, higher than the equivalent time sampling 4MHz. Equivalent Sampling is sampling for a number of signal cycles to rehabilitation is a signal waveform, the sampling system can be a way to e
6、xtend the complex is much higher than the Nyquist frequency limit of the signal wave frequency. Through the use of low equivalent sampling can obtain a higher sampling frequency of the input signal collection, thereby reducing the speed of the AD to reduce the hardware cost oscilloscopes. In this pa
7、per, designed by the oscilloscope for the development and manufacture of oscilloscopes have a certain significance.This paper studied the equivalent in the digital sampling oscilloscope in the development of applications, given the production of Digital Oscilloscope 20M program. Designed hardware oscilloscope analog signal processing circuit, CPLD sampling control circuit and the needs of human-computer in
