基于单片机的通用示波器存储功能扩展设计


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基于单片机的通用示波器存储功能扩展设计

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2007-3-17 9:00:14

摘要：由于通用示波器没有存储功能，因而在单脉冲信号的捕捉和测量中受到极大的限制。介绍一种利用SPCE061A型16位存储器中，其存储容量为获取波形的取样点数目，用直接存放A/D变换后数据的获取存储单元来表示。在SPCE061A中有2K×10bit的SRAM存储单元，实际使用的SRAM的容量主要由A/D转换的速率和扫描因子（t/div）共同决定，其关系如下式所示：

式中，fS为A/D转换的取样频率，N为每格的取样点数。由此可知，在A/D变换速率相同的条件下，存储容量的大小决定扫描时间因子的大小。在设计中，A/D变换的速率fS最大为96kHz，若用1K的SRAM作为A/D转换的存储器，则最大扫描时间为10ms/div。在存储扩展模块中，单片机启动A/D转换器后，通过对P_ADC_MUX_Data（$702CH）单元中A/D转换结果的比较，当有效的转换结果出现时，才将结果保存到SRAM中，利用这种方法能够有效地扩大扫描时间因子，对于单脉冲信号的捕捉非常有效。ADC的部分程序如下： _AD

    在A/D转换中，不仅A/D转换的位数和存储容量决定示波器的垂直和水平分辨率，而且，通过单片机对A/D转换结果的数字信号多次取平均处理，消除随机噪声，可以使垂直分辨率得到提高。

    SPCE061A提供了2路D/A转换通道，通过对寄存器P_DAC_MUX_Ctrl（702AH）单元的编程控制D/A转换，将存储器中的数字信号按顺序转换为仿真信号，加到示波器的Y通道放大器中，在荧光屏上重现信号的波形。

4 示波器存储模块的实验研究
    对于示波器存储模块的研究主要采用对同一信号进行实验比较的方式。在实际中，利用HH4310A/HH4311A型通用示波器对信号进行1次直接测量和1次存储测量，然后对2次测量结果（包括波形的失真度、幅值及频率）进行比较。图3（a）和（b）分别显示对单脉冲信号的直接显示波形和存储显示波形。     通过实验结果的比较可以看出，在一定频率（20kHz）以下，嵌入SPCE061A的示波器存储模块能够实现对信号的不失真存储。

5 结束语 通过实验研究可以看出，利用SPCE061A可以实现对通用示波器存储功能的扩展。通过单片机的编程可较好地实现对单次脉冲的存储测量。虽然在SPCE061A中，A/D转换、D/A转换的速度和SRAM的容量限制了存储信号的频带范围，但是，其成本较低，性价比较高，具有一定的实用价值。若要扩大存储信号带宽的范围，可采用高速A/D转换器和D/A转换器以及大容量的RAM来实现。【

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