在电子技术领域中, 一般需求借助于一些辅佐的仪器来调查电路中信号的相互关系, 这些仪器的品种许多, 比方万用表、信号源、示波器、频谱仪等。其间, 示波器能够调查到信号的全貌, 它能够在显现屏幕上直接调查到被测信号的波形, 并丈量信号的起伏、频率、周期等根本参量。除此之外, 其他的非电量也能够转化为电量, 运用示波器进行观测。因而, 示波器得到了广泛的运用。跟着电子设备杂乱程度的添加, 关于示波器这样的丈量仪器也提出了更多的要求, 除了本钱的约束以外, 在体积、功用以及运用的灵活性方面也有了新的要求。现在常用的示波器一般都是体积比较大, 本钱高,这就使它的运用受到了一些约束, 在这种情况下, 开发低本钱便携的手持示波器, 将会大大提高其运用空间,为电子技术开发人员供给更多的便当。
液晶显现器在便携式仪器中有着广泛的运用, 运用液晶作为显现器材具有显现质量高, 数字式接口, 体积小, 重量轻, 功耗小等长处。本文规划的体系, 以C8051F020单片机为中心, 以TFT 彩屏液晶为显现器材, 将输入信号经过必要的信号调度电路今后进行采样, 采样后的数字信号在单片机内进行实时的数据处
理, 并依照必定的格局输出到液晶屏幕。经过对液晶进行初始化, 并编写相应的程序, 实时显现出输入信号的波形, 并对信号进行相关参数的丈量, 完结了手持示波器的功用。
1 体系组成与作业原理
1. 1 体系组成
体系首要有信号调度电路, 收集处理模块和液晶外围电路组成。信号调度电路由继电器、增益操控D/ A、两级可变增益扩大器AD603 和维护电路组成, 首要用于对输入信号进行程控的衰减与扩大, 使得信号在最佳的丈量和显现量程规模内。收集处理模块担任收集调度电路输出的信号, 并对信号进行编码缓存, 得到适宜LCD 显现的数字编码信号。液晶外围电路为液晶显现电路供给适宜的作业电压, 而且对液晶模块与单片机的接口电路进行了规划。体系组成的整体框图如图1所示。
图1 体系组成框图
1. 2 体系作业原理
体系时钟操控A/ D 收集波形数据, 在单片机内部装备两块RAM 缓存区, 并选用循环存储器结构。也就是说, 存储器的各存储单元按串行方法顺次寻址, 且首尾相连, 形成了一个环形结构。收集开始时, 将收集数据按次序写入其间一个存储区, 当一切单元都存满今后, 将该存储区的数据送到LCD 显现, 与此一起, 下一轮的采样数据不断存储到另一个存储区, 存满今后2 个存储区交流功用。如此轮换替换, 这样接纳A/ D 收集数据和数据显现能够一起进行, 而数据显现的速率大于A/ D 收集速率, 然后能够有用防止数据丢掉。
体系的作业进程如下: 输入信号经前端信号调度电路转化到适宜的电平, 在单片机的操控下经过A/ D 对信号收集处理并存储收集数据。对LCD 初始化编程接纳单片机存储的波形数据, 将信号的波形实时显现出来, 并丈量信号的峰峰值电压和频率。
2 体系硬件规划
体系硬件首要完结对输入信号的程控衰减扩大, 过压维护, 信号的收集处理以及单片机与液晶模块接口电路等, 体系硬件整体框图如图2 所示。
图2 体系硬件整体框图
2. 1 信号调度电路
信号调度电路完结了对输入信号的程控衰减扩大,它由增益改变规模线性接连可调的可控增益扩大器AD603 组成。经过单片机, 结合8 位D/ A 转化芯片CA3338E, 对两片AD603 引脚端的输入电压进行操控。该芯片输入操控电压Vc 的规模为- 0. 5~ + 0. 5 V,一级增益和操控电压的关系为:
当运用两级级联时, 则增益和操控电压关系为:
单片机输出操控信号, 使继电器对输入信号进行100 倍衰减。衰减后的信号经A/ D 转化后收集到单片机中, 依据预先设置的档位判别信号所属的规模。假如
信号起伏过低, 不在这些规模之内, 则单片机从头宣布操控信号, 减小对输入信号的衰减倍数, 直到衰减后的信号满意最佳丈量规模停止。对应于每个档位的信号,输出一个8 位的数字信号至CA3338E 芯片, 并将其输出的模拟信号加到AD603 的输入端, 得到不同的扩大倍数, 完结信号的程控衰减扩大。
这样规划, 一方面能够完结主动增益操控。体系会依据程序的设定对输入信号的起伏主动挑选扩大衰减的倍数, 来得到满意信号收集部分电路要求的最佳信号电平, 在进行信号电压的丈量时, 只需求将收集到的信号电压与相应的程控倍数相乘, 就能够显现出精确的电压值。另一方面, 也能够大大扩展输入信号的动态规模。信号收集电路答应的最大输入电压为4 V 左右, 这样, 当输入峰峰值为400 V 信号时, 因为存在100 倍的衰减, 调度今后的输出信号依然不超越收集电路的规模。
