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摘 要：本设计系统采用了A/D转换、FPGA和单片机控制的方案来设计。信号首先经过前端的调理电路把电压调整到A/D的输入电压范围之内，调节电路主要是由信号放大电路和衰减电路所组成。调节后把信号送到A/D转换电路里面进行数字化。然后把A/D转换后的数据送到FPGA中，并由单片机控制信号的输出显示及实现存储,本文采用FPGA，使得数字存储示波器的设计比较灵活，容易升级。4632
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关键词：A/D转换；FPGA；单片机；数据存储
Design of digital storage oscilloscope based on FPGA
Abstract: the design of the system use A/D conversion, FPGA and MCU control scheme to design. Signal conditioning circuit firstly passes through the front end of the voltage is adjusted to within the input voltage range of A/D, regulating circuit is mainly composed of a signal amplification circuit and attenuation circuit. Adjustment after the signal is sent to the A/D conversion circuit for digital. Then the data after A/D conversion to FPGA, and output by the SCM control signal display and storage, this paper adopts FPGA, which makes the design of digital storage oscilloscope is flexible, easy to upgrade.
Keywords: A/D; FPGA; MCU; data storage
目 录
摘要 1
引言 1
1.数字存储示波器的简介 2
1.1 数字存储示波器的发展概况 2
1.2 示波器的工作原理 2
1.3 本文所做的研究工作 4
2.FPGA的开发过程简介 4
2.1 FPGA的开发过程与应用 4
2.2 FPGA的发展历程及现状 4
2.3 FPGA开发流程 4
3.整体设计方案 6
3.1 数字存储示波器的设计 6
3.2 系统整体设计框图 6
3.3 整个系统的性能指标 6
3.4 系统实现方案 7
3.5 系统主要电路 7
3.6 单片机控制FPGA采样及数据存储 9
4.软件仿真 10
5.结束语 11
参考文献 12
致谢 13
基于FPGA的数字存储示波器设计
引言
作为时域测量的经典仪器，示波器是电子行业工程师较为熟悉的工具，它可以用来测量、观察、记录各种瞬时物理现象，并且通过波形方式显示它和时间关系的电子仪器，它能够直接显示被测信号的时域信息。数字存储示波器是一种新型示波器，主要以微处理器、A/D转换器和D/A转换器、数字存储器为核心，原理是输入信号首先经过A/D转换器把模拟信号转换成数字信息，然后存储在数字存储器内，显示时从存储器中读出，经过D/A转换器把数字信号转换成模拟信号显示在CRT上，通过接口可以与计算机相连，利用机内微处理器系统进一步处理存储的信号，或者直接把数字信号送到图像点阵显示器，这样就可以大大改进显示的特性，增强功能，有利于程控化与智能化。精确的实时波形采集技术，使得数字测量更加精确，主要应用于高精度测量与分析，以及组成自动测试系统。性能指标主要包括采样速率、显示更新速率、带宽、存储深度等。数字存储示波器不是把波形存储在示波管内的存储栅网上，而是存储在存储器中，存储时间可以无限长。所以，数字存储示波器是同时具有实时观察、波形存储能力、信号处理能力、电路分析功能的特点，精确度高，操作简单，可以通过计算机进行程序自动测量的高智能化示波器。
1.数字存储示波器的简介
1.1 数字存储示波器的发展概况
早前的数字示波器的屏幕更新速率比较慢，没有实时采集能力。90年代之后，示波器技术得到了快速发展，例如HP公司生产的54600B系列数字示波器解决了这个更新速率比较慢的问题。这样以来只要输入信号变化，马上就可以看到显示的变化。并且添加了转换率触发与建立和保持触发功能。更新的速度也变快了。与此同时泰克公司生产的DP04000数字荧光示波器，率先提供了具有突破性的Wave Inspector技术。在2005年下半年生产出了几种新型数字存储示波器，其中包括600MHz和1GHz两种带宽的示波器，它们具有最深的存储器与最多的集成通道数和业内领先的波形观察能力。目前国内有一些厂商开始向手持数字示波器这一高端领域迈进[1]。