基于单片机和FPGA数字示波器设计.pdf

第 19卷 第 18期 电子设计工程 2011年 9月 Vo1．19 No．18 ElectronicDesignEngineering Sep．2011 基于单片机和FPGA的数字示波器的设计 李 璐 ，李腾飞，李飞飞 (武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430079) 摘要 ：随着电子技术的发展 ，对 电路测量 的要求越来越高。提 出了一种基于数字示波器原理，以单片机和 FPGA为控 制核 心的数 字示波器实现 方法。系统 由信号调理 、程控放 大、比较整形和时钟产生 、采样控 制、测频模块和校准信号产 生等模块组成 。可测频率范围10Hz到 lOMHz，幅度范围2mV到 2OV，垂直灵敏度共 l1档 ，扫描速度共 2l档 。实 时采样1MSa／s，等效采样20MSa／s，采用 内触发方式，触发 电平可调 ，且能提供频率为 100kHz的方波校准信号。实 践表 明．整个系统工作稳定，人机界面友好 ，操作简单。 关键词 ：数字示波器 ；程控放大；垂直灵敏度 ；扫描速度 ；等效采样 中图分类号 ：TM935．37 文献标识码 ：A 文章编号 ：1674—6236(2011)18—0078—04 DesignofdigitaloscilloscopebasedonmicrocontrollerandFPGA U Lu，LITeng-fei，LIFei-fei (SchoolofElectronicInformation，WuhanUnivers ，Wuhan430079，China) Abstract：Withthedevelopmentofelectronictechnology，thecircuitmeasurementshavebecomeincreasinglydemanding．A methodtorealizedigitaloscilloscopeisproposed，whichbasedonthetheoryofdigitaloscilloscope，usingthemicrocontroller andFPGA coreasthecontrolcore．System consistsofsignalconditioning，programmableamplification，compareandshaping， clockgeneration，samplingcontrol，rfequencymeasurementandcalibrationsignalgeneratormodule．Measurablerfequency rangesfrom 10Hzto10MHz，theamplituderangesfrom 2mVto20V，has11kindsofverticalsensitivity，21kindsofscanning speed．Real-timesamplinglMSds，equivalentsampling20MSds，usingofinnertrigger，thetriggerlevelisadjustable，and canprovidearfequencyof100KHzsquarewavecalibrationsigna1．Practiceshowsthattheentiresystem isstbale，hasfriendly interfaceandsimpleoperation． Keywords：digitaloscilloscope；programmableamplification；verticalsensitivity；scanspeed；equivalentsample 和传统模拟示波器相 比，数字存储示波器不仅具有可存 测频部分采用测周法和等精度测频法相结合的方案 ，将 储波形、体积小 、功耗低 ，使用方便等优点，而且还具有强大