電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---通用示波器顯示字符

1、<p><b>　　西北工業(yè)大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題 目: 通用示波器顯示字符</p><p>　　學(xué) 院: 自動化學(xué)院 </p><p>　　班 級: ********班

2、 </p><p>　　學(xué)生（學(xué)號）: *** ********** </p><p>　　學(xué)生（學(xué)號）: *** ********** </p><p>　　日期: 2014 年 1 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課

3、程設(shè)計(jì)的目的是在通用示波器上顯示數(shù)字、字母和漢字，整個電路主要由計(jì)數(shù)器模塊、EPROM存儲模塊、DAC轉(zhuǎn)換模塊以及運(yùn)算放大電路和示波器等組成。</p><p>　　考慮到數(shù)字示波器的工作原理，我們采用了在X-Y工作模式下通過CH1、CH2分別輸入X、Y兩個電壓信號的方式，在示波器上顯示了出一系列位置與X、Y電壓值大小有關(guān)的點(diǎn)。通過設(shè)置這些點(diǎn)的位置和排列方式，可以在示波器上顯示數(shù)字、字母和漢字等字符。為此，我們先將

4、要顯示的字符進(jìn)行點(diǎn)陣化處理，即用一個大小的點(diǎn)陣作為背景，用其中的點(diǎn)來構(gòu)成字符，并將這些點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)記錄下來。顯然，每個字符都可以用一系列的點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)來表示，也即將字符編碼為這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)。</p><p>　　為了簡化電路結(jié)構(gòu)，我們將字符編碼后的X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)分別保存在兩片EPROM中。然后將74LS161接成十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并將其輸出端與EPROM的地址端相連。當(dāng)74LS161接入CP信號開始計(jì)數(shù)后，輸入E

5、PROM的地址碼便不斷增加，存儲在EPROM中的數(shù)據(jù)便依次被讀取出來。</p><p>　　最后，從EPROM中讀出的數(shù)據(jù)還需經(jīng)DAC轉(zhuǎn)化，再經(jīng)過LM324放大電路輸出到示波器，在其上顯示出一個個點(diǎn)。當(dāng)CP信號的頻率合適時，示波器上便形成了肉眼不易分辨出閃爍的字符。</p><p>　　由于函數(shù)發(fā)生器的頻率與示波器的采樣頻率無法做到基本同步，通過EPROM存儲字符并顯示的效果并不理想。我們

6、對電路進(jìn)行了改進(jìn)，采用單片機(jī)來存儲字符并顯示，并獲得了較好的效果。</p><p>　　通過以上方法，我們最終在示波器上顯示了0—9Hz和四個漢字。</p><p>　　關(guān)鍵詞： DAC轉(zhuǎn)化、EPROM編碼、示波器顯示、字符顯示技術(shù)、89C51單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

7、gt;　　一、課程設(shè)計(jì)目的3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3</p><p>　　三、方案設(shè)計(jì)與論證3</p><p>　　四、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算6</p><p>　　五、電路的安裝與調(diào)試7</p><p>　　六、遇到問題的解決方法8</p><p><b&g

8、t;　　七、實(shí)驗(yàn)成果9</b></p><p>　　八、結(jié)論與心得10</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　通用示波器顯示字符</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><

9、;p>　　1．鞏固和加深對電子技術(shù)課程基本知識的理解，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。</p><p>　　2．提高獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)根據(jù)課題需要選用參考書、查閱手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的能力。</p><p>　　3．通過設(shè)計(jì)方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選擇及電路安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)．初步掌握簡單實(shí)用電路的工程設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　4．提高動手能

10、力。掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會對簡單實(shí)用電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和對整機(jī)指標(biāo)的測試方法。</p><p>　　5．能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求編寫設(shè)計(jì)說明書。了解與課題有關(guān)的電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1．使用示波器的X-Y方式顯示漢字字符；&

11、lt;/p><p>　　2．兩個內(nèi)容：0-9Hz數(shù)字字母和一句唐詩（內(nèi)容自選）；</p><p>　　3．人眼不易察覺閃爍；</p><p>　　4. 分為兩行顯示方式---用按鍵選擇。</p><p><b>　　三、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　1、漢字顯示原理，漢字顯示共分為兩種

12、方法如下介紹：</p><p>　　（1）階梯循環(huán)法（也稱點(diǎn)陣法）</p><p>　　示波器上的顯示字符是用點(diǎn)陣來實(shí)現(xiàn)的，點(diǎn)陣中點(diǎn)數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)示波管本身的亮度、聚焦和盡可能逼真、不產(chǎn)生閃爍感、不占用過多的時間為依據(jù)而綜合考慮的。由于此方法對于點(diǎn)陣中的每一個點(diǎn)都要進(jìn)行以為、比較、判斷、技術(shù)，占用的時間很長，給設(shè)計(jì)帶來一定的困難。階梯循環(huán)法程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，字符占用時間長，速度慢，但字符庫規(guī)則

13、，占用的內(nèi)存少。</p><p><b>　　（2）坐標(biāo)法</b></p><p>　　坐標(biāo)法主要考慮點(diǎn)陣中有效的點(diǎn)，即只儲存需要點(diǎn)亮的點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)為程序簡單，占用時間短，速度快。缺點(diǎn)是字符庫不規(guī)則，真用內(nèi)存略多一點(diǎn)。</p><p>　　綜合考慮后，我們決定采用坐標(biāo)法來實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)。</p><p>　　2、示波器的顯示

14、原理。</p><p>　　（1）示波器的顯示原理是用數(shù)字的方法產(chǎn)生鋸齒波。</p><p>　　（2）采用8位精度，相當(dāng)于把示波器劃分為256×256小格。</p><p>　?。?）對應(yīng)Y掃描的1個周期，X有256個掃描周期，示意如下：</p><p>　　采用8位精度，相當(dāng)于把示波器劃分為256×256小格</

15、p><p>　　對應(yīng)Y掃描的1個周期，X有256個掃描周期，示意如下：</p><p>　　3、根據(jù)示波器的顯示原理可以設(shè)計(jì)出三種方案：</p><p>　　方案一：根據(jù)示波器的顯示原理編出要顯示的字的代碼，利用數(shù)據(jù)選擇器及相關(guān)組合電路實(shí)現(xiàn)利用計(jì)數(shù)器控制輸出X,Y坐標(biāo)的電評以達(dá)到控制示波器在預(yù)定位置打點(diǎn)的效果。該方案需要用到555定時器，計(jì)數(shù)器，D/A轉(zhuǎn)換器等器件。由于

16、需要顯示內(nèi)容較多，且電路較為復(fù)雜，故放棄使用。</p><p>　　方案二：利用EPROM的可儲存性，用函數(shù)發(fā)生器作為周期脈沖信號，利用8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制EPROM的詢問地址，將EPROM中輸出的信號輸入D/A轉(zhuǎn)換器中，實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后利用放大電路使示波器顯示要求字符。需要器件有，EPROM，D/A轉(zhuǎn)換器，LM324，74LS161等，EPROM編碼采用逐點(diǎn)編碼。由于函數(shù)發(fā)生器的頻率與示波器的采樣頻率無法做到

17、基本同步，調(diào)試一天后，仍然噪點(diǎn)很多，無法清楚地實(shí)現(xiàn)漢字的顯示。用此方法調(diào)試的最理想的結(jié)果如下圖：</p><p>　　方案三：在方案二的基礎(chǔ)上，用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)代替EPROM和161計(jì)數(shù)器，直接用單片機(jī)的I/O口控制DAC，輸出理想電壓。此方法可方便的改寫程序和代碼，便于調(diào)試，故采用此方案。</p><p><b>　　4、使用的軟件</b></p>

18、<p>　?。?）用PCtoLCD漢字取模軟件作為最基本的初步取模軟件，此軟件有兩種導(dǎo)入方式、四種編碼方式，分辨率可任意調(diào)解，點(diǎn)陣清晰，而且可更換不同字體，功能非常強(qiáng)大。圖像功能可以讀取任意圖像，按一定的方式取模，漢字功能可將所有的漢字直接顯示并取模，界面如下圖所示：</p><p>　　四、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　輸入信號的產(chǎn)生</b

19、></p><p>　　使用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生方波信號，頻率直接可調(diào)。</p><p>　　十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　將74LS161的CP信號接成同一CP，低位的161的進(jìn)位信號作為高位的161的使能端控制信號。</p><p>　　EPROM及DAC的連接</p><p>　　五、電路的安裝與

20、調(diào)試</p><p>　　1、調(diào)試前的直觀檢查</p><p>　　檢查電路連線是否正確；包括錯線、少線、多線；</p><p>　　（1）按照電路圖檢查安裝的線路；</p><p>　?。?）按照實(shí)際電路來對照原理電路進(jìn)行查線。</p><p>　　2、元、器件安裝情況    

21、; 檢查元、器件引腳之間有無短路；連接處有無接觸不良；</p><p>　　3、電源供電與信號源連線     檢查電源供電（包括極性）、信號源連線是否正確；</p><p>　　4、電源端對地（┸）是否存在短路     在通電前，斷開一根電源線，用萬用表檢查電源端對地（┸）是否存在短路</p>

22、<p>　　若電路經(jīng)過上述檢查，并確認(rèn)無誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試階段。</p><p><b>　　調(diào)試階段：</b></p><p><b>　　一、通電觀察</b></p><p>　　觀察有無異常現(xiàn)象，有無冒煙。</p><p><b>　　異常氣味。</b><

23、;/p><p><b>　　元器件是否發(fā)燙。</b></p><p><b>　　電源是否有短路。</b></p><p><b>　　二、靜態(tài)調(diào)試 </b></p><p>　　靜態(tài)測試模擬電路的靜態(tài)的工作點(diǎn)。</p><p>　　數(shù)字電路的各輸入端和輸出

24、端的高、低電平值及邏輯關(guān)系。</p><p><b>　　三、動態(tài)調(diào)試</b></p><p><b>　　調(diào)試的方法：</b></p><p>　　在電路的輸入端接入適當(dāng)頻率和幅值的信號。</p><p>　　循著信號的流向逐級檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)。</p><p

25、>　　發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，縮小故障范圍，</p><p><b>　　設(shè)法排除故障</b></p><p>　　繼續(xù)調(diào)解示波器采樣頻率和電路時鐘周期的輸入頻率</p><p>　　按此循環(huán)，直到出現(xiàn)理想的漢字</p><p><b>　　調(diào)試中注意事項(xiàng):</b></p><p&g

26、t;　　1、正確使用測量儀器的接地端。</p><p>　　2、測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗。</p><p>　　3、測量儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。</p><p>　　4、要正確選擇測量點(diǎn)。</p><p>　　5、測量方法要方便可行。</p><p>　　6、調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真

27、觀察和測量，還要善于記錄。</p><p>　　7、調(diào)試時出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。</p><p>　　六、遇到問題的解決方法</p><p>　　1. LM324的連接與調(diào)試：接電后發(fā)現(xiàn)示波器波形雜亂無章，并不是想要的波形，用萬用表檢查各輸出端電平變化后發(fā)現(xiàn)輸出一切正常，通過查閱資料后發(fā)現(xiàn)示波器頻率需與時鐘頻率基本一

28、致，調(diào)試示波器采樣頻率后，基本可以出現(xiàn)相符的波形。</p><p>　　2.計(jì)數(shù)器和ROM的連接與調(diào)試：按要求連接電路，發(fā)現(xiàn)示波器波形雜亂無章，并不是理想中的波形，調(diào)試期間每次燒入數(shù)據(jù)都要到老師那里去燒，很麻煩，不利于調(diào)試，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)脈沖的函數(shù)發(fā)生器頻率與示波器采樣頻率后仍然沒有很好的效果。最后采用89C51系列單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)置ROM和外界晶振時鐘，通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)對其的控制，效果有了明顯的改善。</

29、p><p>　　4.示波器的調(diào)試：按老師的要求將電路接入數(shù)字示波器中發(fā)現(xiàn)不易顯示波形，且不易調(diào)試，想換為模擬示波器，但因不符合題目要求，故放棄，向老師借了數(shù)字示波器的說明說，仔細(xì)閱讀后繼續(xù)進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　5.代碼的編寫：代碼的編寫是本次實(shí)驗(yàn)最為復(fù)雜的一環(huán)，我們一共編寫了三個程序。全部用C++語言編寫。其中（1）、（3）程序在CB環(huán)境中編寫和運(yùn)行，（2）程序在keil2環(huán)境中編寫

30、和運(yùn)行。</p><p>　?。?）32*32精度的漢字取模后轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)的程序，即輸入模值后即可輸出X、Y坐標(biāo)的txt文檔，方便復(fù)制。</p><p>　?。?）單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的ROM數(shù)據(jù)寫入控制與始終循環(huán)控制代碼，即將任意數(shù)據(jù)考入單片機(jī)內(nèi)置ROM中，控制時鐘按坐標(biāo)個數(shù)無限循環(huán)，使單片機(jī)循環(huán)輸出ROM中的數(shù)據(jù)</p><p>　?。?）灰度值的取模程序，即對每個坐

31、標(biāo)的灰度值進(jìn)行區(qū)分，輸出不同大小的八個坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)示波器顯示圖片。最后因時間問題，沒有對此程序進(jìn)行驗(yàn)證。</p><p><b>　　七、實(shí)驗(yàn)成果</b></p><p><b>　　顯示結(jié)果如下：</b></p><p><b>　　八、結(jié)論與心得</b></p><p>　

32、　1.這次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)安排在我們學(xué)完了電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)這些課程之后，這是非常恰當(dāng)也非常有必要的。這次課程設(shè)計(jì)是我們第一次將課本上所學(xué)到的理論知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，解決實(shí)際問題，這極大地激發(fā)了我們對所學(xué)知識的興趣，也是對我們的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。</p><p>　　2.在設(shè)計(jì)過程中，我們查閱資料，閱讀技術(shù)報(bào)告，提高獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)根據(jù)課題需要選用參考書、查閱手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的能力。&

33、lt;/p><p>　　3.在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物連接時，使我對萬用表、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器，面包板的使用有了進(jìn)一步的熟悉，提高我們的動手能力．掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，以及對簡單實(shí)用電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和對整機(jī)指標(biāo)的測試方法。</p><p>　　4. 在實(shí)驗(yàn)室的兩天多時間使我們進(jìn)一步認(rèn)識到嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度的重要性，通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，我也初步建立了正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，全局觀點(diǎn)

34、和安全用電、節(jié)約用電的觀點(diǎn)。</p><p>　　5.實(shí)驗(yàn)中雖然遇到一些令人頭痛的問題，但我們通過這些問題也認(rèn)識到了很多自己的不足，也學(xué)到了很多課本上不曾出現(xiàn)的東西。通過一次次的調(diào)試及修正，讓我意識到了在工程設(shè)計(jì)中認(rèn)真和耐心的重要性，也意識到了團(tuán)隊(duì)合作的作用，而且在今后的工作學(xué)習(xí)中我要更加虛心地請教別人，畢竟自己還是有很多不足。</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</

35、b></p><p>　　[1] 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1998.348-352.</p><p>　　[2] 何成村. 示波器游標(biāo)自動測量和字符顯示技術(shù).合肥無線電三廠</p><p>　　附件：總原理圖及元器件清單</p><p><b>　　1．總原理圖</b></p>

36、<p><b>　　2．元件清單</b></p><p><b>　　3.部分代碼程序：</b></p><p>　?。?）漢字取模后轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)的程序</p><p>　　struct number</p><p><b>　　{</b></p><

37、;p><b>　　int num;</b></p><p>　　}nnn[1024];</p><p>　　int main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int shuj[128];</p><p>　　int x[1024]={0}

38、,y[1024]={0};</p><p><b>　　int n=0;</b></p><p><b>　　int u,v;</b></p><p><b>　　int i,j;</b></p><p><b>　　int a,b;</b></p&

39、gt;<p>　　for(i=0;i<128;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　scanf("%d,",&shuj[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<12

40、8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=128;</b></p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b=shuj[i]&a

41、;</p><p><b>　　if(b==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=a>>1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&g

42、t;　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=a>>1;</b></p><p><b>　　u=i/4;</b></p><p><b>　　v=i%4;</b></p&g

43、t;<p>　　x[n]=8*v+j;</p><p><b>　　y[n]=u;</b></p><p><b>　　n++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&

44、lt;p><b>　　}</b></p><p>　?。?）單片機(jī)循環(huán)程序</p><p>　　unsigned char code tabP0[]={}；</p><p>　　unsigned char code tabP2[]={}；</p><p>　　void main()</p><p

45、><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<206;i++)</p>

46、;<p><b>　　{</b></p><p>　　P2=tabP2[i];</p><p>　　P0=tabP0[i];</p><p>　　Delay_1ms(2);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&l