基于arm的簡(jiǎn)易手持示波器示波器

1、<p>　　基于ARM的簡(jiǎn)易手持示波器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于ARM(Advance RISC Machine)以ARM9[2]為控制核心簡(jiǎn)易手持示波器的設(shè)計(jì)。包括前級(jí)電路處理，AD轉(zhuǎn)換，波形處理，LCD顯示燈模塊。前級(jí)電路處理包括程控放大衰減器，極性轉(zhuǎn)換電路，過(guò)零比較器組成，AD的轉(zhuǎn)換速率最高為5

2、00KSPS，采用實(shí)時(shí)采樣方式，設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)方法。充分使用了Proteus Multisim仿真工具，大大提高了設(shè)計(jì)效率，可測(cè)量輸入頻率范圍為10HZ—60KHZ的波形，測(cè)量幅度范圍為-3.3V—+3.3V,并實(shí)現(xiàn)波形的放大和縮小，實(shí)時(shí)顯示輸入信號(hào)波形，同時(shí)測(cè)量波形輸入信號(hào)的頻率。</p><p>　　總體來(lái)看，本文所設(shè)計(jì)的示波器，體積小，價(jià)格低廉，低功耗，方便攜帶，適用范圍廣泛，基本上滿足了某些場(chǎng)合的需要

3、，同時(shí)克服了傳統(tǒng)示波器體積龐大的缺點(diǎn)，減小成本，完全可以把本設(shè)計(jì)當(dāng)做手持?jǐn)?shù)字示波器[1]。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AD ，ARM，實(shí)時(shí)采樣，手持?jǐn)?shù)字示波器</p><p>　　A Design of Simple Handheld Oscilloscope Based On Arm</p><p><b>　　ABSTRACT</b>&l

4、t;/p><p>　　The design is based on the ARM ( Advanced RISC Machine) with ARM9[2]</p><p>　　as the control core of simple handheld oscilloscope design .Includes a front stage circuit ,AD conversion ,

5、waveform processing ,LCD display lamp module ,The front stage circuit processing includes programmable amplifier and attenuator, a polarity conversion circuit , a zero cross comparator , AD conversion rate up to 500KSPS,

6、 real-time sampling, design adopts module design method , Make full use of the Proteus, Multisim simulation tools ,greatly improving the efficiency of the design ,can measur</p><p>　　Overall, the oscilloscop

7、e designed, small volume, low price, low power consumption ,convenient carrying ,wide application scope ,basically meet the needs of certain applications ,while overcoming the traditional oscilloscope bulky shortcomings,

8、 reduce cost , can make the design as a hand-held digital oscilloscope[14]</p><p>　　KEY WORDS: AD, ARM, real-time sampling, handheld digital Oscilloscope</p><p><b>　　目　錄</b></p&g

9、t;<p><b>　　前　言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p><b>　　1.1課題背景2</b></p><p>　　1.2課題研究的目的和意義2</p><p>　　1.3課題的主要研究工作3</

10、p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　2.1硬件總體結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理介紹6</p><p>　　2.2.1實(shí)時(shí)采樣6</p><p>　　2.2.2 AD轉(zhuǎn)換器介紹7</p><p>　　2.2.3 ARM處理器介紹8</p

11、><p>　　2.2.4 LCD顯示部分8</p><p>　　2.3軟件整體設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.4數(shù)字手持示波器技術(shù)參數(shù)10</p><p>　　2.5本章小結(jié)10</p><p>　　第3章 硬件結(jié)構(gòu)11</p><p>　　3.1程控放大模塊設(shè)計(jì)11</p>

12、;<p>　　3.1.1程控放大電路的作用11</p><p>　　3.1.2 程控放大器電路所用芯片11</p><p>　　3.1.3 AD603放大電路及原理12</p><p>　　3.2 DA轉(zhuǎn)換電路14</p><p>　　3.3極性轉(zhuǎn)換電路15</p><p>　　3.4 AD轉(zhuǎn)換

13、電路18</p><p>　　3.5整形電路19</p><p>　　3.6顯示控制電路21</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1軟件設(shè)計(jì)總體框圖23</p><p>　　4.2鍵盤控制程序23</p><p>　　4.3頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì)26<

14、/p><p>　　4.4 LCD顯示程序設(shè)計(jì)26</p><p><b>　　結(jié)論29</b></p><p><b>　　謝 辭30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　附　錄33<

15、;/b></p><p><b>　　外文資料翻譯36</b></p><p><b>　　中文資料翻譯40</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　由于傳統(tǒng)示波器雖然功能齊全但是體積旁大，不方便攜帶，本設(shè)計(jì)針對(duì)這種缺點(diǎn)設(shè)計(jì)一種體積小、

16、成本低、功耗小、便攜數(shù)字示波器，同時(shí)達(dá)到學(xué)以致用，理論和實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步學(xué)習(xí)課外知識(shí)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識(shí)，鍛煉動(dòng)手和實(shí)際工作的能力。示波器實(shí)現(xiàn)輸入頻率范圍為10HZ—60KHZ，幅度范圍為-3.3V—+3.3V，并實(shí)現(xiàn)波形實(shí)時(shí)顯示以及放大和縮小。同時(shí)顯示波形頻率和幅度。示波器在電子、電氣、控制等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，示波器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了和計(jì)算機(jī)互聯(lián)，共享數(shù)據(jù)，但現(xiàn)有示波器有諸多不足，體積龐大，價(jià)格昂貴，功能齊全的示波器在某些場(chǎng)

17、合并不能得到充分的應(yīng)用。本課題所研究的示波器定位于抵擋型，即在性能 上滿足大多場(chǎng)合的需要，努力實(shí)現(xiàn)小型化，價(jià)格低廉，攜帶方便，這樣在財(cái)力有限的小用戶能夠普及，并和功能齊全高檔示波器配合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短。本設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)的采樣，使用實(shí)時(shí)采樣方式，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)顯示所測(cè)信號(hào)的波形。缺點(diǎn)是，由于受AD轉(zhuǎn)換速率的限制不能測(cè)量頻率很高的信號(hào)。另外，AD只能測(cè)量范圍很小的電壓信號(hào)，單輸入信號(hào)可能更小，或者更大，所以要對(duì)信號(hào)進(jìn)行程控

18、放大和衰減，本設(shè)計(jì)采用AD603作</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　在電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史上，示波器的出現(xiàn)給測(cè)量技術(shù)帶來(lái)了翻天覆地的變化，可以說(shuō)的上是一場(chǎng)革命，從布勞恩的第一臺(tái)示波器問(wèn)世以來(lái)，示波器的功能越來(lái)越豐富，性能也與日俱增。&

19、lt;/p><p>　　從70年代開(kāi)始人們的注意力主要轉(zhuǎn)向自動(dòng)化、實(shí)用化和提高準(zhǔn)確度。微型計(jì)算機(jī)和儀器通用接口的出現(xiàn)，給示波器的自動(dòng)化發(fā)展推到了一個(gè)嶄新的水平。微機(jī)的引入使示波器在設(shè)計(jì)、性能、功能、實(shí)用以及操作和故障診斷等方面都產(chǎn)生了巨大變化，隨著工業(yè)發(fā)展對(duì)示波器的設(shè)計(jì)和測(cè)量的需要，示波器的功能已從時(shí)域分析擴(kuò)展到了數(shù)據(jù)域分析。當(dāng)前，高精度、功能多樣、使用靈活、操作方便、性能可靠，已成為示波器生產(chǎn)廠家追求的主要目標(biāo)[3

20、]</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)滲透到過(guò)敏經(jīng)濟(jì)個(gè)領(lǐng)域中利用電子技術(shù)進(jìn)行的測(cè)量即電子測(cè)量技術(shù)發(fā)展很快，已經(jīng)成為一門學(xué)科，并在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平。在電子測(cè)量?jī)x器中，示波器所占的地位越來(lái)越重要，對(duì)電量和許多非電量的測(cè)試來(lái)說(shuō)是一種主要的、通用的測(cè)量工具。其實(shí)用之廣泛和發(fā)展速度之快都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他測(cè)量?jī)x器，已經(jīng)廣

21、泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、學(xué)校以及工農(nóng)商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域和部門。</p><p>　　半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，示波器由電子管發(fā)展到晶體管，有發(fā)展到集成電路；由模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；由通用 示波器發(fā)展到取、記憶、數(shù)字存儲(chǔ)、邏輯分析、故障判斷、只能化等多個(gè)系列，幾百個(gè)品種。以美國(guó)Tektronix公司為例，建立于1947年，目前已有9大系列，100多個(gè)品種，產(chǎn)品銷遍全球，已被世界公認(rèn)為示波器的權(quán)威。自1951年，我國(guó)在示波器生產(chǎn)方面也

22、有很大進(jìn)展，形成了一支研發(fā)和設(shè)計(jì)示波器的專業(yè)隊(duì)伍，已能生產(chǎn)寬帶、取樣、高靈敏度、記憶、數(shù)字存儲(chǔ)、邏輯分析等各門類的示波器，有些門類的主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平。</p><p>　　數(shù)字示波器是隨著數(shù)字電路的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新型示波器。它是采用數(shù)字電路，把輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，把模擬波形變換成數(shù)字信息，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，待需要讀出時(shí)，在通過(guò)DA轉(zhuǎn)換，能捕捉觸發(fā)前的信號(hào)，可通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)相連接等特點(diǎn)，與

23、計(jì)算機(jī)連成系統(tǒng)。分析復(fù)雜的單次瞬變信號(hào)的有效儀器。剛一問(wèn)世，就顯示出它強(qiáng)大的生命力，各行各業(yè)都迫切需要，有其廣闊的市場(chǎng)空間。</p><p>　　傳統(tǒng)模擬的示波器也有其優(yōu)點(diǎn)，即具有迅速的響應(yīng)特性、面板直接控制操作、可直接觀測(cè)輸入信號(hào)、價(jià)格低廉等。目前數(shù)字示波器已經(jīng)完全能夠做到，特別是在捕獲非重復(fù)信號(hào)、避免信號(hào)虛化和閃爍、在時(shí)間上從觸發(fā)事件方向?qū)ほE實(shí)現(xiàn)在電路中隔離故障等方面，數(shù)字示波器顯示出了模擬示波器無(wú)可比擬的優(yōu)

24、勢(shì)。因此，數(shù)字示波器由于其性能優(yōu)越，和良好的性價(jià)比，現(xiàn)在已成為示波器的主流產(chǎn)品。通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以達(dá)到學(xué)以致用，把理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)會(huì)處理設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，掌握設(shè)計(jì)的技巧，為以后工作打下基礎(chǔ)，并完成一個(gè)能滿足基本需要的手持示波器[13]。</p><p>　　1.3課題的主要研究工作</p><p>　　數(shù)字示波器利用AD把被測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并在液晶上顯示波形，而且可

25、以對(duì)獲得的信息做進(jìn)一步的處理，例如可以放大，縮小波形。和傳統(tǒng)模擬示波器相比，屏幕更新速率是數(shù)字示波器另一個(gè)限制因素，它不像模擬示波器那樣實(shí)時(shí)顯示波形的變化，波形在采樣轉(zhuǎn)換顯示的過(guò)程中被延遲了，被測(cè)信號(hào)總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能在屏幕上顯示出來(lái)。由于普通AD只能測(cè)量一種極性的電壓信號(hào)，而且測(cè)量電壓范圍小，因此，在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換之前需要對(duì)外界信號(hào)做一些處理：首先把外界的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成正電壓，并把電壓大的信號(hào)衰減，把電壓小的信號(hào)放大，所以本設(shè)計(jì)采用了

26、極性轉(zhuǎn)化電路，和程控放大電路，這樣就可以測(cè)量范圍稍微大，正負(fù)電壓信號(hào)了[17]。</p><p>　　為了使測(cè)量的波形更便于觀測(cè)，需要對(duì)波形進(jìn)行放大和縮小，放大和縮小分別包括，幅度周期的放大和縮小。幅度放大時(shí)，可以把AD轉(zhuǎn)換到的數(shù)據(jù)左移兩位達(dá)到放大兩倍的效果，右移兩位縮小兩倍；周期的放大可以對(duì)原來(lái)的波形采樣更少的點(diǎn)，這樣在相等的時(shí)間段里可以顯示更多的波形，不過(guò)這樣會(huì)丟棄很多數(shù)據(jù)，容易失真，相反采樣更多的波形就放大

27、周期，這樣更真實(shí)的反應(yīng)波形。</p><p>　　不過(guò)，數(shù)字示波器也有其局限性，其中之一是，多數(shù)數(shù)字示波器實(shí)用AD，受AD轉(zhuǎn)換速率的影響實(shí)時(shí)采樣不能達(dá)到很高的頻率。因此，數(shù)字示波器不能用于測(cè)量頻率較高的場(chǎng)合。另外一個(gè)解決辦法是等效時(shí)間采樣來(lái)達(dá)到最大帶寬，由于采樣密度可以超過(guò)重復(fù)觸發(fā)脈沖，因此對(duì)連續(xù)波形是完全可以的，但是對(duì)瞬時(shí)脈沖的存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)采樣速率扔受AD轉(zhuǎn)換速率的限制。盡管如此，在低于10MHZ時(shí)，數(shù)字示波器有

28、一系列的有點(diǎn)，例如，可以重建一個(gè)清晰的存儲(chǔ)波形，還可以捕捉并顯示預(yù)觸發(fā)波形，這一特征可以用來(lái)查找那些導(dǎo)致未知或間斷響應(yīng)的過(guò)程。</p><p>　　總之與通用的模擬示波器相比，數(shù)字示波器有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 具有存儲(chǔ)觸發(fā)前信息的功能，用數(shù)字存儲(chǔ)示波器的預(yù)觸發(fā)功能能觀測(cè)觸發(fā)前的信號(hào)，因而可捕獲和顯示故障發(fā)生前的信號(hào)，便于故障檢測(cè)。</p><p>

29、　　(2) 長(zhǎng)久保存波形，在觀察緩慢信號(hào)時(shí)無(wú)閃爍現(xiàn)象。因?yàn)閿?shù)字存儲(chǔ)示波器采用了RAM，可以慢速寫入，快速讀出，所以無(wú)閃爍。</p><p>　　(3) 數(shù)據(jù)輸出可加至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用快速傅里葉變化進(jìn)行處理。</p><p><b>　　(4) 精確度高。</b></p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案</p><p&g

30、t;　　示波器的設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。示波器的控制核心采用ARM9，由于ARM9芯片里有自帶的AD，采樣速率最高位500KSPS,分辨率為10位，供電電壓為3.3V，基本上能滿足本設(shè)計(jì)要求，顯示部分用 4.3寸的LCD。軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)環(huán)境為ADS。采用仿真軟件為Proteus[14]。</p><p><b>　　2.1硬件總體結(jié)構(gòu)</b></p>

31、<p>　　該設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)系統(tǒng)功能把整個(gè)系統(tǒng)分成不同的具有特定功能的模塊，硬件整體框圖如下圖所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)整體框圖</p><p><b>　　總體原理圖見(jiàn)附圖</b></p><p>　　該示波器由5部分電路構(gòu)成，分別是：</p><p>　　(1) 輸入程控放

32、大衰減電路；</p><p>　　(2) DA轉(zhuǎn)換電路；</p><p>　　(3) 極性轉(zhuǎn)換電路；</p><p>　　(4) AD轉(zhuǎn)換電路；</p><p><b>　　(5) 整形電路；</b></p><p>　　(6) 顯示控制電路；</p><p>　　整體設(shè)計(jì)

33、思路是：信號(hào)從探頭輸入，進(jìn)入程控放大衰減電路進(jìn)行放大衰減，程控放大器對(duì)電壓大的信號(hào)進(jìn)行衰減，對(duì)電壓小信號(hào)進(jìn)行放大以符合AD的測(cè)量范圍，經(jīng)過(guò)處理后信號(hào)進(jìn)入極性轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電平調(diào)整成0—3.3V電壓，因?yàn)楸粶y(cè)信號(hào)可能是交流信號(hào)，而AD只能測(cè)量正極性電信號(hào)，經(jīng)調(diào)整后送入AD轉(zhuǎn)換電器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣所得數(shù)據(jù)送入LCD顯示。從程控放大電路出來(lái)的一路信號(hào)送給AD轉(zhuǎn)換器，一路送給整形電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整形即比較器，把各種信號(hào)變成矩形波，利用計(jì)數(shù)器

34、進(jìn)行頻率測(cè)量。這樣實(shí)現(xiàn)了信號(hào)頻率的測(cè)量和波形的顯示。按鍵控制可以通過(guò)不同的按鍵來(lái)控制波形 波形的放大和縮小，同時(shí)也可以控制程控放大器，選擇放大和衰減的倍數(shù)。</p><p>　　2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理介紹</p><p><b>　　2.2.1實(shí)時(shí)采樣</b></p><p>　　數(shù)字示波器是利用AD轉(zhuǎn)換器把被測(cè)模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào) ，然后 通

35、過(guò)相應(yīng)的硬件和軟件將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特定的形式并且顯示在屏幕上。實(shí)時(shí)采樣就是AD對(duì)被測(cè)模擬信號(hào)不停的進(jìn)行轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)，只要AD轉(zhuǎn)換速率足夠高，理論上可以測(cè)量任意頻率的波形 ，并能正確顯示，故能觀察單次信號(hào)，在觀察波形時(shí)取樣的密度足夠大，這樣顯示器才能重現(xiàn)被觀察的波形，根據(jù)香農(nóng)定理，采樣的頻率必須大于等于被測(cè)波形的最高頻率的兩倍，否則會(huì)產(chǎn)生頻譜混疊效應(yīng)，使示波器得出錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　等效時(shí)間采樣，使用

36、等效采樣的前提是被測(cè)量信號(hào)是周期出現(xiàn)的，因此，為了重建原信號(hào)，可以每一個(gè)周期內(nèi)等效地等間隔地抽取少量樣本，最后將多個(gè)周期抽取的樣本集合到同一個(gè)周期內(nèi)，這樣就可以等效成在一個(gè)被測(cè)量信號(hào)周期內(nèi)的采樣效果。該方案的優(yōu)點(diǎn)是采樣品路不需要太高，與被測(cè)信號(hào)頻率相當(dāng)即可，缺點(diǎn)是要求被測(cè)信號(hào)時(shí)周期的，而且采樣過(guò)程較慢，比較耗時(shí)，同時(shí)要求知道被測(cè)信號(hào)的精確頻率，和精確的時(shí)鐘，要求很高，本設(shè)計(jì)決定采用實(shí)時(shí)采樣方式。</p><p>

37、　　2.2.2 AD轉(zhuǎn)換器介紹</p><p><b>　　AD轉(zhuǎn)換器的分類</b></p><p>　　下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種類型的AD及其基本原理和特點(diǎn)；</p><p><b>　　1. 積分型</b></p><p>　　積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（脈沖寬度信號(hào)）或頻率（脈沖頻

38、率），然后又定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是利用簡(jiǎn)單電路就能獲得很高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換率極低。初期的單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已經(jīng)逐步成為主流。</p><p><b>　　2. 逐次比較型</b></p><p>　　逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開(kāi)始，順序地對(duì)每一位將輸入

39、電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辨率時(shí)價(jià)格便宜，但高精度時(shí)(>12位)價(jià)格很高。</p><p>　　3 . 并行比較型/串并行比較型</p><p>　　并行比較型AD采用多個(gè)比較器，僅做一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱Flash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換數(shù)率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格

40、也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度要求特別高的領(lǐng)域。</p><p>　　串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行和逐次比較性之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合AD轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為half flash(半快速)型。還有分成三步或者多步實(shí)現(xiàn)AD的叫做分級(jí)型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線型AD，現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果做數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次

41、比較型高，電路規(guī)模比并行型小 。</p><p>　　2.2.3 ARM處理器介紹</p><p>　　Arm系列處理器是英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，ARM9主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。本設(shè)計(jì)使用的是 三星公司的S3C2440處理器，S3C2440基于ARM920T核心，低功耗、簡(jiǎn)單、精致、且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)成本和功率敏感型的應(yīng)用。ARM920T是16/

42、32位RISC處理器。ARM9207實(shí)現(xiàn)了MMU,AMBA總線和哈佛結(jié)構(gòu) 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)[2]。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16KB指令高速緩存和16KB數(shù)據(jù)緩存。</p><p>　　S3C2440集成的片上功能如下：</p><p>　　(1) 1.2v內(nèi)核供電，1.8V/2.5V/3.3/V存儲(chǔ)器供電，3.3V外部I/O供電</p><p>　　(2) 外部存儲(chǔ)控制器

43、 </p><p>　　(3) LCD 控制器</p><p>　　(4) 4通道DNA并有外部請(qǐng)求引腳</p><p>　　(5) 3通道UART</p><p>　　(6) 2通道SPI</p><p>　　(7) 1通道IIC總線接口1通道IIS總線接口</p><p>　　(8) AC’

44、97編解碼器接口</p><p>　　(9) 兼容SD主接口協(xié)議1.0版和MMC卡協(xié)議2.11兼容版</p><p>　　(10) 2通道USB主機(jī)1通道USB設(shè)備</p><p>　　(11) 4通道PWM定時(shí)器和1通道內(nèi)部定時(shí)器/看門狗定時(shí)器</p><p>　　(12) 8通道10位ADC和觸摸屏接口</p><p&

45、gt;　　(13) 130個(gè)通用I/O和24通道外部中斷源</p><p>　　2.2.4 LCD顯示部分</p><p>　　LCD液晶顯示器是Liquid Crystal Display的簡(jiǎn)稱，LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，通過(guò)通電與否來(lái)控制 桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫面[3]。</p><p

46、>　　LCD的主要技術(shù)參數(shù)有：</p><p><b>　　1. 對(duì)比度</b></p><p>　　LCD制造時(shí)選用的控制IC、濾光片和定向膜等配件，與面板的對(duì)比度有關(guān)，對(duì)于一般用戶而言，對(duì)比度能夠達(dá)到350:1就足夠了，但在專業(yè)領(lǐng)域這樣的對(duì)比度還不能滿足用戶的要求。對(duì)比值定義是最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值</p><p&

47、gt;<b>　　2. 亮度</b></p><p>　　LCD是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是不能 發(fā)光的，需要借助于額外的光源才行。因此，燈管數(shù)目關(guān)系著液晶顯示器亮度。液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極涉嫌管來(lái)決定，亮度值一般都在200~250cd/m2間。</p><p><b>　　3. 可視面積</b></p>&l

48、t;p>　　液晶顯示器所表示的尺寸就是與實(shí)際可以使用的屏幕范圍一致</p><p><b>　　4.可視角度</b></p><p>　　當(dāng)背光源通過(guò)偏極片、液晶和去向?qū)又?，輸出的光線變具有了方向性。也就是說(shuō)大多說(shuō)光都是從屏幕中 垂直射出來(lái)的，所以從某一個(gè)較大的角度觀看液晶顯示時(shí)，便不能看到原來(lái)的顏色，甚至是只能看到全白或者全黑。為了解決這個(gè)問(wèn)題，制造商們也著

49、手開(kāi)發(fā)廣角技術(shù)，到目前為止有三種比較流行的技術(shù)，分別是：TN+FILM、IPS和MVA。</p><p><b>　　5. 色彩度</b></p><p>　　任何一種色彩都是由紅、綠、藍(lán)三種基本色組成的。LCD面板上是由480×272個(gè)像素點(diǎn)組成現(xiàn)象的，每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三種基本色來(lái)控制。</p><p>

50、;<b>　　6. 信號(hào)響應(yīng)時(shí)間</b></p><p>　　響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器對(duì)于輸入信號(hào)的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時(shí)間，通常是以毫秒為單位。要說(shuō)清這一點(diǎn)我們還要從人眼對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的感知談起。人眼存在視覺(jué)殘留的現(xiàn)象，高速運(yùn)動(dòng)的畫面在人腦中會(huì)形成短暫的印象。動(dòng)畫片、電影等一直到現(xiàn)在最新的游戲正式應(yīng)用了視覺(jué)殘留的原理，讓一系列漸變的圖像在人眼前快速連續(xù)顯示，便形成動(dòng)態(tài)的影

51、像。人能夠接受的畫面顯示速度一般為每秒24張，這也是電影每秒24幀播放速度的由來(lái)，如果顯示速度低于這一標(biāo)準(zhǔn)，人就會(huì)明顯感到畫面的停頓和不適。按照這一標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每張畫顯示的時(shí)間需要小于40ms。這樣，對(duì)于液晶顯示器來(lái)說(shuō)，低于40ms的顯示器便會(huì)出現(xiàn)明顯的閃爍現(xiàn)象，要是想讓圖像達(dá)到不閃的程度，則就是每秒達(dá)到60幀的速度。</p><p><b>　　7. 點(diǎn)距</b></p>&l

52、t;p>　　14英寸LCD的可視面積為285.7mm×214.3mm，它的最低分辨率為1024×786，那么點(diǎn)距就等于：可視寬度/水平像素。</p><p><b>　　2.3軟件整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該示波器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為ADS，代碼采用C語(yǔ)言編寫[1]。ARM中軟件完成的功能:</p><p>　　

53、(1) 鍵盤中斷處理。根據(jù)鍵盤的輸入選擇衰減倍數(shù)，波形放大和縮小倍數(shù)。</p><p>　　(2) 輸入波形頻率和峰峰值測(cè)量。</p><p>　　(3) LCD顯示器的初始化和顯示控制。</p><p>　　2.4數(shù)字手持示波器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　(1) 水平掃描速度可調(diào)</p><p>　　(2) 垂直電

54、壓靈敏度可調(diào)</p><p>　　(3) 被測(cè)信號(hào)的各種參數(shù)屏幕顯示，包括頻率、電壓峰峰值。</p><p>　　(4) 能測(cè)量輸入頻率為10HZ~60KHZ的信號(hào)</p><p>　　(5) 測(cè)量幅度范圍為-3.3V~3.3V</p><p><b>　　2.5本章小結(jié)</b></p><p>

55、　　本章主要目的是對(duì)設(shè)計(jì)中用到的部分做了系統(tǒng)的分析，分析了現(xiàn)在數(shù)字示波器的發(fā)展現(xiàn)在以及前景和ARM處理器在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，本章還簡(jiǎn)單并系統(tǒng)介紹了硬件部分和軟件部分[9]。</p><p><b>　　第3章 硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　該數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)采用了模塊設(shè)計(jì)方法 ，把一個(gè)功能復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的功能比較簡(jiǎn)單的模塊，是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，各個(gè)

56、模塊設(shè)計(jì)完成之后，再把模塊組裝 成一個(gè)完整的系統(tǒng)。</p><p>　　該示波器硬件由6部分電路構(gòu)成，分別是：</p><p>　　(1) 輸入程控放大衰減電路</p><p>　　(2) DA轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　(3) 極性轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　(4) AD轉(zhuǎn)換電路</p><p

57、><b>　　(5) 整形電路</b></p><p>　　(6) 顯示控制電路</p><p>　　各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理，和功能作用分別如下所述。</p><p>　　3.1程控放大模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1程控放大電路的作用</p><p>　　程控放大器的作用是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)

58、行衰減或者放大調(diào)整，使輸出信號(hào)電壓符合AD轉(zhuǎn)換器要求，達(dá)到最好的測(cè)量與觀察效果，所以程控放大器電路在規(guī)定帶寬范圍內(nèi)的增益一定要平坦，故對(duì)運(yùn)算放大器的要求也比較高。本設(shè)計(jì)采用AD603，程控放大器的放大 或衰減倍數(shù)是由DA控制的。通過(guò)鍵盤控制DA輸出大小不同的電壓,送到AD603的控制端，控制放大器的放大倍數(shù)，根據(jù)DA產(chǎn)生電壓的大小，達(dá)到程控的目的[4]。</p><p>　　3.1.2 程控放大器電路所用芯片&l

59、t;/p><p>　　1.高速運(yùn)算放大器AD603的特性</p><p>　　AD603是一種具有程控增益調(diào)整功能的芯片，它是美國(guó)ADI公司的專利產(chǎn)品，是一個(gè)低噪、90MHZ帶寬增益可調(diào)的及承運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關(guān)系，壓擺率為275V/us。管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在-11—+30dB時(shí)帶寬為90MHZ，增益在+9—+41dB事具有9MHZ帶寬，改

60、變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內(nèi)。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動(dòng)增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程為擴(kuò)展和信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)[12]。</p><p>　　2. AD603管腳圖如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 AD603管腳圖</p><p>　　3.1.3 AD603放大電路及原理</p><p>　　AD603的放大電

61、路如圖3-2所示。AD603由無(wú)源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。從第3腳輸入的信號(hào)經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無(wú)關(guān)，而僅與其差值Vg（1腳和2腳的電壓差）有關(guān)，由于控制電壓1腳和2腳的輸入電阻高達(dá)50MΩ，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。當(dāng)?shù)?和第5兩管腳的連接不同電阻時(shí)，其放大器的增益范圍也不一樣，當(dāng)兩管腳短接

62、時(shí)增益范圍為-10dB—30dB，本設(shè)計(jì)這種性能[5]。</p><p>　　選用AD603作為主放大器，兩片AD603順序級(jí)聯(lián)，充分發(fā)揮每一片AD603的增益控制功能。AD603的2腳對(duì)地壓固定，從而1、2腳的電壓差Vg受1腳電壓的控制。AD603的增益可表示為：Gain=40·Vg+10。由此可見(jiàn)，隨著1腳電壓的 增加，Vg也增加，則AD603的增益變大，相反，若1腳電壓減小，Vg也減小，則AD60

63、3的增益變小，從而使兩級(jí)AD603的輸出恒定在某個(gè)信號(hào)強(qiáng)度上。</p><p>　　兩片AD603采用順序級(jí)聯(lián)模式有利于控制精度和信噪比的提高。而順序級(jí)聯(lián)模式要求在放大信號(hào)時(shí)先啟用第一片AD603的增益，用盡后在使用第二片的增益。由AD603的增益計(jì)算公式可知，當(dāng)Vg在-500mv—+500mv之間時(shí)，其增益在-10—+30dB范圍內(nèi)變化，則兩片AD603的2腳之間有1V的壓降。將第一片AD603的增益范圍定為-

64、10—+30dB則相應(yīng)的Vg為-500mv—500mv，而其2腳以固定在2V，故1腳的控制電壓應(yīng)為1V—2.5V。第二片AD603增益范圍也應(yīng)為-10—+30dB，則相應(yīng)的Vg與第一片AD603相同，其2腳以固定在3V，故1腳的控制電壓應(yīng)為2.5V—3.5V，兩片順序級(jí)聯(lián)后的總增益范圍-20—60dB。</p><p>　　由以上分析可知，當(dāng)DA轉(zhuǎn)換 器電壓V從1V到3.5V變化控制1腳時(shí)，兩級(jí)AD603的總增益

65、將從-20dB—60dB線性增加。</p><p>　　程控放大器電路圖如圖3-1.3所示：</p><p>　　圖3-1.3 程控放大器仿真電路圖</p><p>　　其中XFG1為信號(hào)發(fā)生器，用來(lái)產(chǎn)生信號(hào)；XSC1、XSC2、XSC3為示波器，分別用來(lái)測(cè)量并顯示輸入信號(hào)，一級(jí)輸出信號(hào)，二級(jí)輸出信號(hào)。</p><p>　　圖3-1.4 輸入

66、信號(hào)仿真效果</p><p>　　二級(jí)輸出信號(hào) 仿真圖如圖3-1.5所示：</p><p>　　圖3-1.5 二級(jí)輸出波形</p><p>　　3.2 DA轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　DA轉(zhuǎn)換電路用于控制程控放大器，本設(shè)計(jì)用ADC0832，DAC0832是 分辨率為8位的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容，這個(gè)芯片儀器價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單

67、、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成，DAC0832主要參數(shù)如下[7]:</p><p>　　分辨率，8位；電流穩(wěn)定時(shí)間1us；可單環(huán)從、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；單一電源供電；功耗低等；</p><p>　　DAC0832引腳圖如圖3-2所示：</p>

68、<p>　　圖3-2 DAC0832引腳圖</p><p><b>　　3.3極性轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　在信號(hào)的處理過(guò)程中，由于AD只能測(cè)量單極性的電壓信號(hào)，但是被測(cè)信號(hào)可能有正有負(fù)，因此，在把電信號(hào)送給AD之前需要對(duì)電信號(hào)做極性轉(zhuǎn)換，把雙極性的信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性的，本設(shè)計(jì)中使用的是ARM9中自帶的AD，模擬輸入范圍是0—3.3V，因此，可

69、以設(shè)計(jì)一個(gè)極性轉(zhuǎn)換電路，如圖3-3所示:</p><p>　　圖3-3 極性轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　根據(jù)公式Uo=R4(Ui/R2+Vref/R3 )，可令Vref的電壓為3.3V，這樣，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍為-3.3V—+3.3V。</p><p>　　在極性轉(zhuǎn)換電路中使用了OP07，OP07是一種低功耗雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失

70、調(diào)電壓，所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有偏置電流低和開(kāi)環(huán)增益高的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。OP07引腳圖如圖3-3.1所示:</p><p>　　圖3-3.1 OP07引腳圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)用 Multisim仿真軟件，Multisim功能強(qiáng)大，仿真多種電路。</p

71、><p>　　仿真電路圖如圖3-3.2所示：</p><p>　　圖3-3.2 極性轉(zhuǎn)換仿真電路圖</p><p>　　上圖中，XFG1為波形發(fā)生器，本設(shè)計(jì)用來(lái)產(chǎn)生3.3V的正弦波；XSC2為示波器,用來(lái)測(cè)量和顯示輸入信號(hào)的波形即波形發(fā)生器的波形；</p><p>　　XSC1為示波器，用來(lái)測(cè)量和顯示輸出信號(hào)的波形。該電路實(shí)現(xiàn)把振幅為3.3V的正

72、弦波，轉(zhuǎn)換為0——3.3V的正極性波形，送給ARM9中自帶的AD，以處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　極性轉(zhuǎn)換仿真效果圖如圖3-3.3所示：</p><p>　　圖3-3.3 極性轉(zhuǎn)換仿真效果圖</p><p>　　該圖為XSC2測(cè)量的輸入信號(hào)的波形。</p><p>　　極性轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)波形如圖3-3.4所示：</p><

73、p>　　圖3-3.4 輸出信號(hào)仿真效果圖 </p><p>　　從仿真圖中可以看出，極性轉(zhuǎn)換電路，把-3.3V-+3.3V的正弦波轉(zhuǎn)換成了0-3.3V的正弦波，符合AD的測(cè)量范圍。達(dá)到了預(yù)期的目的。</p><p>　　3.4 AD轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　ARM9中自帶的AD是一個(gè)8通道模擬輸入的再循環(huán)類型設(shè)備，器轉(zhuǎn)換模擬輸入信號(hào)為10為二進(jìn)制數(shù)字編

74、碼，最大轉(zhuǎn)換率為2.5MHZ A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘下的500KSPS。A/D轉(zhuǎn)換器支持片上采樣-保持功能和掉電模擬的操作。其參數(shù)特性為：分辨率，10位；差分線性誤差，±1.0LSB；</p><p>　　積分線性誤差，±2.0LSB；最大轉(zhuǎn)換率，500KSPS；功耗低；供電電壓，3.3V；模擬輸入范圍，0—3.3V。等等</p><p>　　圖3-4 ARM9自帶AD引腳圖

75、</p><p>　　其中AIN0——AIN7為 ADC輸入引腳。</p><p><b>　　3.5整形電路</b></p><p>　　整形電路主要作用是用來(lái)把外界各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形波，以此來(lái)測(cè)量信號(hào)的頻率。過(guò)零比較器是將信號(hào)電壓Vin與參考電壓進(jìn)行比較。圖3.4.1所示，電路由集成運(yùn)放構(gòu)成，對(duì)于高質(zhì)量的集成運(yùn)放而言，其開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)很大

76、，輸入偏置電流、失調(diào)電壓都很小。因此集成運(yùn)放工作時(shí)，當(dāng) Vin>0時(shí)，Vout為低電平；當(dāng) Vin<0時(shí)，Vout為高電平。</p><p>　　整形電路圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 整形電路圖</p><p>　　在整形電路中用到了LM741，LM741是一種應(yīng)用非常管飯的通用型運(yùn)算放大器。由于采用了有源負(fù)載，所以只要兩級(jí)放大器就可

77、以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。</p><p>　　仿真電路圖為如圖3-5.1所示：</p><p>　　圖3-5.1 過(guò)零比較器仿真電路圖</p><p>　　圖 3-5.1中，XFG1為信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波，XSC2為示波器，用來(lái)測(cè)量和顯示輸入信號(hào)波形，XSC1也為示波器，用來(lái)測(cè)量和顯示輸出信號(hào)的波形。</p><p

78、>　　仿真效果如圖3-5.2所示。圖3-5.2為輸入信號(hào)的波形。</p><p>　　圖3-5.2 過(guò)零比較器輸入信號(hào)波形仿真圖</p><p>　　過(guò)零比較器輸出信號(hào)波形仿真如圖3-5.3所示：</p><p>　　圖3-5.3 過(guò)零比較器輸出波形仿真圖</p><p>　　從上圖中可看出，極性轉(zhuǎn)換電路把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成了矩形波，這樣可

79、以很方便的通過(guò)矩形波測(cè)量輸入信號(hào)的頻率。</p><p><b>　　3.6顯示控制電路</b></p><p>　　該部分電路是ARM9控制的LCD，LCD個(gè)引腳與ARM9控制器的連接如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 LCD控制電路</p><p><b>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)</b>

80、;</p><p>　　該示波器采用一個(gè)ARM芯片控制，通過(guò)鍵盤選擇波形放大和縮小。并在LCD上顯示，同時(shí)顯示頻率和峰峰值。以下是根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行 軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)環(huán)境為ADS.</p><p>　　4.1軟件設(shè)計(jì)總體框圖</p><p>　　系統(tǒng)總體框圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1系統(tǒng)總體框圖</p>&l

81、t;p><b>　　4.2鍵盤控制程序</b></p><p>　　利用4個(gè)按鍵K1,K2,K3,K4來(lái)選擇波形的放大和縮小，按鍵采用外部中斷方式，其中K1產(chǎn)生外部中斷EINT1，減少一個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，達(dá)到控制水平掃描速度，即讓原來(lái)在相同時(shí)間內(nèi)顯示兩個(gè)周期的波形顯示四個(gè)或者更多。K2產(chǎn)生外部中斷EINT4，其作用正好和K1相反，增加一個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，拉長(zhǎng)波形，按一下波形拉長(zhǎng)原來(lái)的兩

82、倍。K3產(chǎn)生外部中斷中斷EINT2，控制幅度的放大，按一下幅度擴(kuò)大到原來(lái)的兩倍.K4產(chǎn)生外部中斷EINT0,其作用和K3相反，縮小波形幅度，按一下波形縮小為原來(lái)的兩倍。按鍵中斷程序流程圖如下圖所示[8]。</p><p>　　圖4-2 按鍵中斷流程圖</p><p>　　按鍵中斷主要程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　void key_interupt_init()<

83、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　rGPFCON=rGPFCON&(~((3<<4)|(3<<0)|(3<<8)|(3<<2))) | ((2<<4)|(2<<0)|(2<<8)|(2<<2)) ;</p><p>　　

84、rEXTINT0 &= ~(7|(7<<4)|(7<<8)|(7<<16));</p><p>　　rEXTINT0 |= (2|(2<<4)|(2<<8)|(2<<16));</p><p>　　rEINTPEND |= (1<<4);</p><p>　　//clear

85、 eint 4；</p><p>　　rEINTMASK &= ~(1<<4);</p><p>　　ClearPending(BIT_EINT0|BIT_EINT1|BIT_EINT2|BIT_EINT4_7);</p><p>　　EnableIrq(BIT_EINT0|BIT_EINT1|BIT_EINT2|BIT_EINT4_7);<

86、;/p><p>　　pISR_EINT0 = pISR_EINT1 = pISR_EINT2 = pISR_EINT4_7 =(U32) Key_interupt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void __irq Key_interupt(void)</p><p><b>　　

87、{</b></p><p>　　if(rINTPND==BIT_EINT4_7){</p><p>　　ClearPending(BIT_EINT4_7);</p><p><b>　　if(k>0)</b></p><p><b>　　k--;</b></p>&l

88、t;p>　　rEINTPEND |= 1<<4;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(rINTPND==BIT_EINT1){</p><p>　　ClearPending(BIT_EINT1);</p><p><b>　　k++;</b></

89、p><p>　　rEINTPEND |= 1<<1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(rINTPND==BIT_EINT2){</p><p>　　ClearPending(BIT_EINT2);</p><p><b>　　if(l>2)

90、</b></p><p><b>　　l--;</b></p><p>　　rEINTPEND |= 1<<2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(rINTPND==BIT_EINT0){</p><p>　　Clear

91、Pending(BIT_EINT0);</p><p><b>　　l++;</b></p><p>　　rEINTPEND |= 1<<0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

92、　4.3頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì)</p><p>　　從程控放大器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)入整形電路，信號(hào)變換成矩形波，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)一秒，計(jì)數(shù)一秒內(nèi)矩形波高電平的次數(shù)，從而得到原來(lái)信號(hào)的頻率。頻率測(cè)量程序流程框圖如下圖所示[9]。</p><p>　　圖4-3 頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　4.4 LCD顯示程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)所

93、使用的是4.3寸480×272.圖形點(diǎn)陣LCD，該部分程序主要有LCD初始化，AD轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù) 。有兩種顯示方式：一種是AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，就讀取數(shù)據(jù)并在 LCD上顯示一個(gè)點(diǎn)，這樣實(shí)時(shí)顯示波形；另一種是，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀取數(shù)據(jù)并保存，一直到存滿一屏就刷屏顯示，這樣一屏一屏的顯示，但是這樣速度有點(diǎn)慢，不能 實(shí)時(shí)顯示波形的變化，本設(shè)計(jì)采用第一種。LCD顯示主要程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　voi

94、d Main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char *mode;</p><p>　　int x,y,ys,yss;</p><p><b>　　U8 key;</b></p><p>　　U32 mpll_val = 0 ;<

95、;/p><p>　　Port_Init();</p><p>　　Isr_Init();</p><p>　　Lcd_TFT_Init() ;// LCD initial</p><p>　　download_run=1; //The default menu is the Download & Run mode.</p>

96、;<p><b>　　y=0;</b></p><p><b>　　x=0;</b></p><p>　　key_interupt_init();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b>

97、</p><p>　　//Lcd_ClearScr( 0); </p><p>　　preScaler = ADC_FREQ;</p><p>　　preScaler = 50000000/ADC_FREQ -1;</p><p>　　for(ys=0;ys<480;ys++){</p><p>　　if(k&

98、lt;0)k=0;</p><p>　　for(i=0;i<k;i++)</p><p>　　Uart_Printf("\n");</p><p>　　ysize[ys]=ReadAdc(3);</p><p>　　LCD_BUFFER[ysize[ys]/l][x++]=c;</p><p&g

99、t;<b>　　}</b></p><p>　　if(x>=480){</p><p>　　Lcd_ClearScr( 0);</p><p><b>　　fhz();</b></p><p>　　display(nums,2);</p><p><b>　

100、　x=0;</b></p><p><b>　　ys=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　AD中斷的

101、主要程序?yàn)?</p><p>　　int ReadAdc(int ch)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　static int prevCh=-1;</p><p>　　rADCCON = (1&l

102、t;<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3);if(prevCh!=ch)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rADCCON = (1<<14)|(preScaler<<6)|(ch<<3);for(i=0;i<LOOP;i++);

103、</p><p>　　prevCh=ch;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　rADCCON|=0x1;</p><p>　　while(rADCCON & 0x1);</p><p>　　while(!(rADCCON &

104、 0x8000));</p><p>　　return ( (int)rADCDAT0 & 0x3ff );</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于ARM開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)的，利用了其內(nèi)部自帶的AD，和LCD控制

105、器來(lái)控制外圍的LCD，這部分用實(shí)物實(shí)現(xiàn)，并調(diào)試成功，能顯示和控制波形，并能測(cè)量顯示被測(cè)信號(hào)的頻率和峰峰值。其他部分是理論設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱相資料，畫出硬件電路圖，而且仿真成功。在本次設(shè)計(jì)中遇見(jiàn)很多問(wèn)題，采取了各種解決方法，例如，設(shè)計(jì)中采用了ARM內(nèi)部自帶的AD，剛開(kāi)始想使用 AD中斷方式，等AD轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生中斷，再來(lái)讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，但是由于是內(nèi)部自帶的AD的中斷是專為觸摸屏設(shè)計(jì)的，把它當(dāng)成普通AD只能用輪詢方式，因此就才取了掃描方式，即讀取

106、數(shù)據(jù)就送LCD顯示，等波形顯示滿屏后就清除上一屏的波形，開(kāi)始顯示下一屏的波形，這樣達(dá)到實(shí)時(shí)顯示波形的效果。盡管如此由于知識(shí)和時(shí)間有限，有不少地方需要改進(jìn)，例如顯示在LCD上的波形一個(gè)一個(gè)孤立的點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)比較少是，就很明顯，不能很好的表示波形，這也是遺留的一個(gè)問(wèn)題，以后會(huì)學(xué)習(xí)并尋找更好的解決辦法。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)并掌握了ARM的硬件結(jié)構(gòu)，編程方式和技巧，為以后使用打下了堅(jiān)實(shí)的基

107、礎(chǔ)，同時(shí)也體會(huì)到了學(xué)以致用的意義，對(duì)嵌入式產(chǎn)生了更加 濃厚的興趣。同時(shí)也體會(huì)到，合理的設(shè)計(jì)方案，正確的設(shè)計(jì)方法和良好的思維習(xí)慣對(duì)設(shè)計(jì)的幫助和益處，平時(shí)積累和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握和應(yīng)用的重要性。對(duì)網(wǎng)路資源的充分利用，和合理篩選也讓我受益匪淺。網(wǎng)絡(luò)中有個(gè)種詳盡的資料對(duì)論文的設(shè)計(jì)幫助不小，但是也正是因?yàn)橘Y料各種各樣，需要仔細(xì)查找自己需要的反而不容易。同時(shí)要吸收掌握巧妙的設(shè)計(jì)技巧。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)也得到了老師的很

108、大幫助 ，在這里表示衷心的感謝 。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在這次論文設(shè)計(jì)中，遇到了很多問(wèn)題，雖然查閱很多資料但還是不盡如意，幸好有老師的及時(shí)的幫助，特別是論文格式，老師總是在百忙之中抽出時(shí)間仔細(xì)查看，細(xì)心糾正。本論文前后經(jīng)過(guò)多次查錯(cuò)，糾正，修改以及在老師的大力幫助下最終完成了畢業(yè)論文。也體會(huì)到一個(gè)合格的論文設(shè)計(jì)要注意很多事項(xiàng)，

109、符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)為以后的需要做了很好的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。在這里，特別感謝姚惠林老師和其他，感謝他們一直以來(lái)的指導(dǎo)和糾正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　潘祥. 基于ARM9的數(shù)字存儲(chǔ)示波器—數(shù)字采集系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā).無(wú)錫：江南大學(xué)，2008</p><p>　　張洪潤(rùn)等.單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)200例上冊(cè).北京：北京航空航

110、天大學(xué)出版社，2006</p><p>　　范圣一. ARM原理與嵌入式系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　徐寶文. C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　Anfrew N.Sloss. ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā). 北京：航空航天大學(xué)出版社，2011</p><p>　　劉振興，李宗福.

111、 ARM嵌入式技術(shù)實(shí)踐教程. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　周立功，ARM嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例（一）. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　周立功. ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　何永琪. 嵌入式Linux系統(tǒng)使用開(kāi)發(fā). 北京：電子工業(yè)出版社，2010&l

112、t;/p><p>　　嚴(yán)吉國(guó). 基于嵌入式Linux的200MHZ數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 南京：東南大學(xué)，2009</p><p>　　MiniGUI用戶手冊(cè)，北京飛漫軟件技術(shù)有限公司，2006</p><p>　　潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京： 人民郵電出版社，1999</p><p>　　潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)使

113、用教程.北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　汪世明.基于PRODEUS的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　王志達(dá)等.嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京：清華大學(xué)出版社，2008</p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.楊素行主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.3版.北京：高等教育出版社，2006</p>

114、;<p>　　馮民昌主編.模擬集成電路系統(tǒng).2版.北京：中國(guó)鐵道出版社，1998</p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.與孟嘗主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 3版本.北京：高等教育出版社，2010</p><p>　　童詩(shī)白，于振英.現(xiàn)代電子學(xué)及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1999</p><p>　　黃正謹(jǐn).在系統(tǒng)編程技術(shù)及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)

115、出版社，1997</p><p><b>　　附　錄</b></p><p><b>　　頻率計(jì)算程序</b></p><p>　　void __irq cal_fre()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ClearPendi

116、ng(BIT_EINT3);</p><p><b>　　fre++;</b></p><p>　　//Uart_Printf("fre=%d\n",fre);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void cal_fre_init()</p>

117、<p><b>　　{</b></p><p>　　rGPFCON &= ~(3<<6);</p><p>　　rGPFCON |= (10<<6);</p><p>　　rEXTINT0 &= ~(7<<12);</p><p>　　rEXTINT0 |

118、= (4<<12);</p><p>　　ClearPending(BIT_EINT3);</p><p>　　EnableIrq(BIT_EINT3);</p><p>　　pISR_EINT3 = (U32)cal_fre;</p><p><b>　　}</b></p><p>