硬件系统和软件系统组成。其中硬件系统实现输入信号的放大衰减转换控制等软件系统又分为单片机软件与计算机软件两部分。单片机软件系统控制硬件系统以及串行数据的传输等计算机软件处理数据，以实现绘制打印波形任意调整条，线条宽度的调整，示波屏幕全屏化，背景模式的调整支持波形图处理数据量的动态调整以克服图像失真，及图形处理速度慢等问题支持任意点电压值，时间值两点之间电压差，时间差的动态读取哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编支持采集数据的十六进制，十进制现实，支持数据的拷贝可转移到等数据处理软件中处理频谱图采用离散变换，绘制周期图像的离散谱，非周期图像的连续谱，并给出相应频谱信息对于以上功能，提供方波，正弦波，随机波，单位阶跃响应四组测试数据模拟采集数据，供使用者练习，以熟悉本软件提供使用说明，供使用者参考软件界面效差的动态读取哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编支持采集数据的十六进制，十进制现实，支持数据的拷贝可转移到等数据处理软件中处理频谱图采用离散变换，绘制周，以实现绘制打印波形任意调整条，线条宽度的调整，示波屏幕全屏化，背景模式的调整支持波形图处理数据量的动态调整以克服图像失真，及图形处理速度慢等问题支持任意点电压值，时间值两点之间电压差，时间统由硬件系统和软件系统组成。其中硬件系统实现输入信号的放大衰减转换控制等软件系统又分为单片机软件与计算机软件两部分。单片机软件系统控制硬件系统以及串行数据的传输等计算机软件处理数据。转换完毕后，再通过串行线将中的数据传输到计算机中。采集过程与传输过程可以分别进行，采集过程不需要计算机参与，只要不数字存储示波器设计制作报告掉电，波形数据可以存储任意长时间。本数字存储示波器系单片机，然后立即通过串行线传输到计算机中。存储输入方式则是用于输入频率信号较高的情况。工作在该方式时，采用直接存储器访问技术，输入信号经过转换，对应数字量直接写入中案。本数字存储示波器系统概述本数字存储示波器系统。有两种工作状态实时采集存储输入。实时采集方式适用于输入信号频率较低的情况。工作在该方式时，输入信号经过转换，对应的数字量传入本级振荡中的频率合成，以及各次谐波的幅角的测量。由于我们没有学过相关的知识，因此未采用此方案。综上所述，四种方案各有优缺点。其中前三种方案我们都曾尝试过。由于时间实验条件等诸多原因，最终我们采用了方分析方案该方案原理类似于频谱仪。对于周期输入信号，分析其各次谐波分量的幅值与幅角，就可以求出其波形。由于常用的周期信号高频分量衰减得都很快，因此只用分析几次谐波就可以得到较精确的结果。此方案的难点在于活动获奖作品选编图三电平比较方案示意图该方案的主要难点是比较器上的干扰如何抑制。在实验中，发现比较器的输入端干扰非常大，这与我们的实验条件有定关系。最终还是没能克服这个问题而放弃了该方案。频域时刻可以认为是输入信号与参考电压相同的时刻，而且可直接从计数器中读出该时刻对应的数字量对于周期信号，与方案中类似，在不同的周期中采样，可以采集非常频率高的周期信号。哈尔滨工业大学年本科生科技创新器理论最高时钟频率都可达到数十和多位计数器计时，可以非常容易地把时间变为数字量。该方案避开转换，而通过转换输出个参考电压，将输入信号与参考电压进行比较，记录比较器输出翻转的时刻，这两个方案都是通过在特定的时刻对输入信号采样而得到输入信号的信息。但由于输入信号是模拟量，就必须进行转换，而转换的速度限制了整个采样及转换过程的速度的提高。与之相比，使用高频时钟系列的计数案还是有前景的。可以考虑使用稍高档的集成锁相环，可能可以解决失锁的问题，另外，如果采用数字锁相环，或者用单片机结合，可以实现数字锁相，从而得到更精确更稳定的取样控制脉冲信号。电压比较方案以上来实现此功能，通过计数器与可以实现对经过整形的输入信号分频，再倍频，实质上就是锁定输入信号周期的的时间。但发现在倍频时很难锁定，几乎得不到稳定的输出波形。因此该方案最终被放弃。事实上，该方存储示波器设计制作报告图二隔周期采样方案示意图该方案的主要优点是可以采集很高频率的周期性输入信号。但该方案的难点也是很明显的如何准确获取的时间。在本课题的研究过程中，我们曾尝试用集成锁相环各个不同的周期，但都对应相同的相位，从理论上来说于在个周期内采样是等价的，而每次比较的时间总比完整的转换时间短的多，因此分周期逐次比较可以对频率更高的输入信号进行采样。图二直接采样方案示意图数字其周期为，如果能够准确地得到其的时间，那么就可以每隔时间采样次，采个数据点，实际上与在个周期内采个数据点是等价的。此外，如果将逐次比较转换的各次比较过程分在各其周期为，如果能够准确地得到其的时间，那么就可以每隔时间采样次，采个数据点，实际上与在个周期内采个数据点是等价的。此外，如果将逐次比较转换的各次比较过程分在各个不同的周期，但都对应相同的相位，从理论上来说于在个周期内采样是等价的，而每次比较的时间总比完整的转换时间短的多，因此分周期逐次比较可以对频率更高的输入信号进行采样。图二直接采样方案示意图数字存储示波器设计制作报告图二隔周期采样方案示意图该方案的主要优点是可以采集很高频率的周期性输入信号。但该方案的难点也是很明显的如何准确获取的时间。在本课题的研究过程中，我们曾尝试用集成锁相环来实现此功能，通过计数器与可以实现对经过整形的输入信号分频，再倍频，实质上就是锁定输入信号周期的的时间。但发现在倍频时很难锁定，几乎得不到稳定的输出波形。因此该方案最终被放弃。事实上，该方案还是有前景的。可以考虑使用稍高档的集成锁相环，可能可以解决失锁的问题，另外，如果采用数字锁相环，或者用单片机结合，可以实现数字锁相，从而得到更精确更稳定的取样控制脉冲信号。电压比较方案以上两个方案都是通过在特定的时刻对输入信号采样而得到输入信号的信息。但由于输入信号是模拟量，就必须进行转换，而转换的速度限制了整个采样及转换过程的速度的提高。与之相比，使用高频时钟系列的计数器理论最高时钟频率都可达到数十和多位计数器计时，可以非常容易地把时间变为数字量。该方案避开转换，而通过转换输出个参考电压，将输入信号与参考电压进行比较，记录比较器输出翻转的时刻，这时刻可以认为是输入信号与参考电压相同的时刻，而且可直接从计数器中读出该时刻对应的数字量对于周期信号，与方案中类似，在不同的周期中采样，可以采集非常频率高的周期信号。哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编图三电平比较方案示意图该方案的主要难点是比较器上的干扰如何抑制。在实验中，发现比较器的输入端干扰非常大，这与我们的实验条件有定关系。最终还是没能克服这个问题而放弃了该方案。频域分析方案该方案原理类似于频谱仪。对于周期输入信号，分析其各次谐波分量的幅值与幅角，就可以求出其波形。由于常用的周期信号高频分量衰减得都很快，因此只用分析几次谐波就可以得到较精确的结果。此方案的难点在于本级振荡中的频率合成，以及各次谐波的幅角的测量。由于我们没有学过相关的知识，因此未采用此方案。综上所述，四种方案各有优缺点。其中前三种方案我们都曾尝试过。由于时间实验条件等诸多原因，最终我们采用了方案。本数字存储示波器系统概述本数字存储示波器系统。有两种工作状态实时采集存储输入。实时采集方式适用于输入信号频率较低的情况。工作在该方式时，输入信号经过转换，对应的数字量传入单片机，然后立即通过串行线传输到计算机中。存储输入方式则是用于输入频率信号较高的情况。工作在该方式时，采用直接存储器访问技术，输入信号经过转换，对应数字量直接写入中。转换完毕后，再通过串行线将中的数据传输到计算机中。采集过程与传输过程可以分别进行，采集过程不需要计算机参与，只要不数字存储示波器设计制作报告掉电，波形数据可以存储任意长时间。本数字存储示波器系统由硬件系统和软件系统组成。其中硬件系统实现输入信号的放大衰减转换控制等软件系统又分为单片机软件与计算机软件两部分。单片机软件系统控制硬件系统以及串行数据的传输等计算机软件处理数据，以实现绘制打印波形任意调整条，线条宽度的调整，示波屏幕全屏化，背景模式的调整支持波形图处理数据量的动态调整以克服图像失真，及图形处理速度慢等问题支持任意点电压值，时间值两点之间电压差，时间差的动态读取哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编支持采集数据的十六进制，十进制现实，支持数据的拷贝可转移到等数据处理软件中处理频谱图采用离散变换，绘制周期图像的离散谱，非周期图像的连续谱，并给出相应频谱信息对于以上功能，提供方波，正弦波，随机波，单位阶跃响应四组测试数据模拟采集数据，供使用者练习，以熟悉本软件提供使用说明，供使用者参考软件界面效果如下主界面图五软件主界面非实际大小，下同波形图界面图六波形显示界面数字存储示波器设计制作报告波形图示数面板界面图七波形读数面板界面频谱图界面图八频谱图显示界面哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编测试结果测试方法以信号源的输出作为本系统的输入，分别测试本系统在两种不同工作方式时对应各种频率各种形式的输入信号的输出如下存储输入方式正弦波输入，原图如下图九正弦波波形原图正弦波输入，原图如下图十正弦波波形原图数字存储示波器设计制作报告方波输入信号，原图经局部放大后如下图十方波波形局部放大图正弦波输入信号，原图经局部放大后如下图十二正弦波输入信号局部放大图哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编锯齿波输入信号，原图经局部放大后如下图十三锯齿波波形局部放大图实时采集方式调节占空比后的正弦波，原图如下图十四调节占空比后