1、“.....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......”。
2、“.....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......”。
3、“.....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......”。
4、“.....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......”。
5、“.....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的正弦波原图数字存储示波器设计制作报告正弦波输入信号,原图如下图十五正弦波波形原图方波输入信号......”。
6、“.....原图经过局部放大如下图十七正弦波局部放大图方波输入信号,原图经过局部放大如下图十八方波局部放大图数字存储示波器设计制作报告正弦波输入信号,原图经过局部放大如下图十九正弦波局部放大图关于测试结果的讨论从以上各图中可以看出不论工作在那种方式时,当输入信号频率相对较高时,显示出的波形将很密集而难于观察,因此部分波形经过了局部放大以便于观察。实时采集方式得到的波形明显好于存储输入方式。这方面是因为工作在实时采集方式时工作频率较低,采集的数据比较可靠另方面因为工作在实施采集方式时,所得数据立即经单片机传入计算机中,而工作在存储输入方式时,数据要先向中存储,经过步骤较多,而由实验条件所限,数据总线和地址总线上必然有诸多干扰,因此会影响存储的波形数据。注意图九图十中的箭头所指处......”。
7、“.....观察实验数据,发现每组数据中都有段固定的地址对应的数据始终为常值为我们以前所做的实验中向里写入的有规律的数据,不随输入信号而改变,反映在波形上正是图九图十中的尖峰。由于在数据中只有这个始终不正常,因此我们认为是对应存储单元损坏,使新的数据不能写入所致。根据以上分析,我们认为如果能够制作出成品板,可能可以抑制总线上的干扰,效果应该会有所改善。另方面,在软件中我们采用了插值算法,哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编使得绘制出的曲线比较光滑。但是如果有个别数据点出现干扰,反映在图形上就会有个很明显的尖峰。如图十二中的两处箭头所指出的,如果此处数据点在╳处,那么波形就很光滑,因此可以认为这两个点的数据是干扰数据。如果在改进软件中的数字滤波算法,滤掉数据中的高频干扰,效果应该也会有所改善。心得体会我们在年十月份申报科技创新并得到批准,于是着手做这台虚拟存储示波器......”。
8、“.....我们三人在只有些理论知识,没有什么工作经验的基础上,借鉴前人的经验,自己摸索,做了各种各样的实验,到现在已经基本完成。现在回顾以前的工作,有很多的感触。在动手工作之前,我们的知识面较窄,为了做好这个工作,必须去查资料,我们翻阅图书馆的大量藏书和许多期刊,找寻各种元件的不同用法,这极大地拓展了我们的视野,为我们以后的工作打下了点基础。我们为了做这个工作想了很多的方法,也做了很多的实验,虽然各种创新的方案因为各种原因都失败了,但我们的思维大大的活跃了。我们相信,我们的很多方案时有可取之处的,如果实验条件较好,时间较充裕,可能有些方案可以实现。为此,我们还要继续努力,争取在目前成品的基础上进步改进,进步尝试各种方案。哈尔滨工业大学年本科生科技创新活动获奖作品选编数字存储示波器设计制作报告立项依据课题研究的目的意义课题研究的目的通过课题的研究进步巩固所学的知识......”。
9、“.....培养综合应用知识的能力。锻炼动手能力与实际工作能力,将所学的理论与实践结合起来。培养团队精神,加强协作能力,增进同学间的友谊。④尽力研究出预期成果,如有可能的话申报相关的知识产权,并使成果产业化。课题研究的意义研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼,为将来参加实际工作做好准备。研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足,如能实现产业化,将在低档型方面有较大市场。现状分析示波器在电子电气控制等领域应用十分广泛。随着计算机技术的发展,数字示波器已经实现与计算机互联共享数据,但市场现有的示波器也有诸多不足,如价格昂贵体积重量偏大携带不方便等,而齐全的功能在很多的场合并不定能够得到充分的应用。本课题所研究的可存储虚拟示波器定位为低档型,即在性能上只需满足大多场合的基本应用,努力实现小型化,价格尽可能低廉,这样在财力有限的小用户电子爱好者小型企业中能够普及,在大用户的使用中发挥便携性强的优势......”。
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