數(shù)字示波器的制作

數(shù)字示波器的制作,數(shù)字,示波器,制作 今越電子工作室 - 1 - 什么是示波器的觸發(fā)？ 今越電子工作室 劉澤民 初學(xué)電子的朋友可能會(huì)覺(jué)得示波器觸發(fā)的概念比較模糊，而在實(shí)際中，充分理解示波器 觸發(fā)的概念往往是有效使用示波器的前提。本文試圖以模擬示波器為例，說(shuō)明觸發(fā)的概念。 示波器的同步 要明白觸發(fā)的概念，首先要了解示波器同步的概 念。那么什么是示波器的同步呢？我們 這里所說(shuō)的示波器同步是指示波器的掃描信號(hào)與被觀測(cè)的信號(hào)同步，也就是說(shuō)它們的頻率之 間存在著整數(shù)倍的關(guān)系。為什么要這樣？不這樣會(huì)有什么結(jié)果？帶著這樣的問(wèn)題讓我們來(lái)考 察圖 1 的情況。 我們先了解一下示波器的工作原理。 我們知道，示波器是通過(guò)在 X 和 Y 偏轉(zhuǎn)板上加上 控制電壓，控制由電子槍射出電子束的偏轉(zhuǎn)從而在屏幕上描繪出軌跡的，一般在 X 偏轉(zhuǎn)板 加的是正向鋸齒波信號(hào)，線性上升的電壓控制電子束從左到右移動(dòng)，形成水平掃描。因?yàn)樯?升的電壓與時(shí)間成線性關(guān)系，掃描得到的軌跡就可以模擬時(shí)間軸。如果同時(shí)在 Y 偏轉(zhuǎn)板加 上與被測(cè)信號(hào)成比例的電壓，使電子束在水平移動(dòng)的同時(shí)也在垂直方向移動(dòng)，這樣電子束就 描繪出了被測(cè)信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，也就是信號(hào)的 波形。這是示波器顯示波形的基本原理。 現(xiàn)在我們來(lái)看圖 1。圖 1 中的 Y 是一周期性信 號(hào)， X 是掃描信號(hào)，顯然它們是不同步的。當(dāng)將 這樣的信號(hào)同時(shí)分別加到示波器的 Y 和 X 偏轉(zhuǎn)系 統(tǒng)時(shí)，顯示的波形如圖 2 所示，其中當(dāng) X 從 T0 掃描到 T1 時(shí)描繪出的波形是 A，從 T1 到 T2 掃描 時(shí)描繪出的波形是 B，而從 T2 到 T3 掃描時(shí)描繪 出的是 C，顯然它們?cè)谄聊簧系奈恢枚疾煌?，而?先后出現(xiàn)，所以您會(huì)看到的是它們的混合， 得不 到一個(gè)穩(wěn)定的波形。這就是示波器的掃描與信號(hào) 不同步的結(jié)果。 如果我們?cè)O(shè)法將 X 信號(hào)變成圖 3 所示的情 形，使每一次掃描開(kāi)始時(shí)刻都對(duì)應(yīng)于 Y 信號(hào)一個(gè) 周期的同一點(diǎn)，使得每一次掃描對(duì)應(yīng)的 Y 信號(hào)都 相同，也就是讓示波器的掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)“同 步”。當(dāng)將這樣的信號(hào)同時(shí)分別加到示波器的 X 和 Y 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時(shí)，由于每一個(gè)掃描周期 X 和 Y 的信 號(hào)都相同，電子束受到同樣的偏轉(zhuǎn)控制，因而每 一次掃描的電子束都打在屏幕上的同樣的軌跡 圖 1 圖 2 什么是示波器的觸發(fā)？ 今越電子工作室 - 2 - 上，也就是說(shuō)我們可以得到圖 4 所示的波形。這是您能看到的唯一波形，因?yàn)槊恳粋€(gè)掃描周 期電子束都打在這個(gè)波形的軌 跡上，而不是其他位置，因而這個(gè)波形是穩(wěn)定的。這就是示波 器掃描與信號(hào)同步的結(jié)果。 綜上所述，如果我們要在示波器的屏幕上觀察到穩(wěn)定的波形，必要的條件是示波器的掃 描信號(hào)要與被觀察的信號(hào)保持同步關(guān)系。 那么，我們?cè)鯓硬拍苁故静ㄆ鞯膾呙栊盘?hào)與被觀測(cè)信號(hào)保持同步關(guān)系呢？ 觸發(fā)的作用 為了使掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步，我們可以設(shè)定一些條件，將被測(cè)信號(hào)不斷地與這些條 件相比較，只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)滿足這些條件時(shí)才啟動(dòng)掃描，從而使得掃描的頻率與被測(cè)信號(hào)相 同或存在整數(shù)倍的關(guān)系，也就是同步。這種技術(shù)我們就稱(chēng)為“觸發(fā)”，而這些條件我們稱(chēng)其 為 “觸發(fā)條件” 。 用作觸發(fā)條件的形式很多，最常用最基本的就是“邊沿觸發(fā)”，即將被測(cè)信號(hào)的變化 (即 信號(hào)上升或下降的邊沿 ) 與某一電平相比較，當(dāng)信號(hào)的變化以某種選定的方式達(dá)到這一電平 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)一次掃描。例如在圖 3 中，我們可以將觸發(fā)電平選在 0V，當(dāng) 被測(cè)信號(hào)從低到高跨越這個(gè)電平時(shí)，就產(chǎn)生一次掃描，這樣我們就得到了與被測(cè)信號(hào)同步的 掃描信號(hào)。其他的觸發(fā)條件有“脈寬觸發(fā)” 、“斜率觸發(fā)” 、“狀態(tài)觸發(fā)” 等等，這些觸 發(fā)條件通常會(huì)在比較高檔的示波器中出現(xiàn)。 有關(guān)觸發(fā)的調(diào)節(jié) 有關(guān)觸發(fā)的調(diào)節(jié)包括觸發(fā)源、觸發(fā)方 式、觸發(fā)條件即相應(yīng)參數(shù)的選擇等等，比較多和復(fù) 雜，這些是示波器使用中最重要的操作，也是許多初學(xué)者感到較難掌握的地方，我們將另覓 篇幅詳細(xì)介紹。 圖 3 圖 4 DN062-01v01 今越電子制作 - 1 - Tel. 15078386021 LCD 單板示波器使用說(shuō)明 適用型號(hào) ： 06201 1. 工作原理簡(jiǎn)述 圖 1 為該示波器的原理框圖 。 輸入信號(hào)經(jīng)耦合電路后經(jīng)過(guò)由衰減器 、 放大器和選擇開(kāi)關(guān)組成的模擬信 號(hào)通道處理后 ， 送到 A/D 轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào) ， 再由處理器轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)牟ㄐ斡?LCD 顯示出來(lái) 。 模擬通 道的作用主要是調(diào)節(jié)信號(hào)的大小 ， 以便適合屏幕顯示 。 2. 操作說(shuō)明 該示波器的使用并不復(fù)雜 ， 操作上與專(zhuān)業(yè)的示波器沒(méi)有什么不同 ， 使用時(shí) ， 只要將電源插上就可以開(kāi) 始了 。 當(dāng)用按鍵調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí) ， 先選擇要調(diào)節(jié)的參數(shù) ， 這時(shí)屏幕上 的亮塊會(huì)移到相應(yīng)的參數(shù)指示 ， 然后用 [ + ] 和 [ - ]鍵作調(diào)節(jié) 。 下面著重說(shuō)明各開(kāi)關(guān)和按鍵的功能 （ 見(jiàn)圖 2）。 耦合選擇開(kāi)關(guān) 該開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)的耦合方式 。 為什么要選擇耦合方式呢 ？ 這是因?yàn)橛袝r(shí)候被測(cè)信號(hào)是交流直流混合的 ， 如果我們只想觀察它的交流成分的話 （ 特別是在直流成分大交流成分小的時(shí)候 ）， 我們可以采用交流耦合 ， 即讓信號(hào)通過(guò)一個(gè)電容器 ， 隔斷直流成分 ， 這樣我們就可以只觀察交流 。 衰減選擇和倍率選擇開(kāi)關(guān) 這兩個(gè)開(kāi)關(guān)經(jīng)常是配合使用的 ， 其作用是調(diào)節(jié)送到 A/D 轉(zhuǎn)換器的信號(hào)的幅度 ， 因?yàn)槿绻盘?hào)幅度太大 會(huì)超過(guò)屏幕的范圍 ， 太小 觀察起來(lái)誤差比較大 ， 所以要根據(jù)信號(hào)情況選擇適當(dāng)?shù)姆?。 衰減開(kāi)關(guān)選擇衰減 比 ， 可以是 1 或 1/10， 對(duì)應(yīng)的刻度分別是 0.1V 和 1V。 倍率開(kāi)關(guān)實(shí)際也是改變衰減比 ， 它可以選擇 1、 1/2 和 1/5， 分別對(duì)應(yīng)于倍率 1、 2 和 5， 因?yàn)楫?dāng)一個(gè)信號(hào)被衰減了 N 倍 ， 那么屏幕上縱坐標(biāo)的一格所對(duì)應(yīng)信號(hào) 圖 1 圖 2 DN062-01v01 今越電子制作 - 2 - 幅度就擴(kuò)大了 N 倍 。 兩個(gè)開(kāi)關(guān)的組合決定了整個(gè)模擬通道的總放大倍數(shù) ， 對(duì)應(yīng)的刻度范圍是 0.1V、 0.2V、 0.5V、 1V、 2V 和 5V。 SEC/DIV（ 時(shí)基 ） 該參數(shù)決定屏幕上水平方向的一格長(zhǎng)度所代表的時(shí)間長(zhǎng)短 。 例如 ， 如果你選的時(shí)基是 5ms， 那么就 意 味著水平方向一格代表 5ms， 假如你觀察的信號(hào)是 50Hz 的交流信號(hào) ， 那么你會(huì)看到信號(hào)一個(gè)周期的長(zhǎng)度是 4 格 ， 既 20ms。 V.POS（ 垂直位置 ） 該參數(shù)用于調(diào)整波形在屏幕上垂直方向的高低 ， 屏幕左側(cè)邊沿有一個(gè)小三角形 ， 它對(duì)應(yīng)著 0V 電平的 位置 。 H.POS（ 水平位置 ） 該參數(shù)用于改變波形的水平位置 ， 既將波形在水平方向前后移 。 采集到的波形是有一定長(zhǎng)度的 ， 而屏 幕上只是顯示出來(lái)它的一部分 ， 通過(guò)改變這個(gè)參數(shù)就可以觀察其他部分 。 在屏幕下方有屏幕窗口位置指示 ， 兩端豎線之間的區(qū)間代表波形區(qū)的長(zhǎng)度 ， 內(nèi)部短線代表當(dāng)前顯示的部分 。 MODE（ 觸發(fā)模式 ） 這個(gè)參數(shù)用于改變示波器波形采集的模式 ， 分別可以選自動(dòng) （ AUTO） 、 常規(guī) （ NORM） 和單次 （ SING）， 有關(guān)這些觸發(fā)方式的含義和使用方法請(qǐng)參閱網(wǎng)站 （ ） 上 “ 應(yīng)用文章 ” 欄目下的有關(guān)文章 。 SLOPE（ 觸發(fā)邊沿 ） 該參數(shù)用于選擇產(chǎn)生觸發(fā)的邊沿 。 LEVEL（ 觸發(fā)電平 ） 該參數(shù)改變觸發(fā)電平的高低 ， 其大小在屏幕右側(cè)邊沿的小三角形指示 。 OK 在示波器模式下 ， 該鍵的作用是凍結(jié)或解凍波形 ， 如果 長(zhǎng)按此鍵 （ 按下保持 2 秒以上 ）， 則儀器切換到 頻率計(jì)模式 。 在頻率計(jì)模式下 ， 長(zhǎng)按此鍵切換回示波器模式 。 3. 注意事項(xiàng) 1) 不要用該示波器直接測(cè)量市電 。 2) 輸入被測(cè)信號(hào)的峰峰值不要超過(guò) 50V。 3) 電源電壓不要超過(guò) 16V。 4. 指 標(biāo) 示波器 ： l 最高實(shí)時(shí)取樣率 ： 2M 點(diǎn) / 秒 ， 精度 8Bit l 模擬頻帶寬度 ： 0 – 1MHz l 垂直靈敏度 ： 10 0 mV/Div – 5V/Div ( 按 1 - 2 - 5 方式遞進(jìn) ) l 輸入阻抗 ： 1M Ω l 耦合方式 ： DC/AC l 信號(hào)電壓范圍 ： +/ - 50V l 水平時(shí)基范圍 ： 5 μ s/Div - 10m( 分鐘 )/Div ( 按 1 - 2 - 5 方式遞進(jìn) ) l 觸發(fā)方式 ： 自動(dòng) 、 常規(guī)和單次 l 觸發(fā)邊沿 ： 上升 / 下降 頻率計(jì) ： l 頻率測(cè)量范圍 ： 10MHz l 周期測(cè)量范圍 ： 100 秒 l 靈敏度 ： 3V （ 峰值 ） DN062-01v01 今越電子制作 - 3 - 總 體 ： l 電源電壓 ： 9 – 12V DC 或 AC l 尺寸 ： 105mm X 65mm X 25mm 5. 示波器使用練習(xí)實(shí)例 例 1 觀察測(cè)試信號(hào) 該練習(xí)的目的是熟悉耦合 、 衰減 、 倍率等開(kāi)關(guān)的使用和時(shí)基 、 垂直位置 、 水平位置等參數(shù)的調(diào)節(jié)方法 。 操作步驟如下 ： 1) 將探頭 （ 紅色 ） 連接到示波器面板左上角的 500Hz 測(cè)試信號(hào) 。 2) 將衰減開(kāi)關(guān)置于 1V 位置 。 3) 將耦合 開(kāi)關(guān)置于 DC 位置 。 4) 按 [ V.POS ] 鍵 ， 將垂直位置指示符調(diào)整到倒數(shù) 第一格的位置 。 5) 按 [SEC/DIV] 鍵 ， 將時(shí)基設(shè)為 1ms。 6) 當(dāng)將倍率開(kāi)關(guān)置于 X2 的位置時(shí) ， 你應(yīng)能看到圖 3 的波形 。 7) 改變倍率開(kāi)關(guān) ， 可以看到屏幕上波形的幅度隨著 改變 。 試根據(jù)不同的倍率讀取信號(hào)幅度 。 8) 改變時(shí)基設(shè)置 ， 例如將其改為 0.5ms， 可以看到 屏幕波形的寬度發(fā)生變化 。 試讀取信號(hào)的周期 。 如果信號(hào)的邊沿不是與縱線對(duì)齊 ， 可以用改變水 平位置的方法使其對(duì)齊 ， 以便容易讀數(shù) 。 做法是 ： 按 [H.POS]， 然后用 [ + ] 和 [ - ] 調(diào)節(jié) 。 9) 將耦合開(kāi)關(guān)打到 AC 位置 ， 可以看到波形下移 ， 垂直位置指示標(biāo)記位于波形幅度的中間 ， 屏幕看 到的是純交流信號(hào) 。 例 2 觀察鋸齒波信號(hào) 該練習(xí)的目的是了解觸發(fā)的用法 。 圖 4 是一個(gè)鋸齒波產(chǎn) 生電路 （ 對(duì)于購(gòu)買(mǎi)套件的客戶該電路的元件是免費(fèi)附送的 ）， 它接上 10V 以上電源就可以產(chǎn)生鋸齒波 。 練習(xí)操作步驟 ： 1) 按圖 4 連接電路 ， 按圖接上電源和示波器 。 2) 將示波器的耦合開(kāi)關(guān)置于 DC， 衰減開(kāi)關(guān)置于 1V， 倍率開(kāi)關(guān)置于 X2， 將垂直位置調(diào)到倒數(shù)第一格的 位置 ， 將時(shí)基選為 0.1ms。 3) 接通電源 ， 示波器屏幕上應(yīng)看到類(lèi)似于圖 5 的波 形 。 4) 將觸發(fā)模式選為 自動(dòng) （ AUTO）， 調(diào)節(jié)觸發(fā)電平 ， 將可以發(fā)現(xiàn) ： 當(dāng)觸發(fā)電平與信號(hào)波形相交時(shí) ， 顯 示波形穩(wěn)定 ； 當(dāng)不相交時(shí) ， 顯示的波形會(huì)移動(dòng) 。 可 見(jiàn) ， 觸發(fā)可以幫助我們穩(wěn)定波形 ， 進(jìn)行有效觀察 。 5) 將觸發(fā)模式選為常規(guī) （ NORM）， 調(diào)節(jié)觸發(fā)電平 ， 將可以發(fā)現(xiàn) ： 當(dāng)觸發(fā)電平與信號(hào)波形不相交時(shí) （ 無(wú) 觸發(fā) ）， 屏幕上的波形不會(huì)更新 ； 當(dāng)觸發(fā)電平與信 號(hào)波形相交時(shí) （ 有觸發(fā) ）， 波形更新 ， 也就是說(shuō)只 有在有觸發(fā)時(shí)示波器才進(jìn)行信號(hào)采集 。 6) 按一下 [OK]， 屏幕右上角顯示 “ HOLD” ， 這是屏 幕上的波形已凍結(jié) ， 可以調(diào)節(jié)水平位置將其前后移 動(dòng)觀察屏幕之外的波形 。 再按一下 [OK]示 波器恢 復(fù)到正常工作狀態(tài) 。 圖 4 圖 3 圖 5 DN062-01v01 今越電子制作 - 4 - 6. 頻率計(jì)使用 將耦合開(kāi)關(guān)置于 “ F . Meter” 位置 ， 并按住 [OK]鍵 1 秒以上 ， 儀器即切換到頻率計(jì)狀態(tài) ， 這時(shí)屏幕顯 示信號(hào)的頻率和周期 。 當(dāng)需要回到示波器狀態(tài)時(shí) ， 再長(zhǎng)按 [OK]鍵即可 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)2003年本科生科技創(chuàng)新活動(dòng)獲獎(jiǎng)作品選編 數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)計(jì)制作報(bào)告 孫吉吉 孫士友 周洪亮 （控制科學(xué)系0004101） 指導(dǎo)教師：蔡惟錚 1．立項(xiàng)依據(jù) 1.1.1課題研究的目的、意義： （1）課題研究的目的： ① 通過(guò)課題的研究進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)課程以外的知識(shí)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。 ② 鍛煉動(dòng)手能力與實(shí)際工作能力，將所學(xué)的理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。 ③ 培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，加強(qiáng)協(xié)作能力，增進(jìn)同學(xué)間的友誼。 ④ 盡力研究出預(yù)期成果，如有可能的話申報(bào)相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并使成果產(chǎn)業(yè)化。 （2）課題研究的意義： ① 研究過(guò)程本身可以使參與者得到極大的鍛煉，為將來(lái)參加實(shí)際工作做好準(zhǔn)備。 ② 研究的預(yù)期成果可以彌補(bǔ)現(xiàn)有示波器的不足，如能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將在低檔型方面有較大市場(chǎng)。 1.1.2現(xiàn)狀分析： 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)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字示波器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)互聯(lián)、共享數(shù)據(jù)，但市場(chǎng)現(xiàn)有的示波器也有諸多不足，如價(jià)格昂貴、體積重量偏大、攜帶不方便等，而齊全的功能在很多的場(chǎng)合并不一定能夠得到充分的應(yīng)用。 本課題所研究的可存儲(chǔ)虛擬示波器定位為低檔型，即在性能上只需滿足大多場(chǎng)合的基本應(yīng)用，努力實(shí)現(xiàn)小型化，價(jià)格盡可能低廉，這樣在財(cái)力有限的小用戶（電子愛(ài)好者、小型企業(yè)）中能夠普及，在大用戶的使用中發(fā)揮便攜性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，與高檔示波器配合使用，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。 2．課題研究的主要內(nèi)容及實(shí)施方案 2.1.1課題研究的主要內(nèi)容： 本課題研究的主要內(nèi)容是如何建立一套可存儲(chǔ)虛擬示波器系統(tǒng)，其具體組成為： ① 硬件系統(tǒng)： 硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和外部硬件系統(tǒng)組成。這里主要研究外部硬件系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖及壓縮、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸。 ② 軟件系統(tǒng)： 軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)讀取由外部硬件設(shè)備傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解壓、變換、排除干擾信號(hào)、將波形顯示在顯示器上，并進(jìn)行波形的存儲(chǔ)、打印與分析。 在實(shí)現(xiàn)以上基本功能的前提下，還可以進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展國(guó)，如硬件系統(tǒng)性能的擔(dān)高、成本的降低、體積重量的減小、接口的擴(kuò)展；軟件系統(tǒng)功能的完善、用戶界面的改進(jìn)、數(shù)據(jù)的格式化、網(wǎng)絡(luò)化，最終目標(biāo)是產(chǎn)業(yè)化。 2.1.2實(shí)施方案： 本系統(tǒng)實(shí)施方案如下頁(yè)圖一所示： 2.1.3工作條件： 信號(hào)源、單片機(jī)編程器、普通數(shù)字示波器、帶RS－232串口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)　 波形顯示、存儲(chǔ)、后期處理 模數(shù)轉(zhuǎn)換 輸入信號(hào) 直接傳輸方式 存儲(chǔ)方式 圖一：實(shí)施方案示意圖 隨著工作的進(jìn)展對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求可能會(huì)有所變化。 3．問(wèn)題的分析與幾種主要實(shí)施方案的討論 3.1.1問(wèn)題的分析 本課題的主要問(wèn)題在于模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。為了測(cè)試高頻模擬信號(hào)，必須采用高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。采樣定理指出，要不失真地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)，采樣頻率必須大于等于輸入信號(hào)頻率上限的二倍，但在實(shí)際工作中，要得到較理想的輸入信號(hào)的波形，在輸入信號(hào)的每個(gè)周期必須采十個(gè)以上的數(shù)據(jù)點(diǎn)。這樣繪制出的波形圖才能比較準(zhǔn)確地反映輸入信號(hào)的特征。因此，高速采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)成為本課題的主要重難點(diǎn)。 3.1.2幾種方案的討論 在本課題的研究過(guò)程中，我們提出了以下的方案以解決該問(wèn)題。 （1） 直接AD采樣 該方案采用市售高速AD轉(zhuǎn)換芯片，直接對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換，然后存儲(chǔ)在單片機(jī)或RAM中。 該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且有很多現(xiàn)成的資料可以參考。缺點(diǎn)在于速度與價(jià)格難以兼顧，市售高速AD轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格與速度基本成指數(shù)關(guān)系，而且有很多高速AD轉(zhuǎn)換芯片難于購(gòu)買(mǎi)。因此，以較低的價(jià)格只能得到較低的性能。另一方面，從科技創(chuàng)新本身來(lái)說(shuō)，本方案的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，真正創(chuàng)新的內(nèi)容不多。 （2）取樣示波器方案 所謂取樣示波器，就是在一個(gè)周期信號(hào)的不同周期采樣，從而獲得周期信號(hào)的信息。 如圖二所示：對(duì)于輸入信號(hào)，設(shè)其周期為T(mén)，如果能夠準(zhǔn)確地得到其T/n的時(shí)間，那么就可以每隔時(shí)間采樣一次，采n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)際上與在一個(gè)周期內(nèi)采n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是等價(jià)的。 此外，如果將逐次比較AD轉(zhuǎn)換的各次比較過(guò)程分在各個(gè)不同的周期，但都對(duì)應(yīng)相同的相位，從理論上來(lái)說(shuō)于在一個(gè)周期內(nèi)采樣是等價(jià)的，而每次比較的時(shí)間總比完整的轉(zhuǎn)換時(shí)間短的多，因此分周期逐次比較可以對(duì)頻率更高的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。 圖二A：直接采樣方案示意圖 圖二B：隔周期采樣方案示意圖 該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是可以采集很高頻率的周期性輸入信號(hào)。但該方案的難點(diǎn)也是很明顯的：如何準(zhǔn)確獲取T/n的時(shí)間。 在本課題的研究過(guò)程中，我們?cè)鴩L試用集成鎖相環(huán)CC4046來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，通過(guò)計(jì)數(shù)器與CC4046可以實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)整形的輸入信號(hào)2101分頻，再21倍頻，實(shí)質(zhì)上就是鎖定輸入信號(hào)周期的的時(shí)間。但發(fā)現(xiàn)在倍頻時(shí)CC4046很難鎖定，幾乎得不到穩(wěn)定的輸出波形。因此該方案最終被放棄。 事實(shí)上，該方案還是有前景的?？梢钥紤]使用稍高檔的集成鎖相環(huán)，可能可以解決失鎖的問(wèn)題，另外，如果采用數(shù)字鎖相環(huán)，或者用單片機(jī)結(jié)合PLD，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相，從而得到更精確更穩(wěn)定的取樣控制脈沖信號(hào)。 （3）電壓比較方案 以上兩個(gè)方案都是通過(guò)在特定的時(shí)刻對(duì)輸入信號(hào)采樣而得到輸入信號(hào)的信息。但由于輸入信號(hào)是模擬量，就必須進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，而AD轉(zhuǎn)換的速度限制了整個(gè)采樣及轉(zhuǎn)換過(guò)程的速度的提高。與之相比，使用高頻時(shí)鐘（74LS系列的計(jì)數(shù)器理論最高時(shí)鐘頻率都可達(dá)到數(shù)十MHz）和多位計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)，可以非常容易地把時(shí)間變?yōu)閿?shù)字量。該方案避開(kāi)AD轉(zhuǎn)換，而通過(guò)DA轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)參考電壓，將輸入信號(hào)與參考電壓進(jìn)行比較，記錄比較器輸出翻轉(zhuǎn)的時(shí)刻，這一時(shí)刻可以認(rèn)為是輸入信號(hào)與參考電壓相同的時(shí)刻，而且可直接從計(jì)數(shù)器中讀出該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的數(shù)字量；對(duì)于周期信號(hào)，與方案（2）中類(lèi)似，在不同的周期中采樣，可以采集非常頻率高的周期信號(hào)。 圖三：電平比較方案示意圖 該方案的主要難點(diǎn)是比較器上的干擾如何抑制。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)比較器的輸入端干擾非常大，這與我們的實(shí)驗(yàn)條件有一定關(guān)系。最終還是沒(méi)能克服這個(gè)問(wèn)題而放棄了該方案。 （4）頻域分析方案 該方案原理類(lèi)似于頻譜儀。對(duì)于周期輸入信號(hào)，分析其各次諧波分量的幅值與幅角，就可以求出其波形。由于常用的周期信號(hào)高頻分量衰減得都很快，因此只用分析幾次諧波就可以得到較精確的結(jié)果。 此方案的難點(diǎn)在于本級(jí)振蕩中的頻率合成，以及各次諧波的幅角的測(cè)量。由于我們沒(méi)有學(xué)過(guò)相關(guān)的知識(shí)，因此未采用此方案。 綜上所述，四種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中前三種方案我們都曾嘗試過(guò)。由于時(shí)間、實(shí)驗(yàn)條件等諸多原因，最終我們采用了方案（1）。 4．本數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)概述 本數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)。有兩種工作狀態(tài)：實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)輸入。實(shí)時(shí)采集方式適用于輸入信號(hào)頻率較低（<100Hz）的情況。工作在該方式時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量傳入單片機(jī)，然后立即通過(guò)串行線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。存儲(chǔ)輸入方式則是用于輸入頻率信號(hào)較高（100Hz~50kHz）的情況。工作在該方式時(shí)，采用DMA（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)）技術(shù)，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)數(shù)字量直接寫(xiě)入RAM中。轉(zhuǎn)換完畢后，再通過(guò)串行線將RAM中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。采集過(guò)程與傳輸過(guò)程可以分別進(jìn)行，采集過(guò)程不需要計(jì)算機(jī)參與，只要不掉電，波形數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)任意長(zhǎng)時(shí)間。 本數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的放大/衰減、AD轉(zhuǎn)換、DMA控制等；軟件系統(tǒng)又分為單片機(jī)軟件與計(jì)算機(jī)軟件兩部分。單片機(jī)軟件系統(tǒng)控制硬件系統(tǒng)以及串行數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?；?jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)繪制、打印波形、頻譜分析等功能。 5．硬件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)由以下幾部分組成： （1）CPU及其外圍設(shè)備 本系統(tǒng)CPU采用Atmel AT89C52單片機(jī)，其外圍設(shè)備包括RAM62256、串行傳輸電平變換芯片MAX232 以及CPU時(shí)鐘、鍵盤(pán)等。 （2）AD轉(zhuǎn)換、DMA控制電路 這部分電路是本系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，同時(shí)根據(jù)兩種不同的工作方式采用不同的邏輯。當(dāng)用戶指定工作方式后，CPU會(huì)給出相應(yīng)的控制信號(hào)，這部分電路根據(jù)給出的信號(hào)控制各芯片的片選、鎖存等。具體地說(shuō)，CPU的P1.2與P1.4端提供AD的控制信號(hào)。具體邏輯如表一： 表一：AD及DMA控制電路譯碼真值表 P1.2 P1.4 AD工作狀態(tài) 緩沖器1片選 緩沖器2片選 62256WR來(lái)源 AD時(shí)鐘來(lái)源 AD片選 0 0 存儲(chǔ)輸入 1 0 AD 時(shí)序發(fā)生器 0 0 1 初始測(cè)偏移電壓 0 1 CPU 時(shí)序發(fā)生器 0 1 0 實(shí)時(shí)采集 0 1 CPU CPU-P1.3 0 1 1 不工作 0 1 CPU —— 1 說(shuō)明: [1]緩沖器1指CPU P0與62256低位地址線間的鎖存器74HC573，緩沖器2指地址發(fā)生器與62256地址線間的緩沖器。 [2]實(shí)時(shí)采集時(shí)AD的控制信號(hào)由CPU P1.3端提供。 [3]以上三個(gè)片選均為低有效。 本系統(tǒng)采用AD公司的高速AD轉(zhuǎn)換芯片AD7820，原廠資料中該芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間為2μs，有兩種工作模式。其中直通工作模式最簡(jiǎn)單，而且適合本系統(tǒng)工作要求，因此采用這種工作模式。 如圖三所示，工作在直通模式時(shí)，AD7820的RD端接低電平，MODE端接高電平。WR端為高電平時(shí)，輸出保持不變，INT保持低電平；當(dāng)WR變?yōu)榈碗娖胶?，AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，同時(shí)INT變?yōu)楦唠娖健R低電平應(yīng)保持twr=(600ns-50μs)；當(dāng)WR再次變?yōu)楦唠娖胶螅珹D轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)輸出緩沖器輸出并鎖存，同時(shí)INT變?yōu)榈碗娖?。從WR的上升沿到AD輸出有效數(shù)字的時(shí)間為tint=700ns（典型值）,兩次轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間為tp=600ns（最小值）。 圖四：AD7820工作時(shí)序圖（摘自AD公司原廠資料） 本系統(tǒng)工作在DMA方式時(shí)，采用6Mhz振蕩器，經(jīng)16分頻后得到周期為2.67μs、占空比為50%的方波，將其接至AD7820的WR端，則可滿足上述時(shí)序的要求。工作在實(shí)時(shí)采集方式時(shí)，則由CPU P1.3端提供WR信號(hào)。 本系統(tǒng)工作在DMA方式時(shí)，62256 WR端接AD7820 INT端，則每次采樣完畢后，AD7820直接向62256寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 其他控制時(shí)序和控制邏輯較簡(jiǎn)單，用一片譯碼器74LS138和一片數(shù)據(jù)選擇器74LS253按表一中的邏輯聯(lián)接即可。 （3）時(shí)鐘及地址發(fā)生器 本系統(tǒng)地址發(fā)生器由四片四位計(jì)數(shù)器74LS161級(jí)連而成，最低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘接AD7820 INT端（附加兩個(gè)非門(mén)延時(shí)），這樣AD每完成一次轉(zhuǎn)換就向62256內(nèi)寫(xiě)入一次數(shù)據(jù)，啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換的同時(shí)將地址計(jì)數(shù)器輸出增一。四片74LS161共有16根輸出線，其中低十五位通過(guò)緩沖器（表一中緩沖器2）接至62256地址線，最高位經(jīng)反相后接CPU INT0端。當(dāng)計(jì)滿15位向第16位進(jìn)位時(shí)，觸發(fā)CPU中斷0，CPU響應(yīng)中斷后即停止DMA控制器的工作，系統(tǒng)即完成一輪AD轉(zhuǎn)換及向62256種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過(guò)程。 本系統(tǒng)的時(shí)鐘發(fā)生器及前面所述的6Mhz振蕩器及16分頻電路。振蕩器由石英晶體振蕩器及非門(mén)等構(gòu)成，16分頻采用計(jì)數(shù)器74LS161。這部分電路比較簡(jiǎn)單，不再贅述。 6．軟件簡(jiǎn)介： 本軟件主要完成數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)后期處理工作； 　　開(kāi)發(fā)環(huán)境：Visual C++ 6.0 適用平臺(tái)：Windows 9X/Me/2000/XP 可執(zhí)行文件大?。?.26MB 附加文件：mfc42.dll, MSCOMM32.OCX, msvcrt.dll 　 主要功能如下： 6.1.1串行數(shù)據(jù)接收: 采用VC附帶ActiveX控件Microsoft Communications Control, version 6.0實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的接收； 如果內(nèi)存允許，采集點(diǎn)數(shù)不限；因此，本軟件也滿足過(guò)程控制中大容量數(shù)據(jù)采集及圖形處理的需要；　　　　 6.1.2數(shù)字濾波： 采用多項(xiàng)式光滑不等距插值，本方法是制定n個(gè)不等距節(jié)點(diǎn)xi(i=0,1,-------,n-1)上的函數(shù)值yi=f(xi)及精度要求，利用阿克瑪(Akima)方法，計(jì)算指定子區(qū)間上的三次插值多項(xiàng)式與指定插值點(diǎn)上的函數(shù)值； 函數(shù)的調(diào)用格式為： GetValueAkima(int n, double x[], double y[], double t, double s[], int k /*= -1*/) 6.1.3圖像處理： （1）波形圖： 完成采集波形的繪制，支持各種動(dòng)態(tài)操作，包括：圖像的整體放大，整體縮小，還原初始最佳大小，移動(dòng)，X向放大、縮小，Y向放大、縮??； 支持各種編輯操作，包括：圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)(存儲(chǔ)成 .sun文件 )，波形圖、頻譜圖的打印，波形圖、頻譜圖的拷貝（可在Word等編輯軟件中粘貼）； 支持波形圖相及示波屏幕的視覺(jué)效果調(diào)整，包括：波形圖、頻譜圖曲線顏色的任意調(diào)整條，線條寬度的調(diào)整，示波屏幕全屏化，背景模式的調(diào)整； 支持波形圖處理數(shù)據(jù)量的動(dòng)態(tài)調(diào)整：以克服圖像失真，及圖形處理速度慢等問(wèn)題； 支持任意點(diǎn)電壓值，時(shí)間值；兩點(diǎn)之間電壓差，時(shí)間差的動(dòng)態(tài)讀取； 支持采集數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制，十進(jìn)制現(xiàn)實(shí)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的拷貝（可轉(zhuǎn)移到Excel等數(shù)據(jù)處理軟件中處理）； （2）頻譜圖： 采用離散Foriour變換，繪制周期圖像的離散譜，非周期圖像的連續(xù)譜，并給出相應(yīng)頻譜信息： 對(duì)于以上功能，提供方波，正弦波，隨機(jī)波，單位階躍響應(yīng)四組測(cè)試數(shù)據(jù)模擬采集數(shù)據(jù)，供使用者練習(xí)，以熟悉本軟件； 提供使用說(shuō)明，供使用者參考; 6.1.4軟件界面效果如下： （1） 主界面： 圖五：軟件主界面（非實(shí)際大小，下同） （2）波形圖界面： 圖六：波形顯示界面 （3）波形圖示數(shù)面板界面： 圖七：波形讀數(shù)面板界面 （4）頻譜圖界面： 圖八：頻譜圖顯示界面 7. 測(cè)試結(jié)果 測(cè)試方法：以信號(hào)源的輸出作為本系統(tǒng)的輸入，分別測(cè)試本系統(tǒng)在兩種不同工作方式時(shí)對(duì)應(yīng)各種頻率、各種形式的輸入信號(hào)的輸出如下： 7.1.1存儲(chǔ)輸入方式： （1）1kHz正弦波輸入1，原圖如下： 圖九：1kHz正弦波波形（原圖）（1） （2）1kHz正弦波輸入2，原圖如下： 圖十：1kHz正弦波波形（原圖）（2） （3）2kHz方波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)局部放大后如下： 圖十一：2kHz方波波形（局部放大圖） （4）45kHz正弦波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)局部放大后如下： 圖十二：45kHz正弦波輸入信號(hào)（局部放大圖） （5）60kHz鋸齒波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)局部放大后如下： 圖十三：60kHz鋸齒波波形（局部放大圖） 7.1.2實(shí)時(shí)采集方式： （1）0.7Hz調(diào)節(jié)占空比后的正弦波，原圖如下： 圖十四：0.7Hz調(diào)節(jié)占空比后的正弦波（原圖） （2）5Hz正弦波輸入信號(hào)，原圖如下 圖十五：5Hz正弦波波形（原圖） （3）60Hz方波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)過(guò)局部放大如下： 圖十六：60Hz方波（局部放大圖） （4）100Hz正弦波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)過(guò)局部放大如下： 圖十七：100Hz正弦波（局部放大圖） （5）100Hz方波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)過(guò)局部放大如下： 圖十八：100Hz方波（局部放大圖） （6）200Hz正弦波輸入信號(hào)，原圖經(jīng)過(guò)局部放大如下： 圖十九：200Hz正弦波（局部放大圖） 7.1.3關(guān)于測(cè)試結(jié)果的討論： 從以上各圖中可以看出： （1）不論工作在那種方式時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)頻率相對(duì)較高時(shí)，顯示出的波形將很密集而難于觀察，因此部分波形經(jīng)過(guò)了局部放大以便于觀察。 （2） 實(shí)時(shí)采集方式得到的波形明顯好于存儲(chǔ)輸入方式。這一方面是因?yàn)楣ぷ髟趯?shí)時(shí)采集方式時(shí)AD工作頻率較低，采集的數(shù)據(jù)比較可靠；另一方面因?yàn)楣ぷ髟趯?shí)施采集方式時(shí)，所得數(shù)據(jù)立即經(jīng)單片機(jī)傳入計(jì)算機(jī)中，而工作在存儲(chǔ)輸入方式時(shí)，數(shù)據(jù)要先向62256中存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)步驟較多，而由實(shí)驗(yàn)條件所限，數(shù)據(jù)總線和地址總線上必然有諸多干擾，因此會(huì)影響存儲(chǔ)的波形數(shù)據(jù)。 （3） 注意圖九、圖十中的箭頭所指處，在實(shí)驗(yàn)中觀察到每次工作在存儲(chǔ)方式時(shí)此處都有相同的尖峰。觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每組數(shù)據(jù)中都有一段固定的地址（00F0H~00FFH）對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)始終為常值（為我們以前所做的實(shí)驗(yàn)中向里寫(xiě)入的有規(guī)律的數(shù)據(jù)），不隨輸入信號(hào)而改變，反映在波形上正是圖九、圖十中的尖峰。由于在32k數(shù)據(jù)中只有這16個(gè)始終不正常，因此我們認(rèn)為是62256對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元損壞，使新的數(shù)據(jù)不能寫(xiě)入所致。 （4） 根據(jù)以上分析，我們認(rèn)為如果能夠制作出成品PCB板，可能可以抑制總線上的干擾，效果應(yīng)該會(huì)有所改善。另一方面，在軟件中我們采用了插值算法，使得繪制出的曲線比較光滑。但是如果有個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)干擾，反映在圖形上就會(huì)有一個(gè)很明顯的尖峰。如圖十二中的兩處箭頭所指出的，如果此處數(shù)據(jù)點(diǎn)在╳處，那么波形就很光滑，因此可以認(rèn)為這兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是干擾數(shù)據(jù)。如果在改進(jìn)軟件中的數(shù)字濾波算法，濾掉數(shù)據(jù)中的高頻干擾，效果應(yīng)該也會(huì)有所改善。 8. 心得體會(huì) 我們?cè)?002年十月份申報(bào)科技創(chuàng)新并得到批準(zhǔn)，于是著手做這臺(tái)虛擬存儲(chǔ)示波器。在這近一年的時(shí)間中，我們?nèi)嗽谥挥幸恍├碚撝R(shí)，沒(méi)有什么工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，自己摸索，做了各種各樣的實(shí)驗(yàn)，到現(xiàn)在已經(jīng)基本完成。現(xiàn)在回顧以前的工作，有很多的感觸。 在動(dòng)手工作之前，我們的知識(shí)面較窄，為了做好這個(gè)工作，必須去查資料，我們翻閱圖書(shū)館的大量藏書(shū)和許多期刊，找尋各種元件的不同用法，這極大地拓展了我們的視野，為我們以后的工作打下了一點(diǎn)基礎(chǔ)。 我們?yōu)榱俗鲞@個(gè)工作想了很多的方法，也做了很多的實(shí)驗(yàn)，雖然各種創(chuàng)新的方案因?yàn)楦鞣N原因都失敗了，但我們的思維大大的活躍了。我們相信，我們的很多方案時(shí)有可取之處的，如果實(shí)驗(yàn)條件較好，時(shí)間較充裕，可能有些方案可以實(shí)現(xiàn)。為此，我們還要繼續(xù)努力，爭(zhēng)取在目前成品的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)一步嘗試各種方案。 101 DN062-02v02 今越電子制作 - 1 - Tel. 15078386021 上點(diǎn)錫 焊上一端 一端焊好了 焊另一端 元件焊好了 示波器套件裝配說(shuō)明 適用型號(hào) ： 06201 本說(shuō)明以本站提供的 109-06200-00B 電路板為例 ， 對(duì)于自己做的電路板也可以作為參考 。 1. 需要工具 裝配該示波器需要的工具并無(wú)什么特別 ， 但如果你原來(lái)沒(méi)有焊接過(guò)貼片元件 ， 那么你可能要稍微準(zhǔn)備 一下 。 下面這幾樣?xùn)|西你是應(yīng)該有的 ： 1) 比較尖的電烙鐵 （ 尖頭半徑 0.5mm 左右 ）， 功率不用很大 ， 20W 就可以了 ， 例如廣州黃花出的 TLN-20 NO.420。 2) 較細(xì)的焊錫絲 ， 用 0.3mm 的較好 ， 0.5mm 也行 ， 但不如 0.3mm 的 ， 不 要用 1mm 的 。 3) 吸錫用的編織帶 ， 當(dāng)相鄰兩引腳被錫短路時(shí) ， 常用它清除 。 4) 不銹鋼鑷子 ， 因?yàn)橘N片元件很輕 ， 鑷子不能有磁性 。 5) 一片用于清潔烙鐵頭的海綿 6) 放大鏡 ， 由于該示波器的元件并不十分小 ， 所以一般不需要 ， 但如果有沒(méi)有壞處 。 2. 貼片元件手工焊接要領(lǐng) 說(shuō)到貼片元件的焊接 ， 有些朋友可能以為會(huì)比較困難 ， 實(shí)際相當(dāng)容易 ， 沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的朋友稍加練習(xí)很快 就可以掌握 。 而一旦掌握后你會(huì)不喜歡用引腳元件的 ， 因?yàn)榫秃负筒饋?lái)說(shuō) ， 貼片元件容易多了 ， 何況還有 其他顯著的好處 。 該示波器用到的貼片元件分為兩類(lèi) ， 一是電阻電容 ， 另一類(lèi)是集成電路 ， 它們的焊 法說(shuō)明如下 。 電阻電容的焊法 先在一個(gè)焊盤(pán)上上一點(diǎn)錫 ， 左手用鑷子夾住元件 ， 右手用烙鐵將元件焊在焊盤(pán)上 ， 焊接是盡量使元件 平整 。 焊好一端元件就不會(huì)動(dòng)了 ， 另一端可以等所有同類(lèi)元件焊完后統(tǒng)一焊好 。（ 見(jiàn)圖 1） 集成電路的焊法 1) 先在電路板集成電路位置角上的一個(gè)焊盤(pán)上點(diǎn)錫 。 2) 將集成電路元件引腳與焊盤(pán)對(duì)齊 （ 這一點(diǎn)非常重要 ！）， 注意極性方向 。 3) 將剛才有錫的那個(gè)焊盤(pán)焊好 ， 這時(shí)元件已不會(huì)隨便移動(dòng) ， 但仍非常不牢固 ， 要小心不要觸碰它 ， 緊接著進(jìn)行下一步 。 4) 用細(xì)錫絲和烙鐵將對(duì)角線上另一角的一個(gè)焊盤(pán)焊好 ， 這樣集成電路已完全固 定 。 一邊用左手按住 IC， 一邊用烙鐵將兩個(gè)已焊接的腳再焊一下 ， 使 IC 盡量貼近電路板 。 5) 最后用細(xì)錫絲和烙鐵將其余引腳逐個(gè)焊好 。 該示波器所用的 IC 除核心處理器外其余都是 1.27mm 的引腳 ， 比較容易焊 。 而處理器 （ ATmega64） 的引腳間距是 0.8mm， 稍密 ， 但細(xì)心一點(diǎn)也不難焊 。 如果你是買(mǎi)套件的話該芯片是預(yù)先焊好的 。 3. 裝配調(diào)試步驟 焊接裝配時(shí) ， 先焊接裝配示波器的背面 ， 即有很多元件的一面 。 等背面裝配完成后再安裝正面的開(kāi)關(guān) 、 LCD 屏等零件 。 圖 2 是示波器背面的零件位置圖 ， 其中圈出的零件不用安裝 。 裝配時(shí)零件的焊接按 “ 從低到高 ” 的順 圖 1 DN062-02v02 今越電子制作 - 2 - Tel. 15078386021 序進(jìn)行 ， 避免高元件妨礙低元件的焊接 ， 最后焊引腳元件 。 具體順序如下 ： 1) 焊接貼片的電阻 、 電容 、 三極管 、 二極管等 。 焊接時(shí)按上面所說(shuō)的方法 ， 先統(tǒng)一將所有元件的一 個(gè)焊盤(pán)上錫 ， 然后將貼片分立零件按上面說(shuō)的方法先焊上一端 ， 等全部焊完后再統(tǒng)一把另一端焊 好 。 注意 ： 焊接時(shí)要特別留意 D1 和 D7 的極性 ， 不要焊錯(cuò) ！ D1 的正極靠近 C12， 而 D7 的正極靠近 L2。（ 參見(jiàn)零件位置圖 ） 2) 焊接貼片的集成電路 ， 請(qǐng)注意極性 。 3) 焊接帶引線的二極管 、 三端穩(wěn)壓集成塊和晶體 ， 三端穩(wěn)壓焊好后用螺絲上緊在電路版上 。 4) 焊接所有帶引線的元件 ， 所 有電解電容方形焊盤(pán)對(duì)應(yīng)的是正極 。 注意 ， 由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤電路板 上 C14 的極性標(biāo)記是反的 ， 焊接時(shí)要反過(guò)來(lái) 。 5) 焊接電源插座和蓮花插座 。 全部焊完后 ， 將引腳元件過(guò)長(zhǎng)的腳剪掉 ， 剪時(shí)要盡量剪貼一些 ， 因?yàn)榘惭b LCD 屏的地方只有很小的空 間 。 然后仔細(xì)檢查是否有虛焊 、 假焊 、 漏焊 ， 如果一切無(wú)誤則可以初步通電試驗(yàn) 。 6) 初步通電試驗(yàn) 。 先不要連接 JP1， 接上電源 ， 看 5V 指示的 LED 是否亮 。 如果不亮則要查找原 因 ， 如果亮則用萬(wàn)用表測(cè)量標(biāo)有 “ +5V” 的測(cè)試點(diǎn) ， 看電壓是否為 +5V， 如果不是則要找出原因 ， 如果正常則繼續(xù)下面的裝配 。 7) 焊接示波器正面 的按鍵和開(kāi)關(guān) ， 這只要對(duì)著位置安裝就行了 ， 按鍵要焊得盡量平整一些 。 8) 安裝 LCD 顯示屏 。 安裝 LCD 屏的第一步是先將連接用的排針焊在 LCD 模塊上 （ 見(jiàn) 圖 3 和 圖 4）， 注意 20 位的長(zhǎng)排針要焊在有引腳 信 號(hào) 標(biāo)記的那一排孔 ， 另兩只兩位的排針?lè)謩e焊在另一排孔的 圖 2 圖 3 圖 4 DN062-02v02 今越電子制作 - 3 - Tel. 15078386021 兩端 ， 焊接時(shí)注意要使排針與 LCD 模塊的電路板垂直 。 第二步是把 LCD 模塊 焊到示波器的電路 板上 ， 將 LCD 模塊插到電路板上 后先焊四角的針 ， 然 后檢查整個(gè) LCD 屏是否平整 ， 如果不平整則將其整平 。 第三步將其余的針一一焊好 。 9) 用元件剪下來(lái)的引線做一小環(huán) ， 焊在示波器正面左上角 標(biāo)有 “ 500Hz/5Vpp” 的兩個(gè)孔上 ， 這是測(cè)試信號(hào)的輸 出 。 10) 最后在 R28 靠近 R26 的一端與 J5 的 16 腳之間補(bǔ)焊一 條線 ， 如圖 5 所示 。 至此焊接工作以全部完成 ， 將示波器背面的 JP1 用一小段引 線焊上 ， 通電 ， 看示波器是否正常啟動(dòng) ， 如果不正常則仔細(xì)檢查 焊接 ， 如果正常則可以投入使用了 。 4. 故障處理 1) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)示波器不能正常工作時(shí) ， 首先檢查電源 ， 檢查的順序依次是 VRAW+、 +5V、 AV+和 AV-， 用萬(wàn)用表分別測(cè)量這些電壓的測(cè)試點(diǎn) ， 看是否正常 ， 不正常則檢查相關(guān)電路 。 它們的正常范圍一 般是 ： VRAW+： +8V -- +13V AV+： +8V -- +13V AV-： -6V -- -13V 2) 如果這些電壓都正常 ， 示波器屏幕應(yīng)該能正常顯示 ， 如果不能正常顯示則重點(diǎn)檢查顯示有關(guān)電路 焊接是否良好 ， 這主要是 LCD 屏與單片機(jī)的連接及顯示負(fù)壓產(chǎn)生電路 （ C26， C28， DN2， R27 和 R29）。 3) 如果顯示正常 ， 則看看按鍵能否正常操作 ， 該部分電路較簡(jiǎn)單 ， 如果不正常一般是焊接的問(wèn)題 。 按鍵能正常操作則說(shuō)明示波器的數(shù)字部分已完全正常工作 。 4) 如果無(wú)波形顯示或顯示波形不正常 ， 一般是模擬同道的問(wèn)題 ， 這時(shí)重點(diǎn)檢查元件的焊接 ， 包括是 否接觸良好 ， 極性是否正確等 。 版 本 歷 史 版本 完 成 日期 摘 要 01 2008.08.22 初稿 02 2008.08.27 補(bǔ) 充 了 LCD 模 塊 焊 接 的 照 片 ； 增 加 “ 故 障 處 理 ” 的 內(nèi) 容 ； 對(duì) 多 處 文 字 作 了 修 改 。 圖 5