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示波器采集技术的研究及液晶显示设计

作　者: 吴栋
导　师: 王厚军
学　校: 电子科技大学
专　业: 检测技术及自动化装置
关键词: 高速数据采集 过采样 DMM模块 液晶显示 信号完整性
分类号: TM935.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


数据采集系统作为现实世界中模拟信号转变为微处理器所能处理的数字信号的前端系统,在现代测试技术中占有非常重要的地位。电子工程师们在进行设计时需要对越来越多的各类复杂信号进行观察调试,同时也对信号被采集后的数据质量提出了较高的要求。数据采集技术作为示波器最重要的组成部分,它的性能决定了示波器的各项指标。本文以我实验室的某系列2G采样率的手持式示波器为平台,介绍了2G采集系统的整体架构和采集数据流程,并对应用过采样技术提高数据采集系统的有效分辨率进行研究并验证。首先本文介绍了数据采集技术的相关理论,对2G高速数据采集系统的方案进行论证,并在对常用的提高数据采集精度方案的可行性研究对比中提出一种符合本系统的实现方案。其次,本文还介绍了数据采集系统中基于RS232串口通信的DMM模块设计,包括DMM模块的硬件整体设计、FPGA中串行数据接收模块设计,串口通信的原理以及在此模块的应用方式。该模块可以实现自动档和手动档两种量程模式选择。测量功能包括交/直流电压,交/直流电流,电阻,二极管,通断测试,电容等。最后,本文还在对各种常用的显示方案的对比分析以及可行性研究中提出了一种新的显示模块方案设计。该方案提出了一种基于FPGA产生并控制液晶显示时序,由FPGA对单片SRAM进行控制实现刷新LCD液晶屏的新方法,详细介绍了如何在FPGA内部完成LCD显示时序的产生、读取地址的产生、单片SRAM读写切换控制等功能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 数据采集系统概述  8-11
  1.1 引言  8
  1.2 数据采集系统的组成  8-9
  1.3 示波器中高速数据采集技术的发展现状及方向  9-10
  1.4 论文主要研究任务及内容  10-11
第二章 示波器高速数据采集系统的设计方法  11-25
  2.1 数据采集系统的相关理论及方案探索  11-14
    2.1.1 并行交替采样技术  11-12
    2.1.2 采集系统中高速数据的传输  12-13
    2.1.3 高速数据采集系统的方案选择  13-14
  2.2 数据采集系统的采样电路设计  14-21
    2.2.1 关键器件的选型  14-16
    2.2.2 ADC 控制电路的设计  16-19
    2.2.3 采集电路的整体设计  19-21
    2.2.4 高速数据的缓存FIFO 的设计  21
  2.3 2Gsps 采样率的拼合实现  21-25
    2.3.1 采集系统硬件电路的结构框架  21-22
    2.3.2 2Gsps 数据流拼合  22-25
第三章 提高数据采集技术有效分辨率的研究及应用  25-45
  3.1 高分辨率数据采集技术概述  25
  3.2 模拟滤波分类  25-27
  3.3 信号完整性的表现方面及解决方法  27-30
  3.4 数字滤波分类  30-34
    3.4.1 对大脉冲干扰信号进行抑制的数字滤波法  30-31
    3.4.2 对小幅的高频噪声进行抑制的平均滤波法  31-33
    3.4.3 复合滤波法  33-34
  3.5 提高采集数据有效分辨率的基本理论  34-37
    3.5.1 奈奎斯特采样定理  34-35
    3.5.2 过采样技术  35-37
  3.6 过采样后的数据处理模块设计  37-41
    3.6.1 DSP 作为处理核心的特点分析  37-38
    3.6.2 数据抽取模块设计  38-41
    3.6.3 过采样数据的求和平均处理  41
  3.7 经过采样滤波处理前后的数据仿真对比  41-45
第四章 数据采集系统中基于串口通信的DMM 模块设计  45-57
  4.1 DMM 模块概述  45
  4.2 万用表模块的整体结构设计  45-46
  4.3 万用表测量原理  46-49
  4.4 硬件电路设计  49-50
  4.5 FPGA 串并转换控制设计  50-54
  4.6 DMM 模块的软件控制流程  54-55
  4.7 DMM 测试结果及分析  55-57
第五章 液晶显示方案的研究设计  57-67
  5.1 各类显示方案概述  57-60
    5.1.1 DSP 中的PPI 口驱动液晶设计分析  57-59
    5.1.2 FPGA 控制两片SRAM 交替显示方案设计  59-60
  5.2 FPGA 控制单片SRAM 驱动液晶显示设计  60-65
    5.2.1 TFT 液晶简介和SRAM 显存的选型  60-63
    5.2.2 液晶显示控制时序的产生  63-64
    5.2.3 单片SRAM 的读写控制时序的产生  64-65
  5.3 显示方案在示波器中的应用  65-67
第六章 数据采集系统的硬件调试  67-72
  6.1 电源系统调试  67
  6.2 数字系统的调试  67-70
  6.3 调试中遇见的具体问题及解决  70-72
结束语  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
攻硕期间的研究成果  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 频率、波形参数的测量及仪表 > 示波器
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