来源：国外电子元器件 作者：楚雄师范学院 何永泰 楚雄应用技术学院 肖丽仙

    摘要：由于通用示波器没有存储功能，因而在单脉冲信号的捕捉和测量中受到极大的限制。介绍一种利用spce061a型16位单片机给通用示波器嵌入存储功能的原理。实验证明此设计在一定频率范围内是可行的，而且成本较低，具有一定的实用价值。

    关键词：示波器；spce061a；单片机；存储器；设计

    中图分类号：tm935.3 文献标识码：a 文章编号：1006-6977（2006）01-0051-03

    1 引言

    目前，通用二踪示波器如hh4310a/hh4311a、rs8等均无存储功能，在学生实验中能满足信号测量的要求，但若用于测量一些非周期单脉冲信号，由于信号的突发性，这些通用的示波器往往不能对信号的波形、幅值、脉宽进行仔细的观测。其在通用示波器中嵌入存储功能，能极大地扩展应用范围，具有较高的实用价值。笔者介绍一种利用spce061a型16位单片机在hh4310a/hh4311a型通用示波器中嵌入存储功能的原理及实验结果。

    2 通用示波器的基本工作原理

    通用示波器的频率繁多，电路各不相同，但总的来说，可以归纳为3个主要组成部分：垂直系统（主要实现y输入信号的放大）；水平系统（主要实现水平扫描和水平放大）和主机（主要包括低/高压电源和显示电路）。基本结构如图1所示，各组成部分的详细工作原理参阅参考文献[1]。

    3 嵌入存储功能的原理

    在通用示波器中嵌入存储功能的基本原理是用a/d转换器把仿真信号转换为数字信号，然后存储到ram中，需要显示时，将ram中的存储的数字信号按顺序读出，通过d/a转换器恢复仿真信号，在示波器荧光屏上显示出来。在设计中，利用spce061a型16位单片机中的a/d转换器实现对示波器的y输入被测信号的模/数转换，转换的结果存储在spce061a内部的sram中，显示时，经spce061a的d/a转换器恢复输入的仿真信号，spce061a及相关电路构成的扩展电路接在通用示波器垂直系统的y输入电路及前置放大器之间，如图2所示。

    3.1 a/d转换的原理及性能要求

    要实现对输入被测信号的存储，a/ d转换（取样、量化、编码）是关键，根据奈奎斯特（nyquist）取样定理，曲江后能够不失真地还原出原信号，必须满足fs＞2fm，即取样频率必须大于信号最高频率的2倍。在spce061a中有7路10位逐次逼近型a/d转换器，通用对a/d转换器有关控制寄存器p_adc_ctrl（$7015h）、p_adc_mux_ctrl（$702bh）的合理设置启动a/d转换，从p_adc_mux_data（$702ch）单元中读出a/d转换的值。spce061a中a/d转换的最高速率为（fosc/32/16hz），如果速率超过此值，从p_adc_mux_data中读出数据时会发生错误。a/d转换的最大频率相应率（fosc/32/16hz）如表1所示。

    在spce061a中，32768hz的实时时钟经过pll倍频电路产生系统时钟fosc，fosc再经过分频得到cpu时钟（cpuclk），通过对寄存器p_system clok（$7013h）的编程来完成对系统时钟fosc和cpu时钟频率的定义。默认时，fosc、cpuclk分别为24.576mhz和fosc/8。

    根据a/d转换的基本原理及spce061a的a/d转换的特性，在通用示波器中嵌入的存储功能模块的最大不失真频率为20khz。

    3.2 数字信号的存储和d/a转换

    经a/d转换的结果需要存储到存储器中，其存储容量为获取波形的取样点数目，用直接存放a/d变换后数据的获取存储单元来表示。在spce061a中有2k×10bit的sram存储单元，实际使用的sram的容量主要由a/d转换的速率和扫描因子（t/div）共同决定，其关系如下式所示：