超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器的研制

　　摘要：文章主要想跟大家介紹它在程序這方面的設(shè)計(jì)，提供大家一個(gè)編程的思路。首先是講了它的原理，接著就說了它的頁面接口設(shè)計(jì)，以及編程設(shè)計(jì)。

       1、引言
　　
　　超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器實(shí)質(zhì)上是以PC586為工作平臺，配置了具有特定功能的擴(kuò)展搖接口卡MS，并用微機(jī)屏幕模擬顯示實(shí)際儀器的控制和操作面板，形象、直觀；而在功能上，超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器能*取代傳統(tǒng)類型示波器。它充分利用了微機(jī)的控制、處理能力和圖形功能，因而使用起來更為方便。
　　
　　面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ逥elphi，由于它擁有大量的定制控件和可視化組件，為我們提供了開發(fā)虛擬數(shù)字存儲示波器的*捷徑。因而大大提高了編程效率。
　　
　　2、工作原理
　　
　　超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器的組成框圖如圖1所示。　　
　　由于輸入信號的幅值可能較小，為了提高A/D轉(zhuǎn)換精度，需對信號進(jìn)行放大。本通道采用了一個(gè)可編程放大器，對各路大小不同的信號由CPU控制給予不同的放大倍數(shù)，以提高轉(zhuǎn)換精度。采樣保持器在采樣周期內(nèi)采納信號，在保持期內(nèi)維持其輸入在zui后一瞬間的采樣數(shù)值上，A/D轉(zhuǎn)換器將采樣保持器輸出的階梯形模擬信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)值信號，通過I/O接口將數(shù)字信號值送入CPU。
　　
　　3、數(shù)字存儲示波器的界面接口設(shè)計(jì)
　　
　　3.1虛擬數(shù)字存儲示波器的界面
　　
　　超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器既可單路輸入，也可雙路同時(shí)輸入，只要用鼠標(biāo)分別雙擊左鍵即可。圖2屏幕左邊為實(shí)時(shí)波形顯示窗口，大小為256×256像素。右邊依次為采樣周期，采樣點(diǎn)數(shù)，電壓zui大值、zui小值。右下角為二路電壓靈敏度。時(shí)基及X軸掃描擴(kuò)展。右上角為開關(guān)按鈕及功能鍵，記錄波形數(shù)據(jù)，通過打印機(jī)打印出來。本軟件的zui大特點(diǎn)是采用同屏顯示，即實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)波形，按鈕和選擇菜單均在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示。執(zhí)行文件是Oscill.exe，要求具有VGA視頻卡及586以上計(jì)算機(jī)。屏幕的分辨率為1024×768個(gè)像素，256種顏色。　　
　　3.2接口編程設(shè)計(jì)
　　
　　超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器對輸入端口編程采用面向?qū)ο缶幊陶Z言h1phi中嵌入?yún)R編語言。由于要顯示波形，需要用A/D硬件對外部信號進(jìn)行采樣，利用Delphi強(qiáng)大的內(nèi)嵌匯編語言功能，自編了兩個(gè)端口輸入輸出函數(shù)，以完成對I/0端口的訪問，程序清單略。完成對I/0端口的訪問，程序清單略。
　　
　　4、虛擬儀器性能及改進(jìn)
　　
　　超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器研制完成后進(jìn)行了性能測試，其主要技術(shù)指標(biāo)：
　　
　　1）通道數(shù)：獨(dú)立雙通道；2）字長：12位A/D；3）頻率范圍：0~50kHz；4）時(shí)基范圍：0.1s/格~50μs/格；5）電壓靈敏度：5V/div~20mV/div；6）采樣（轉(zhuǎn)換）速率：可調(diào)整，zui大為每A/D200ksps；7）記錄容量：海量存儲取決于計(jì)算機(jī)內(nèi)存和硬盤空間；8）運(yùn)行環(huán)境：MicrosoftWindows'95。
　　
　　頻率范圍主要取決于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間，由于A/D574轉(zhuǎn)換時(shí)間約10μs，因此，只能工作在超低頻范圍。其次，12位A/D轉(zhuǎn)換限制了精度（1LSB=1/4096=0.000244）。若要改善上述二項(xiàng)性能，可選用LTC1419A/D，采用14位800ksps模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可提高精度及頻率。
　　
　　5、結(jié)論
　　
　　本文以軟件控制技術(shù)為關(guān)鍵，配以接口電路，研制了超低頻虛擬數(shù)字存儲示波器，進(jìn)行了相應(yīng)的軟、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并采用面向?qū)ο蟮腄elphi來設(shè)計(jì)示波器界面，形象、直觀、操作方便。對I/0端口的編程則采用Delphi中嵌入?yún)R編語言。以提高程序運(yùn)行速度。虛擬技術(shù)的采用，代表了電子儀器的發(fā)展方向，有廣闊的應(yīng)用前景。