基于TFT彩屏液晶的便携数字存储示波器系统组成
摘 要: 设计了一种以TFT彩屏液晶模块为显示器件的新型便携数字存储示波器。示波器的信号调理电路通过CA3338E的输出信号控制两级AD603放大, 结合单片机控制继电器对信号进行衰减, 实现了程控衰减放大和自动增益控制的功能。对于A/ D 采集到的信号, 在单片机内部开辟RAM 存储区对波形数据进行循环缓存, 达到了边采集边显示的控制效果。在对波形显示的控制中, 使用数字化的触发器代替传统的硬件触发电路, 降低了系统的复杂度, 借助于正弦插值技术, 使屏幕显示的波形连续稳定。该示波器可以用来显示常用信号的波形, 并进行相关参数的测量显示, 具有输入信号的动态范围大, 体积小, 便于携带的优点, 具有广泛的应用空间。
在电子技术领域中, 通常需要借助于一些辅助的仪器来观察电路中信号的相互关系, 这些仪器的种类很多, 比如万用表、信号源、示波器、频谱仪等。其中, 示波器可以观察到信号的全貌, 它可以在显示屏幕上直接观察到被测信号的波形, 并测量信号的幅度、频率、周期等基本参量。除此之外, 其他的非电量也可以转化为电量, 使用示波器进行观测。因此, 示波器得到了广泛的应用。随着电子设备复杂程度的增加, 对于示波器这样的测量仪器也提出了更多的要求, 除了成本的限制以外, 在体积、性能以及使用的灵活性方面也有了新的要求。目前常用的示波器一般都是体积比较大, 成本高,这就使它的应用受到了一些限制, 在这种情况下, 开发低成本便携的手持示波器, 将会大大提高其应用空间,为电子技术开发人员提供更多的便利。
液晶显示器在便携式仪器中有着广泛的应用, 使用液晶作为显示器件具有显示质量高, 数字式接口, 体积小, 重量轻, 功耗小等优点。本文设计的系统, 以C8051F020单片机为核心, 以TFT 彩屏液晶为显示器件, 将输入信号经过必要的信号调理电路以后进行采样, 采样后的数字信号在单片机内进行实时的数据处
理, 并按照一定的格式输出到液晶屏幕。通过对液晶进行初始化, 并编写相应的程序, 实时显示出输入信号的波形, 并对信号进行相关参数的测量, 实现了手持示波器的功能。
1 系统组成与工作原理
1. 1 系统组成
系统主要有信号调理电路, 采集处理模块和液晶外围电路组成。信号调理电路由继电器、增益控制D/ A、两级可变增益放大器AD603 和保护电路组成, 主要用于对输入信号进行程控的衰减与放大, 使得信号在最佳的测量和显示量程范围内。采集处理模块负责采集调理电路输出的信号, 并对信号进行编码缓存, 得到适合LCD显示的数字编码信号。液晶外围电路为液晶显示电路提供合适的工作电压, 并且对液晶模块与单片机的接口电路进行了设计。系统组成的总体框图如图1所示。
1. 2 系统工作原理
