YB4365／YB4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘　要】　設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)W78E58控制的YB4365／4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器系統(tǒng)，介紹了其功能特點(diǎn)及測試信號與字符顯示原理，重點(diǎn)闡述了該示波器的硬件設(shè)計(jì)。

引　言
　　YB4365／4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器是2001年國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品，該產(chǎn)品是采用單片機(jī)控制技術(shù)和雙時(shí)基掃描技術(shù)的寬帶示波器。該機(jī)不僅具備通用示波器的作用，還具備數(shù)字頻率計(jì)和高頻毫伏表等多種功能。
2　主要性能指標(biāo)與特點(diǎn)
　　YB4365／4345數(shù)字光標(biāo)直讀示波器垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)為1mV／div～5V／div，頻帶寬度為100MHz／40MHz，上升時(shí)間≤3． 5ns／8．8ns。掃描偏轉(zhuǎn)系數(shù)0．5s／div～50ns／div。擴(kuò)展×10后最快掃速為5ns／div，輸入阻抗為1MΩ／25P，該機(jī)的主要性能特點(diǎn)如下：
　 （1）屏幕顯示設(shè)定狀態(tài)。掃描速度、掃描延遲時(shí)間、非校準(zhǔn)狀態(tài)、垂直靈敏度等參數(shù)均可在屏幕上以字符形式顯示，簡化了測試操作設(shè)定狀態(tài)的確定過程。
　 （2）測量數(shù)據(jù)的顯示。采用電子光標(biāo)卡尺，可以對光標(biāo)線之間的電壓（△v），光標(biāo)線之間的時(shí)間（△t），光標(biāo)線之間的頻率（1／△t）等參數(shù)進(jìn)行測量。避免對信號波形的目測、計(jì)算、換算等人工操作造成的誤差。
　 （3）自動(dòng)掃描速度功能設(shè)定。可自動(dòng)設(shè)定最佳掃描速度（顯示約2～5周期的信號波形）。并跟隨輸入信號自動(dòng)設(shè)定掃描速度的值。
　 （4）頻率計(jì)數(shù)器功能。可以直接測定A掃描觸發(fā)信號頻率。
　 （5）觸發(fā)鎖定功能。測試難于取得的掃描同步的復(fù)雜脈沖序列時(shí)，在取得掃描同步的狀態(tài)下啟動(dòng)觸發(fā)鎖定功能，此后即使掃描被改變，儀器仍保持掃描同步。
　 （6）采用貼片工藝技術(shù)（SMT）和開關(guān)電源。使得該機(jī)具有體積小，重量輕、功耗低、電源適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
3　測試波形與字符同時(shí)顯示的工作原理
　　圖1為波形和字符顯示過程。通用示波器對被測信號的測量，是通過屏幕的垂直、水平坐標(biāo)刻度線和面板開關(guān)設(shè)置狀態(tài)，經(jīng)人工計(jì)算，才能讀出被測信號的電壓幅度和時(shí)間的有關(guān)參量，測量信號非常麻煩，且精度不高，測量結(jié)果常會(huì)因人而異。

　　YB4365／4345示波器是在單片機(jī)W78E58的控制下通過屏幕上的游標(biāo)卡尺的測量并自動(dòng)以字符方式顯示測量結(jié)果，被測信號波形是采用掃描顯示，字符（游標(biāo)卡尺、狀態(tài)設(shè)置、測試參數(shù)）采用光柵顯示。光柵顯示有階梯顯示和坐標(biāo)顯示兩種，為了提高示波器的顯示速度應(yīng)采用坐標(biāo)顯示，即對點(diǎn)陣中的亮點(diǎn)加亮顯示。波形、字符分時(shí)在屏幕顯示，并且規(guī)定字符顯示優(yōu)先。顯示字符的編碼放在單片機(jī)內(nèi)部存貯器ROM 中，編碼的地址即為ROM的地址，其數(shù)據(jù)就是ROM中的數(shù)據(jù)，一個(gè)字符在ROM中占一個(gè)區(qū)域，將要用到的字符依次放入ROM中。顯示過程如圖1所示。圖中波形a為示波器的被測信號，b為水平掃描信號，c表示字符和波形的顯示過程，圖形中設(shè)字符波形的顯示周期為T，其中T4時(shí)間用于顯示波形，而T3時(shí)間（即 T3＝T―T4）則用于顯示字符和波形。在T3時(shí)間內(nèi)要顯示字符（包括全部字符點(diǎn)陣的各個(gè)點(diǎn)）按照字符優(yōu)先原則進(jìn)行顯示，其間隙時(shí)間仍用于顯示波形。T1 為點(diǎn)陣中一個(gè)點(diǎn)的顯示周期。T2為顯示點(diǎn)的有效時(shí)間，因此，在顯示字符期間被測信號仍可得到斷續(xù)顯示。為了在顯示字符期間所顯示的波形不產(chǎn)生斷續(xù)現(xiàn)象，要求在各個(gè)顯示周期中字符點(diǎn)所截取的波形點(diǎn)各不相同。適當(dāng)選擇T3使T3／T1不為整數(shù)，即可獲得穩(wěn)定顯示。