基于AT89S52單片機的簡易數字示波器設計

摘要：介紹一種雙通道簡易數字示波器的設計方案，以AT89S52單片機作為控制核心，輸入信號在經過預處理電路處理后，通過高速A／D轉換器ADC0809，實現信號的實時采樣、數據處理、存儲并在液晶上顯示，并用鍵盤做功能設置。該設計創新地實現了波形的存儲／回放、雙通道信號實時對比分析、程控放大提高靈敏度等方面。測試結果表明該系統穩定，具有測量頻率高、波形清晰、可靠性高、成本低等特點，有很高的實用價值。
關鍵詞：數字示波器；AT89S52；預處理電路；ADC0809；實時采樣

0 引言
數字示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。與傳統模擬示波器相比，數字存儲示波器不僅具有可存儲波形、體積小、功耗低，使用方便等優點，而且還具有強大的信號實時處理分析功能，在電子電信類實驗室中使用越來越廣泛。
隨著電子技術的發展和電路結構的變化，對電路測量的要求也變得更高。對廣大理工科學生和從事電子等相關行業的普通工作者在電子制作、產品維修等中，很多電路參數需要測量分析，經常需要使用數字示波器。但目前我國使用的高性能數字示波器普遍價格昂貴，所以研究簡易數字示波器具有重要意義。

1 系統結構和工作原理
1．1 系統結構
該設計以AT89S52單片機為控制核心，由預處理電路(包括阻抗變換、程控放大、信號調理電路)、A／D數據采集電路、E2PROM存儲電路、功能鍵盤、LCD顯示電路以及電源等部分組成。系統結構框圖如圖1所示。

1．2 工作原理
數字示波器有二個輸入通道。預處理電路由阻抗變換、程控放大、信號調理電路組成。輸入信號先經阻抗變換電路后進入程控放大電路，根據需要對信號進行放大(衰減)處理，然后信號再進入信號調理電路進行電平調整成為符合A／D轉換要求的0～5 V電壓。之后輸出的模擬信號經過高速A／D轉換器AD0809實時采樣變成數字信號，經過AT89S52單片機后儲存在半導體存儲器E2PROM中。單片機從存儲器中讀出信號
進行運算處理，將波形顯示在LCD液晶屏上。所有功能可由鍵盤操作完成。

2 硬件設計
2．1 單片機
AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，具有8 192個在系統可編程FLASH存儲器。采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構。
系統采用AT89S52單片機作為主控芯片。單片機首先通過控制A／D轉換器把模擬信號轉換成數字信號，之后將數字信號存儲在E2PROM存儲器中，最后在LCD液晶上顯示出模擬信號的波形。