基于STM32的口袋实验室的设计文献综述

 2022-11-19 11:11

文献综述(或调研报告):

  1. 示波器发展史

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器的发展先后经历了电子管示波器阶段,晶体管示波器阶段和集成化示波器阶段,现在示波器正朝着数字化、智能化方向飞速发展,示波器面貌日新月异,新产品层出不穷[1]

第一代主要为模拟示波器。二十世纪四十年代是电子示波器兴起的时代,雷达和电视的开发需要良好的波形观察工具,泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器,这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世,促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献,出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管;便携式、插件式示波器成为系列产品。七十年代模拟式电子示波器达到高峰,行谱系列非常完整,带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平,为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器[1]

第二代主要为数字示波器。数字示波器可以将被测信号进行模数转换、存储,再以数字或模拟方式进行显示,主要用于观察、分析和测量重复/非重复信号、单次信号和单次触发信号等,具有自动测量和波形存储功能,但在测量低频调制的高频信号时,会出现混叠失真的现象[2]

第三代主要为数字荧光示波器。能够实时显示、存储和分析复杂信号,利用三维信息(振幅、时间、及多层次辉度,用不同的辉度显示幅度分量出现的频率)充分展现信号的特征,尤其采用的数字荧光技术,通过多层次辉度或彩色能够长时间显示信号的变化情况[2]

第四代为基于PC的虚拟示波器。基于PC的虚拟示波器诞生以来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技这些科技和性能上的优势,迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离。用形象的语言来概括,即“软件就是仪器”[3]。虚拟仪器技术为测试测量和自动化领域带来了一场革新:虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软硬件平台相集成,从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种崭新的解决方案[4-5]

  1. 虚拟示波器的特点及优势

虚拟示波器作为虚拟仪器的典型,不仅扩展了示波器的分析和计算能力,而且降低了仪器的价格,增强了仪器的通用性[6]

虚拟示波器充分发挥了微机强大的功能和软件设计的灵活性,与传统的示波器相比,其主要功能特点体现在:(1)仪器具有开放性,能够通过硬件升级来提高其性能;(2)在相同硬件条件下,可以通过修改或增加软件模块形成新的仪器功能;(3)采用图形化编程语言LabVIEW和面向对象编程技术,软件开发效率高,可操作性和可维护性好;(4)充分利用了计算机存储与外设连接能力,测量结果和波形可直接打印输出和通过网络共享[7]

  1. 虚拟示波器设计方案

虚拟示波器整体分为硬件和软件两大部分。硬件部分其实质是一块USB数据采集卡;软件部分包括驱动程序和实现虚拟示波器功能的用户软件[8]。硬件和软件相互结合,构成一个整体。其结构框图如图1所示。

图1 虚拟示波器结构框图

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