如何制作一臺(tái)示波器

電子愛(ài)好者在日常電子制作和維修中大多是一臺(tái)萬(wàn)用表打天下，因此遇到稍微復(fù)雜一些的問(wèn)題就會(huì)無(wú)從下手，這時(shí)如果有一臺(tái)示波器在手邊會(huì)帶來(lái)極大的方便。常見(jiàn)的普通示波器價(jià)格多在500元以上，對(duì)業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是一筆不小的開(kāi)支，這里介紹一款虛擬示波器，只要連接到計(jì)算機(jī)的并行接口上就可以當(dāng)作示波器使用了。

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已是相當(dāng)?shù)钠占傲?，基本上成了城市家庭必備的家用電器?a target="_blank">電子愛(ài)好者只要很少的付出就可以擁有一臺(tái)不錯(cuò)的示波器?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上也常見(jiàn)一些使用計(jì)算機(jī)聲卡的虛擬示波器軟件，但它們存在不能測(cè)量直流、無(wú)法定量標(biāo)度的問(wèn)題，而且采樣頻率很少超過(guò)44kHz。這里介紹的示波器具有采樣頻率高，支持直流測(cè)量，可以定量測(cè)量信號(hào)的特點(diǎn)，下圖所示為19.2kHz方波的顯示情況。

其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

采樣頻率：224kHz（隨CPU頻率不同而不同，本機(jī)CCPU為P42.93GHz）。本機(jī)測(cè)量的信號(hào)頻率應(yīng)在40kHz以下。

最高輸入電壓分四擋：±25V，±5V，±1V，±0.2V，如果接人101示波器探棒，最大輸入電壓可達(dá)±250V。

輸入阻抗：1MΩ

供電電壓：交流9V～15V

觸發(fā)范圍：0％~100％。

接口：支持雙向傳輸?shù)牟⑿薪涌陔娫韴D如下圖所示。

整個(gè)系統(tǒng)由一片四運(yùn)放TL074、一片ADC0820和其它一些輔助元器件構(gòu)成，包括輸入信號(hào)調(diào)理、信號(hào)轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、并口接口、觸發(fā)電平檢測(cè)和電源等部分。

R10、R11、R12、R13、C19、C20和C21構(gòu)成輸入交直流切換和衰減網(wǎng)絡(luò)，提供交直流輸入切換和1：1、1：5的輸入信號(hào)切換功能。TL072中的一個(gè)運(yùn)放U1A和其周邊元件構(gòu)成一個(gè)正相放大器，提供了輸入保護(hù)和1：1、25：1放大切換功能。TL072中的一個(gè)運(yùn)放UlB構(gòu)成一個(gè)正相放大器，提供-5V-+5V向0～5V轉(zhuǎn)換的功能ADC0820是一片采用CMOS工藝、有采樣／保持功能、高速、8位A，轉(zhuǎn)換器，最高采樣頻率400kHz，本波器主要是通過(guò)它實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的集。ADC0820工作于寫模式，計(jì)算并口的1腳給出觸發(fā)信號(hào)后，開(kāi)始轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)等待一定的周期后讀入換后的信號(hào)，ADC0820的工作原理到網(wǎng)上查誰(shuí)TL072中的一個(gè)運(yùn)放U1D工作在比器模式，通過(guò)輸入信號(hào)與P2提供能壓比較提供外部觸發(fā)信號(hào)。電源部分提供了±9V和5V電源供運(yùn)放ADC0820使用。讀者可以根據(jù)自已找到的外殼的實(shí)際情況參照電原理自行設(shè)計(jì)印制電路板，下圖為筆者安裝完成的電路板。

左邊的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)用于直流，交輸入轉(zhuǎn)換，中間的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)用于1：5衰減切換，右邊的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)用于25：1放大的切換，右邊的電位器用于外部觸發(fā)的調(diào)節(jié)，輸入位于印制板的左下側(cè)，并口接口位于印制板的右側(cè)，左上為電源輸入插座，要求9V～15V的交流電源輸入。

配套軟件采用VC6.0開(kāi)發(fā)完成，對(duì)于WindowsNT、Windows2000、Windows2003和WindowsXP等操作系統(tǒng)需要IOManager．SYS的支持，軟件提供了波形顯示、打印、時(shí)基調(diào)整、波形保存、波形比較等功能。雖然這是一個(gè)單蹤示波器，但通過(guò)波形的保存和再現(xiàn)提供了準(zhǔn)雙蹤示波器的功能，你可以測(cè)量一點(diǎn)的信號(hào)，保存起來(lái)，然后測(cè)量另一點(diǎn)的信號(hào)，再打開(kāi)已保存的信號(hào)，同屏顯示兩組信號(hào)進(jìn)行比較。

啟動(dòng)本軟件后，首先自動(dòng)測(cè)試采樣速度，然后會(huì)隨機(jī)給出一組演示信號(hào)（如果取消了“啟動(dòng)時(shí)顯示示例畫面”，下次啟動(dòng)后就不顯示了），目前軟件提供了無(wú)觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)三種觸發(fā)方式，同時(shí)對(duì)內(nèi)觸發(fā)提供了上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種選擇，選擇開(kāi)始按鈕（播放）開(kāi)始信號(hào)采集，暫停按鈕停止信號(hào)采集，錄制按鈕采集一個(gè)周期的信號(hào)后暫停。任意時(shí)刻均可選擇保存信號(hào)，保存當(dāng)時(shí)的波形。軟件所有提示均為中文，簡(jiǎn)單摸索后即可上手應(yīng)用。

在軟件的編制過(guò)程中使用了多線程技術(shù)，前臺(tái)線程負(fù)責(zé)用戶交互和波形顯示，后臺(tái)線程負(fù)責(zé)信號(hào)采集，其中信號(hào)采集的部分代碼如下：

for（i=0;i《pDoc-》

m_MAX_SAMPLES；i++）{for（j=1；j《=pDoc-》

m_WaitingCircle；j++）_outp（890，254）；／／adc0820工作于寫模式，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換后需要等待600nspDoc-》m_data［i］=_inp（888）；_outp（890，255）；}