Разработка цифрового осциллографа на базе учебного стенда LESO1

Выпускная квалификационная работа

Дипломник Шауэрман А. К.
Руководитель Борисов А.В.
Рецензент Резван И. И.
Факультет МРМ, Группа РТ-44, 2008г

Задание:

1. Основой цифрового осциллографа должен быть стенд LESO1
2. Осциллограф должен подключаться к персональному компьютеру через USB порт.
3. Программное обеспечение разработать в среде LabVIEW и Keil μVision

Содержание работы:

Веведение

Измерительные приборы всегда были и будут важным звеном в развитии технологии человечества. История измерительной техники насчитывает множество этапов – от простейшего электроскопа до современных цифровых осциллографов и генераторов, спектроанализаторов – мощнейших измерительных комплексов.

Сейчас измерительные приборы переходят на новый уровень развития, по существу этот уровень унифицирует любые виды измерений. Изготовители датчиков конструируют их, таким образом, чтоб любая измеряемая величина, например, температура, давление, на его выходе преобразовалось в электрический сигнал и в итоге любое измерение сводиться к измерению параметров этого электрического сигнала. Измерение сводится к преобразованию электрического сигнала в цифровой, который можно хранить бесконечно долго, накапливать его, производить над ним цифровую обработку, анализировать, производить косвенные измерения и визуализировать.

Намечается тенденция к созданию комплексных измерительных приборов. Стремительное развитие микроэлектроники позволило создавать миниатюрные высоко интегрированные системы. Располагаясь на одной печатной плате, такая система может выполнять различные функции: от измерения до генерации тестового сигнала. Наиболее распространенным измерительным прибором такого типа является осциллограф. Такой осциллограф не только отображает исследуемый сигнал, но и способен производить его анализ, рассчитывать спектр, сохранять результат измерения в удобной для дальнейшей обработки форме.

Целью данного проекта является разработка цифрового осциллографа-приставки на основе учебного стенда LESO1. Стенд LESO1 представляет собой микропроцессорную систему, способную взаимодействовать с персональным компьютером (ПК). Разрабатываемый осциллограф-приставка представляет собой законченный измерительный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для измерения и визуализации электрического сигнала, а также расчета и отображения спектра, измеряемого сигнала. Для человека основным носителем информации является глаз. Он дает нам 80% информации об окружающем нас мире. Поэтому визуализация формы сигнала и наблюдения его изменения очень важно. Портативность, компактность и совместимость с любой операционной системой в ПК делает цифровой осциллограф-приставку мобильным измерительным многофункциональным прибором.

Заключение

В данном дипломном проекте был разработан цифровой осциллограф приставка на базе стенда LESO1. В процессе разработки были исследованы принципы:
- построения принципиальных схем и расчет элементов схем;
- разработки аналогового фильтра;
- разработки печатной платы устройства в специальной программе проектирования PCAD;
- согласования устройства с ПК;
- применения АЦП и режима DMA;
- программирования в среде KEIL µVision и обработка данных в LabVIEW;
- использования «виртуальных» приборов;
- обмена данными с ПК;
- разработки цифрового КИХ-фильтра по методу «Windowing»;
- получение спектра по методу ДПФ и создание анализатора спектра.

Результаты, полученные в ходе работы, демонстрируют возможность применения микропроцессорных измерительных систем в измерительных приборах. Универсальность использования АЦП унифицирует и делают вышесказанные принципы общими для разработки различных измерительных устройств.