一、可编程器件在虚拟示波器中的应用（论文文献综述）
李鸿松[1]（2021）在《高速高精度虚拟示波器硬件设计与实现》文中研究说明随着电子应用技术、计算机总线技术和模数转换器的快速发展,计算机软件技术与电子仪器相结合创造了一种全新的计算机仪器系统概念—虚拟仪器。虚拟仪器是一种可按需求更改的、自动化和人性化的测试测量仪器系统。为了充分利用计算机强大的数据计算、分析和处理能力与硬件仪器的采集和测试测量能力,虚拟仪器可以通过计算机软件开发技术将计算机的各种资源与由硬件搭建的各种仪器进行结合,使得通过不同的软件模块可以获得不同的仪器功能。用户可以根据现有的计算机资源和当前的测试需求,能够轻松完成系统仪器的开发设计,利用由硬件搭建的数据采集卡与计算机软件所开发的上位机软件进行信号的采集、检测、处理分析显示等功能。基于虚拟仪器思想所演变的虚拟示波器主要由硬件采集系统来完成信号的采集、处理分析和输出,计算机外围硬件配合操作。虚拟示波器架构思想的出现打破了传统仪器的设计结构方案,通过计算机软件技术来代替硬件电路,将传统示波器由硬件实现的数据分析、信号处理、频谱分析、信号显示等功能都改为由计算机来完成,提高了工作效率,减少了研发时间。基于此,本文重点开展虚拟示波器的系统设计、硬件设计和调试分析等工作,完成虚拟示波器的整体开发。本文首先分析了传统示波器的基本原理,包括模拟示波器和数字示波器的基本要素,和虚拟示波器的结构构造以及相比传统示波器所呈现的优点,确定了虚拟示波器的开发流程,分析虚拟示波器的结构组成和确定系统总体设计方案,并开展了主要的芯片选型以及整个硬件系统PCB的设计要求。在上述研究的基础上,重点进行了虚拟示波器整个硬件中数据采集系统的开发,包括模拟前端处理的信号调理电路、模数转换电路、高频时钟产生电路、PCIE接口电路和FPGA逻辑控制设计等,并完成了硬件电路设计与实现。最后进行了系统测试环境的建设,并开展了实际系统测试,内容包括前期借助matlab软件对系统采样率、分辨率和带宽的测试,以及后期基于上位机和硬件采集系统的联合测试。其测试数据表明虚拟示波器的最高采样率为3 Gsps,最高分辨率为12 bits,模拟带宽在2.5 GHz,且该数据采集系统已经应用于相关医疗测试设备中。
田祥祥[2]（2019）在《多功能虚拟示波器模块的硬件设计与实现》文中研究表明近年来,随着被测系统越来越复杂,传统示波器的性能和功能已经很难满足现代电子测量的要求。国内外示波器厂商大多依靠不断提高性能指标来保持竞争力,但相应地也会增加研发成本,同时日益复杂的测试环境和特殊的测试对象也对示波器的功能多样性提出了更高的要求。全文旨在研究传统数字示波器的功能多样性拓展,基于虚拟仪器技术以数字示波器架构为基础,设计实现采集系统与人机交互的分离,充分利用当今生活中普遍的Wi-Fi和USB,计算机和移动终端资源,将波形的处理显示放到终端设备中实现,降低仪器成本的同时极大地提高仪器使用的灵活性。同时通过改进硬件电路及增加工程代码,实现波形发生器、频率计等仪器功能。全文以多功能虚拟示波器项目为基础,重点从以下几个方面展开讨论:1、系统整体架构方案设计。结合小型化、低成本、低功耗、高灵活性的设计需求,通过关键器件选型分析,基于传统示波器架构方案确定了本系统“FPGA+ARM”的总体控制结构,并依据功能的不同将系统分成多个独立模块。2、数据采集系统设计。数据采集系统的设计包括采样电路的设计、数据预处理与缓存的设计以及相关控制模块的设计。采样电路主要完成信号的模数转换;数据预处理与缓存主要用来完成采样数据的抽点、拼合以及存储;控制模块可以实现通道控制、触发和时基等功能。3、任意波形发生器设计。为增加系统使用的多样性和灵活性,通过拓展硬件电路及修改程序代码,沿用“ARM+FPGA”的波形合成控制结构设计实现任意波形发生器功能。最终可实现多种波形输出且频率切换快速稳定。4、电池电源管理。根据系统供电需求,设计电池管理电路以及高效率的电压转换电路。电池管理电路以充电芯片为核心实现对锂电池的充电控制,同时对电池电量进行实时监测显示;高效率的电压转换电路结合系统上电顺序和电源开关控制完成为负载供电的多路直流电压转换。5、系统功耗动态管理设计。从整机功耗构成的计算和分析出发,依据系统工作状态的不同,利用软硬件控制并实现系统各模块的功耗动态管理。
何霞飞[3]（2018）在《系统可编程测试仪器的研究与实现》文中指出现今各种测试仪器广泛应用于科研、学习之中,但大部分仪器因功能固定、体积较大、成本较高限制了它们的使用,只能在实验室等固定地点使用。本文研究的系统可编程测试仪器,基于赛普拉斯公司的PSoC 5LP可编程片上系统,利用其电路硬件可编程的特点,设计一个集多种测量功能于一体的可编程测试仪器。测试仪器包括数字多用表、信号发生器、数字示波器等功能,并可进一步扩展。本文首先根据实际需求,确定了仪器功能及主要技术指标,之后选定了PSoC 5LP软硬件平台来构建系统框架,设计了本测试仪器所使用的硬件电路板。接着根据各类仪器的工作原理,结合市场上的单一功能仪器的实现方案,对在PSoC 5LP平台上的设计实现,主要从电路设计方面进行了研究。主要的内容包括:1.硬件开发板的设计。设计了一套完整的适用于本测试仪器的PSoC 5LP开发板套件,含一块母板和一块数字外设子板,电路功能包括编程/调试器、PSoC 5LP基本系统、扩展的供电系统、通信电路、人机接口、多功能可配置模拟外设等。采用四层板进行了PCB设计,布局布线保证模拟电路部分的性能指标,并对电路进行了容错设计。2.数字多用表的设计,实现直流、交流信号的电压、电流,以及电阻的测量。利用开发板可编程的特点,通过可编程增益放大器控制被测信号幅度,即调节量程,使其与模数转换器的输入范围匹配;构建精密整流电路,将交流信号转换为直流信号后再进行测量;使用DAC将电阻转换为电压测量,并实现电阻测量的量程控制。3.信号发生器的设计。使用PSoC 5LP片内运算放大器及外接的阻容元件等构建正弦波、方波、三角波发生器;采用直接数字频率合成（DDS）的原理,软硬件协同实现任意波形发生器,无需更改硬件电路即可实现多种波形的生成。4.数字示波器的设计,对虚拟示波器和独立示波器进行了研究。在开发板中进行信号的采样,并将模数转换后的数据通过USB通信接口传输给PC机,PC机端使用VC、CySuiteUSB开发应用程序进行虚拟示波器的波形显示等各种功能;独立示波器则在完全在开发板中完成波形的采集和存储、触发与时基、波形的处理以及在图形LCD上的显示。5.μC/OS-III嵌入式实时操作系统在PSoC 5LP上的移植实现。为后续本测试仪器在实时性、可靠性、模块化、可维护、可升级等方面提供基础。本文所研究实现的测试仪器,包括电路拓扑在内的软硬件具有高度的可编程性,通过编程切换,能够在同一硬件平台上实现多种不同的仪器功能,并且成本、体积、功耗均不高,适合于对频率需求不太高的测试测量场合。
薛冬宾[4]（2016）在《基于SOPC的虚拟示波器的研究与设计》文中研究说明随着计算机技术的飞速发展,仪器设备产业正经历一场前所未有的革命。计算机系统所具有的强大处理和显示能力,使其在数据采集、分析和表达中提升了仪器设备的整体性能。以虚拟仪器为主要代表的新型仪器正改变着传统仪器设计的理念,新型仪器充分整合了计算机系统强大的软硬件资源,把计算机技术和测量技术有机的结合在一起,新型仪器充分融合了电子测量、信号处理、计算机技术以及网络技术的测量仪器,因其性价比高、使用便捷等众多优点得到了广泛的认可和应用。虚拟仪器主要包括数据采集硬件系统、计算机、应用软件以及通信媒介。硬件数据采集系统实现对外部输入信号的采集功能,再把采集获得的数据经过通信接口传送到计算机应用软件,最后用LabVIEW等语言编程实现对被测信号相关参数的测量、显示等。本课题介绍了整个系统的下位机硬件电路和上位机应用软件的编写,虚拟示波器主要有两部分组成:下位机硬件电路和上位机计算机软件,其中下位机硬件电路主要完成数据采集和传输,上位机计算机软件主要实现数据处理。通过下位机硬件电路和上位机计算机应用软件的有机结合,虚拟示波器不但可以实现传统示波器的功能,而且可以实现比如频谱分析、波形存储等新功能。因此把虚拟示波器应用到科研教学和实际工作中是十分有必要的。本课题主要探讨了下位机硬件电路的设计,它主要由信号调理电路、模数转换电路、基于FPGA的SOPC控制电路以及作为下位机硬件数据采集系统和计算机应用软件之间通信媒介的USB通信模块;并介绍和描述了上位机计算机应用软件的人机交互界面、基本的操作和应用软件的部分功能。
方帆[5]（2015）在《基于STM32的教学示波器的设计与实现》文中研究说明示波器作为一种常用的电子测量仪器,在各行各业都有举足轻重的作用,因此推广使用示波器具有非常重要的意义。在教育界尤其是中小学,很多学校因经费不足,示波器使用的实验只能老师在课堂上讲,学生操作的机会不多,不能满足教学的需求。因此开发一款低成本、具有练习与考试功能的教学示波器显得尤为重要。本研究设计了一款具有练习与考试功能的教学示波器。设计前期研究了教学示波器系统的开发流程,并确定了本文的设计思路：首先进行教学示波器的设计需求分析,然后进行总体方案设计,再详细进行系统的具体功能和性能指标设计,在此基础上,进行硬件模块和软件模块的设计调试,最后完成了本文的教学示波器。其创新点是利用计算机的显示器来显示波形,面板可以像普通示波器一样操作,同时具有练习、考试和评分功能。本研究采用的技术路线是以STM32F103ZET作为主控芯片,Altium Designer Summer软件作为电路图设计工具,Keil uVision4作为下位机程序开发工具,C++ Builder作为软件开发工具来实现教学示波器软件界面设计。完成的主要工作为：硬件模块的设计和调试,软件模块的设计和调试,并最终集成为教学示波器系统。本设计完成的硬件模块主要包括STM32主控芯片电路、信号发生器面板、教学示波器面板；完成的软件模块包括教学示波器界面、出题界面和评分界面。本文的主要研究内容从以下几个部分具体展开：1.研究了示波器的发展历程、示波器的分类和国内外现状,介绍本设计的选题依据和研究意义；2.分析了传统示波器和虚拟示波器的原理和特点,分析了本设计采用虚拟示波器的优势并对设计进行应用分析；3.研究了教学示波器的整体设计流程,分析了具体的性能指标,提出了三种实现方案并确定最终采用的设计方案,确定了要使用的元器件；4.本研究在教学示波器的硬件模块设计时,采用Altium Designer Summer软件完成了主控PCB板的设计,并进行焊接和测试,给出了设计步骤和注意事项。采用Keil uVision4软件编写下位机程序,下位机程序主要实现矩阵键盘数据输入的功能,实现旋钮调节数据的功能。硬件模块最终实现的功能有：STM32系统与计算机软件界面的通信；信号发生器面板实现波形频率的设置,波形类型的选择；教学示波器面板实现聚焦调节、水平位移调节、垂直位移调节、信号衰减调节、扫描范围调节等。5.本研究在进行教学示波器的软件模块设计时,分析了C++ Builder软件的特点和使用的控件,采用C++ Builder软件,进行了教学示波器波形显示界面、出题界面和评分界面设计,实现的功能包括：波形显示功能,教学示波器界面包含调节旋钮和波形显示窗,软件旋钮和硬件面板旋钮位置相对应,波形显示窗显示波形；出题功能,出题界面的题库内包含十道题,每题十分,按题目要求在硬件面板调节波形,点击提交可以解答下一题；评分功能,评分界面可以对完成的答题进行评判,并给出最终得分。教学示波器系统的操作步骤是首先打开软件的串口开关,在信号发生器硬件面板上设置信号的频率和选择波形类型；然后通过操作教学示波器硬件面板,调节软件界面波形的变化。学生可以通过动手实践来熟悉、掌握示波器的使用方法,老师也可以通过出题系统和评分系统了解学生的具体掌握情况。
初华,曹海源,黎伟,孙斌,韦尚方,朱纯成[6]（2014）在《红外热像仪故障诊断系统虚拟示波器的设计》文中指出针对红外热像仪故障诊断系统所需要的特征参数测量功能,设计基于Labview的虚拟示波器,实现故障诊断过程中对特征波形的测量,为故障诊断定位提供指导;首先分析红外热像仪故障诊断系统故障参数的信号类型及功能需求,设计虚拟示波器的整体机构,在此基础上,提出特征波形采样的硬件电路及上位机软件的设计方案,实现故障诊断功能;实验结果表明:虚拟示波器功能完善,实用性强,可以满足对故障参数测量的要求。
苏森[7]（2012）在《便携式综合虚拟测试仪的研究与开发》文中研究指明针对传统测量仪器具有体积大、笨重、功能单一、操作繁琐等缺点,虚拟仪器的出现,弥补了传统仪器的不足。使用嵌入式计算机技术,可以开发出一体式的综合虚拟测试仪,不需要与计算机相连,既保留了以往虚拟仪器在硬件方面的简单性和软件方面的灵活性,又令虚拟仪器的使用和携带更为便利。本文中主要目标是研究与开发具有虚拟示波器,虚拟逻辑分析仪,虚拟波形发生器功能的嵌入式综合测试仪。首先分析了仪器的性能指标要求,给出了总体设计方案：以ARM11为平台,用CPLD控制管理时序,在Linux系统中实现软件运行环境。然后,针对每个功能,都分别从硬件和软件两个方面具体叙述了详细设计方法：硬件方面给出了具体的硬件电路设计,完成了PCB电路板的制作。软件设计主要包括CPLD的时序设计、Linux系统下GPIO的驱动设计以及示波器的QT界面设计,从需求分析入手,依次给出软件的设计方案和成果。最后,对示波器功能进行了软硬件调试,给出了相关调试结果。
黄明金[8]（2011）在《基于FPGA技术的虚拟数字存储示波器的设计》文中研究说明虚拟数字存储示波器是日益发展成熟的虚拟仪器技术在示波器领域的一种具体应用实例,是数字存储示波器发展呈现多元化的一个重要分支。相比传统的数字存储示波器,虚拟数字存储示波器具有开发费用低,维护方便,节省成本等优点。但是在波形显示的实时性和仪器的整个性能方面,虚拟示波器具有其本身的缺陷。如何进一步提高虚拟示波器的性能,加快其下位机数据采集模块与上位机软件之间的传输速率,一直是虚拟示波器向前发展需要解决的问题本文介绍了一种基于FPGA技术的虚拟数字存储示波器的设计方案,主要阐述了虚拟数字存储示波器数据采集模块的软硬件以及上位机软件的设计实现。数据采集模块硬件设计中选用了Actel公司推出的基于Flash架构的FPGA做为模块的主控制芯片,利用其内部集成的丰富的硬件资源和众多的可编程器件,减少了数字存储示波器FIFO控制电路和时钟产生电路的设计,降低了成本,提高了系统的集成度和抗干扰性,并且整个仪器的性能得到了增强。数据采集模块与上位机软件之间采用USB总线做为通讯总线,选用了Silicon Labs公司的C8051F340单片机做为USB通讯控制芯片,使得上位机与下位机的通讯速率得到了提高,波形显示的实时性得到了增强,编程易于实现,缩短了开发周期。上位机软件设计方面,采用Visual C++6.0做为软件的开发工具,界面更为友好,数据处理易于实现,软件开发变得更为灵活。整个系统具有性能稳定可靠,功能易于升级与扩展,开发成本较低,波形数据处理灵活,体积较小等一系列优点,可广泛应用于实验室与教学活动当中,在数字存储示波器的低成本和低应用领域具有一定的应用前景和研究价值。
黄荣华[9]（2009）在《虚拟数字示波器的设计》文中认为示波器在现在电子技术测量中是一种很重要的工具,本文所设计的虚拟数字示波器和传统的模拟示波器有着很大的差别。本示波器是虚拟仪器的一种,有着:测量精确、多功能、高性价比、操作方便、界面友好等的优点,满足现代电子技术测量发展的需要,并可以用于实际测量。本虚拟数字示波器由三大部分组成:数据采集板、USB模块、示波器面板,可实现最大模拟信号10MHz、峰-峰值（Vp-p）20V的周期信号的测量。数据采集板实现数据采集,它是本设计最为核心的部分,其中采用FPGA（EP2C5T144C8）做为主控芯片,能准确的采集被测信号。USB模块实现通信,实现采集板和PC机的数据和命令的传输。示波器面板用图形化的编程语言LabVIEW来编写,实现操作方便、视觉美观的示波器界面,同时实现数据和波形的处理等功能。本虚拟数字示波器已经过实验调试,效果良好,达到了预期的设计目标。由于作者水平有限,缺点和错误在所难免,请各位老师不吝批评指正。谢谢!
周黄鹤[10]（2009）在《可重构嵌入式虚拟仪器的设计方法研究》文中提出随着嵌入式技术和虚拟仪器技术的不断融合,嵌入式虚拟仪器的应用日益广泛,研究一种高效的嵌入式虚拟仪器的开发方法就显得迫切而重要。可重构技术是指器件可以根据情况对自身资源进行优化、调整的计算技术。国内外对可重构计算和虚拟仪器开发都有很多的研究,本文将可重构技术引入到嵌入式虚拟仪器系统的开发中来,研究一种可重构的嵌入式虚拟仪器的开发方法。本文对嵌入式虚拟仪器的可重构设计方法的研究,主要做了四个方面的工作:一、将动态可重构的理念引入到可重构的硬件平台设计中,通过设计可重构的IP核,实现系统运行期间通过下载IP核的配置bit文件来实现硬件的重构;二、采用嵌入式虚拟仪器中间件架构并修改配置信息库,来实现其软件的重构;三、通过设计嵌入式虚拟仪器集成开发环境来集成嵌入式虚拟仪器开发所需的各种工具集以及各种资源库,将大大加快嵌入式虚拟仪器的开发的效率;四、以一款虚拟示波器的可重构开发为例,来验证本文所提出的可重构开发方法,结果表明,可重构设计方法的目标基本能够实现,若能继续充实IP资源库和完善嵌入式虚拟仪器集成开发环境,这一设计方法必将促使嵌入式虚拟仪器的开发朝着更加便捷和高效的方向发展。
二、可编程器件在虚拟示波器中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、可编程器件在虚拟示波器中的应用（论文提纲范文）
（1）高速高精度虚拟示波器硬件设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 虚拟示波器概述 |
| 2.1 虚拟仪器技术介绍 |
| 2.1.1 虚拟仪器技术概念 |
| 2.1.2 虚拟仪器技术的特点和优势 |
| 2.2 虚拟示波器介绍 |
| 2.2.1 传统示波器简介 |
| 2.2.2 虚拟示波器简介 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 虚拟示波器总体方案设计 |
| 3.1 虚拟示波器的硬件系统设计 |
| 3.2 虚拟示波器的主要芯片选型 |
| 3.3 虚拟示波器的性能指标 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 虚拟示波器硬件电路设计与实现 |
| 4.1 信号调理电路模块 |
| 4.1.1 输入保护 |
| 4.1.2 耦合方式 |
| 4.1.3 衰减网络 |
| 4.1.4 全差分放大器 |
| 4.1.5 可调增益放大器 |
| 4.1.6 低通滤波 |
| 4.2 模数转换电路模块 |
| 4.2.1 模数转换器芯片简介 |
| 4.2.2 JESD204B协议简介 |
| 4.2.3 ADC外围电路设计 |
| 4.3 高频时钟电路模块 |
| 4.3.1 时钟芯片简介 |
| 4.3.2 时钟芯片外围电路设计 |
| 4.3.3 时钟芯片配置说明 |
| 4.4 PCIE接口控制模块 |
| 4.4.1 PCIE总线简介 |
| 4.4.2 PCIE总线的层次结构 |
| 4.4.3 PCIE外围电路设计 |
| 4.5 FPGA逻辑控制模块 |
| 4.5.1 信号调理电路逻辑设计 |
| 4.5.2 时钟芯片逻辑设计 |
| 4.5.3 采样数据接收逻辑设计 |
| 4.5.4 DDR3 数据存储逻辑设计 |
| 4.5.5 PCIE接口逻辑设计 |
| 4.6 硬件系统PCB设计与实现 |
| 4.6.1 高速电路布局布线规则 |
| 4.6.2 硬件系统板级设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 虚拟示波器系统验证与测试 |
| 5.1 测试环境 |
| 5.2 系统测试 |
| 5.2.1 硬件板卡测试 |
| 5.2.2 上位机测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）多功能虚拟示波器模块的硬件设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外虚拟示波器研究现状 |
| 1.3 本文的主要设计任务及章节安排 |
| 第二章 多功能虚拟示波器的总体设计 |
| 2.1 系统需求分析 |
| 2.2 核心器件对比选型 |
| 2.3 多功能虚拟示波器的整体结构 |
| 2.3.1 模拟通道模块 |
| 2.3.2 数据采集模块 |
| 2.3.3 主控单元和终端数据处理模块 |
| 2.3.4 电源系统模块 |
| 2.3.5 任意波形发生器模块 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 示波器系统的硬件设计与实现 |
| 3.1 模拟通道的设计与实现 |
| 3.1.1 信号调理通道的电路设计 |
| 3.1.2 触发通道的电路设计 |
| 3.1.3 通道控制电路的设计 |
| 3.2 采样时钟生成及相位校正 |
| 3.2.1 采样时钟设计 |
| 3.2.2 时钟相位校正 |
| 3.3 系统时基的设计 |
| 3.4 数据交互模块的设计 |
| 3.5 数据缓存模块的设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 任意波形发生器模块的设计与实现 |
| 4.1 DDS工作原理和方案分析 |
| 4.1.1 DDS结构原理 |
| 4.1.2 方案对比分析 |
| 4.2 模块总体结构与硬件电路 |
| 4.2.1 模块总体结构 |
| 4.2.2 硬件电路设计 |
| 4.3 具体设计实现 |
| 4.3.1 初始化配置实现 |
| 4.3.2 波形合成实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电源系统设计及功耗动态管理 |
| 5.1 电源系统总体方案 |
| 5.1.1 模块需求分析 |
| 5.1.2 系统总体架构设计 |
| 5.2 电池管理的设计 |
| 5.2.1 充电管理电路设计 |
| 5.2.2 电量检测及显示实现 |
| 5.3 电源模块具体实现 |
| 5.3.1 上电顺序分析 |
| 5.3.2 模块间独立供电 |
| 5.3.3 电压转换电路的设计 |
| 5.4 系统功耗动态管理 |
| 5.4.1 系统功耗分析 |
| 5.4.2 功耗动态管理策略 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 系统调试及测试验证 |
| 6.1 系统板级调试 |
| 6.1.1 硬件电路调试分析 |
| 6.1.2 电源系统验证 |
| 6.2 指标测试 |
| 6.2.1 带宽测试 |
| 6.2.2 采样率验证 |
| 6.2.3 功耗测试 |
| 6.2.4 主控单元STM32与FPGA数据交互速率测试 |
| 6.2.5 波形刷新速率测试 |
| 6.3 系统功能验证 |
| 6.3.1 相位校正验证 |
| 6.3.2 频率计功能测试 |
| 6.3.3 在线升级功能测试 |
| 6.3.4 任意波发生器模块的功能验证 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 课题总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的成果 |
（3）系统可编程测试仪器的研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 可编程器件的发展 |
| 1.2.2 可编程测试仪器的发展 |
| 1.3 主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 系统总体方案设计 |
| 2.1 需求分析及研究目标 |
| 2.1.1 需求分析 |
| 2.1.2 研究目标 |
| 2.2 系统架构 |
| 2.3 软硬件开发环境 |
| 2.3.1 硬件平台 |
| 2.3.2 软件平台 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 硬件开发板的设计 |
| 3.1 总体结构 |
| 3.2 PSoC5LP基本系统 |
| 3.2.1 PSoC5LP最小系统 |
| 3.2.2 USB编程/调试器 |
| 3.3 其它功能模块 |
| 3.3.1 供电系统 |
| 3.3.2 多功能模拟外设模块 |
| 3.3.3 人机接口、外部扩展接口 |
| 3.3.4 通信电路 |
| 3.3.5 数字外设功能子板 |
| 3.4 PCB设计 |
| 第四章 数字多用表的设计与实现 |
| 4.1 基本直流电压计 |
| 4.1.1 普通直流电压表 |
| 4.1.2 基于PSoC的直流电压表 |
| 4.2 直流电流的测量 |
| 4.3 交流电压、电流的测量 |
| 4.3.1 交流电压的基本参数 |
| 4.3.2 交流电压的普通测量方法 |
| 4.3.3 基于PSoC的交流电压的测量 |
| 4.3.4 基于PSoC的交流电流的测量 |
| 4.4 电阻的测量 |
| 4.4.1 戴维南定理 |
| 4.4.2 线性有源二端网络等效电阻R0的测量方法 |
| 4.4.3 基于PSoC的电阻的测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 信号发生器的设计与实现 |
| 5.1 固定波形发生器的设计与实现 |
| 5.1.1 正弦波信号发生器的设计 |
| 5.1.2 方波发生器的设计 |
| 5.1.3 三角波发生器的设计 |
| 5.2 任意波形发生器的设计与实现 |
| 5.2.1 八位电压数模转换器(VDAC8) |
| 5.2.2 任意波形发生器的实现 |
| 5.3 波形频率的动态更新 |
| 5.3.1 直接数字式频率合成器(DDS)原理简介 |
| 5.3.2 技术实现 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 数字示波器的设计与实现 |
| 6.1 数字示波器原理 |
| 6.1.1 波形的采集与存储 |
| 6.1.2 触发与时基 |
| 6.1.3 波形的处理与显示 |
| 6.1.4 数字示波器的主要性能指标 |
| 6.2 虚拟数字示波器的设计 |
| 6.3 独立数字示波器的设计 |
| 6.4 时间交错采样技术 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 嵌入式实时操作系统的移植 |
| 7.1 嵌入式实时操作系统 |
| 7.2 ARMCortex-M |
| 7.2.1 ARMCortexM3微处理器简介 |
| 7.2.2 ARMCortex-M3内核架构 |
| 7.3 μC/OS-III简介 |
| 7.3.1 μC/OS-III发展历程和特点 |
| 7.3.2 μC/OS-III系统组成 |
| 7.4 μC/OS-III在ARMCortex-M3上的移植 |
| 7.4.1 μC/OS-III系统移植文件 |
| 7.4.2 μC/CPU移植文件 |
| 7.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（4）基于SOPC的虚拟示波器的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 虚拟仪器国内外研究现状 |
| 1.3 课题的研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 相关知识介绍 |
| 2.1 SOPC相关知识介绍 |
| 2.2 传统示波器简介 |
| 2.1.1 模拟示波器 |
| 2.1.2 数字示波器 |
| 2.3 虚拟示波器 |
| 2.3.1 虚拟仪器的概念及特点 |
| 2.3.2 虚拟示波器概述 |
| 第三章 系统总体设计方案 |
| 3.1 系统整体结构 |
| 3.2 SOPC技术应用到虚拟示波器 |
| 3.3 硬件芯片选择 |
| 3.3.1 模数转换芯片选择 |
| 3.3.2 FPGA主控芯片的选择 |
| 3.3.3 USB通信芯片选择 |
| 第四章 系统硬件电路设计 |
| 4.1 系统硬件电路设计原理 |
| 4.2 信号调理电路 |
| 4.3 模数转化电路 |
| 4.3.1 采集的基本知识 |
| 4.3.2 模数转换芯片性能及电路设计 |
| 4.4 FPGA控制电路 |
| 4.4.1 时钟信号产生电路 |
| 4.4.2 FIFO数据存储电路 |
| 4.4.3 模数转换控制模块设计 |
| 4.4.4 USB通信电路设计 |
| 4.5 USB3.0 通信接口 |
| 4.5.1 USB串行总线体系介绍 |
| 4.5.2 CYUSB3014芯片介绍 |
| 4.5.3 CYUSB3014芯片的电路设计 |
| 4.5.4 USB程序设计 |
| 第五章 系统软件设计及系统测试 |
| 5.1 软件设计方案 |
| 5.2 应用软件界面及程序设计 |
| 5.2.1 应用软件界面 |
| 5.2.2 应用软件程序设计 |
| 5.3 系统测试 |
| 5.3.1 USB接口测试 |
| 5.3.2 软件波形测试 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文工作小结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）基于STM32的教学示波器的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.1.1 选题依据 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.1.3 示波器的发展历程 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 示波器概述 |
| 2.1 传统示波器 |
| 2.1.1 模拟示波器 |
| 2.1.2 数字示波器 |
| 2.2 虚拟示波器 |
| 2.2.1 基本概念 |
| 2.2.2 虚拟示波器的特点 |
| 2.2.3 虚拟示波器与传统示波器的比较 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 整体设计方案 |
| 3.1 整体设计流程图 |
| 3.2 系统的性能指标 |
| 3.3 具体实现方案 |
| 3.3.1 可供选择的系统方案 |
| 3.3.2 实现方案的介绍 |
| 3.3.3 元件的选择 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硬件模块的设计与实现 |
| 4.1 系统整体框图 |
| 4.2 硬件模块的设计流程 |
| 4.3 电路原理图的设计 |
| 4.4 PCB板的布局设计 |
| 4.5 PCB的布线设计 |
| 4.5.1 布线规则 |
| 4.5.2 连接地线的方法 |
| 4.6 检查并制板 |
| 4.7 下位机程序的调试 |
| 4.7.1 ADC设置 |
| 4.7.2 Keil μVision软件和程序说明 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 软件模块的设计与实现 |
| 5.1 软件设计工具C++ Builder简介 |
| 5.2 主要控件设计 |
| 5.2.1 TChart控件 |
| 5.2.2 文本框控件 |
| 5.2.3 串口控件 |
| 5.2.4 Button控件 |
| 5.2.5 旋钮控件 |
| 5.2.6 MainMenu控件 |
| 5.2.7 ImageList控件 |
| 5.3 波形调节功能的设计和实现 |
| 5.3.1 输入频率模块设计 |
| 5.3.2 波形选择模块设计 |
| 5.3.3 波形聚焦模块设计 |
| 5.3.4 波形垂直位移模块设计 |
| 5.3.5 波形水平位移模块设计 |
| 5.3.6 信号衰减模块设计 |
| 5.3.7 扫描范围模块设计 |
| 5.4 练习与考试功能设计 |
| 5.4.1 练习功能介绍 |
| 5.4.2 考试功能介绍 |
| 5.5 评分功能设计 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间公开发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）红外热像仪故障诊断系统虚拟示波器的设计（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 功能规划 |
| 2 系统整体结构设计 |
| 3 软件设计 |
| 3.1 可编程器件的编程 |
| 3.2 驱动程序的配置 |
| 3.3 上位机编程 |
| 4 结语 |
（7）便携式综合虚拟测试仪的研究与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 虚拟仪器的发展及现状 |
| 1.2.1 虚拟仪器的发展史 |
| 1.2.2 虚拟仪器的研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 系统总体设计方案 |
| 2.1 系统设计要求 |
| 2.2 系统结构设计 |
| 2.2.1 系统总体结构 |
| 2.2.2 系统硬件结构 |
| 2.2.3 系统的软件结构 |
| 2.3 主要器件选型 |
| 2.3.1 主控单元的选择 |
| 2.3.2 时序控制芯片的选择 |
| 2.4 软件平台选择 |
| 2.4.1 系统运行环境 |
| 2.4.2 仪器界面开发环境 |
| 2.4.3 CPLD开发环境 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 虚拟示波器的设计与实现 |
| 3.1 硬件设计 |
| 3.1.1 A/D芯片选择 |
| 3.1.2 示波器硬件电路设计 |
| 3.1.3 调理电路 |
| 3.1.4 A/D转换与时序控制电路 |
| 3.2 软件设计 |
| 3.2.1 CPLD时序设计 |
| 3.2.2 驱动程序设计 |
| 3.2.3 界面开发 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 虚拟逻辑分析仪软硬件设计 |
| 4.1 硬件设计 |
| 4.1.1 信号输入/调理电路 |
| 4.1.2 触发及时序控制电路 |
| 4.2 软件设计 |
| 4.2.1 CPLD程序设计 |
| 4.2.2 驱动程序设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 虚拟波形发生器软硬件设计 |
| 5.1 硬件设计 |
| 5.1.1 硬件选型 |
| 5.1.2 波形发生器硬件电路设计 |
| 5.1.3 时序控制及D/A转换电路 |
| 5.1.4 信号调理/输出电路 |
| 5.2 软件设计 |
| 5.2.1 CPLD程序设计 |
| 5.2.2 驱动程序设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 系统软硬件调试 |
| 6.1 电路板制作 |
| 6.1.1 元器件布局 |
| 6.1.2 器件布线 |
| 6.2 系统硬件调试 |
| 6.2.1 硬件调试方法 |
| 6.2.2 硬件调试工作 |
| 6.2.3 硬件调试总结 |
| 6.3 系统软件调试 |
| 6.3.1 时序程序调试 |
| 6.3.2 驱动程序调试 |
| 6.3.3 界面调试 |
| 6.3.4 软件调试总结 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）基于FPGA技术的虚拟数字存储示波器的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 示波器的发展历程及研究现状分析 |
| 1.1.1 示波器的发展历程 |
| 1.1.2 示波器的研究现状分析 |
| 1.2 虚拟示波器的特点及发展优势 |
| 1.3 本课题的选题依据及主要研究内容 |
| 1.4 本文内容结构安排 |
| 第2章 FPGA 技术与虚拟示波器的结合 |
| 2.1 FPGA 技术的特点及发展趋势 |
| 2.1.1 FPGA 技术的特点 |
| 2.1.2 FPGA 技术的发展趋势 |
| 2.2 FPGA 技术应用于虚拟示波器的几点优势 |
| 2.3 基于Flash 架构FPGA 的特点 |
| 第3章 系统总体方案介绍 |
| 3.1 数字示波器的基本原理及构成 |
| 3.2 系统总体方案设计 |
| 第4章 数据采集模块硬件电路设计 |
| 4.1 信号调理电路模块 |
| 4.1.1 阻容分压电路 |
| 4.1.2 可编程增益放大电路 |
| 4.2 ADC 转换电路 |
| 4.2.1 模数转换器AD9288 简介 |
| 4.2.2 AD9288 配置电路 |
| 4.3 FPGA 控制电路 |
| 4.4 单片机USB 通讯控制电路 |
| 4.5 电源电路 |
| 第5章 数据采集模块软件设计 |
| 5.1 FPGA 控制模块的软件实现 |
| 5.1.1 时钟信号产生模块 |
| 5.1.2 FIFO 读写控制模块 |
| 5.1.3 FIFO 触发功能实现 |
| 5.1.4 频率测量模块 |
| 5.1.5 并口通讯控制模块 |
| 5.2 单片机USB 通讯模块的软件实现 |
| 5.2.1 单片机的上电初始化 |
| 5.2.2 单片机与FPGA 之间的并行通讯 |
| 5.2.3 单片机与上位机之间的USB 通讯 |
| 第6章 上位机软件设计 |
| 6.1 计算机与数据采集模块之间的USB 通讯 |
| 6.1.1 USB 数据通讯流程 |
| 6.1.2 USB 数据接收处理 |
| 6.2 软件功能及界面设计 |
| 6.2.1 软件功能模块实现 |
| 6.2.2 软件界面设计 |
| 第7章 系统测试与分析 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（9）虚拟数字示波器的设计（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题背景和意义 |
| 1.3 本文内容安排 |
| 第2章 虚拟仪器 |
| 2.1 虚拟仪器的概念及其优势 |
| 2.2 虚拟仪器的特点 |
| 2.3 虚拟仪器的分类及应用 |
| 2.4 传统示波器与虚拟示波器 |
| 第3章 虚拟数字示波器的设计 |
| 3.1 系统方案 |
| 3.2 系统的实现 |
| 第4章 虚拟数字示波器的硬件 |
| 4.1 硬件电路框图 |
| 4.2 信号调理电路 |
| 4.2.1 耦合电路 |
| 4.2.2 程控衰减电路 |
| 4.2.3 程控放大电路 |
| 4.2.4 整形电路 |
| 4.3 触发电路 |
| 4.4 模数转换（ADC）电路 |
| 4.5 缓存电路 |
| 4.6 FPGA 控制电路 |
| 4.6.1 FPGA 简介 |
| 4.6.2 FPGA 控制电路的实现 |
| 4.7 USB 模块 |
| 4.7.1 USB 的简介 |
| 4.7.2 US81.1 的实现 |
| 第5章 虚拟数字示波器的软件 |
| 5.1 FPGA 控制的实现 |
| 5.1.1 QuartusⅡ |
| 5.1.2 控制的实现 |
| 5.2 示波器的实现 |
| 5.2.1 LabVIEW 概述 |
| 5.2.2 示波器的实现 |
| 5.3 系统调试 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 后记和致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
（10）可重构嵌入式虚拟仪器的设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 可重构技术 |
| 1.1.2 嵌入式虚拟仪器 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 选题的目的和意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 章节分配 |
| 第二章 整体设计流程及平台介绍 |
| 2.1 整体设计流程 |
| 2.1.1 FPGA 简介 |
| 2.1.2 SOPC 简介 |
| 2.1.3 IP 核 |
| 2.1.4 中间件 |
| 2.1.5 软硬件重构的整体流程 |
| 2.2 UP-S3AD1800 硬件平台 |
| 2.2.1 LCD 控制器 |
| 2.2.2 ADC0809 |
| 2.3 软件环境 |
| 2.3.1 ISE |
| 2.3.2 EDK |
| 第三章 嵌入式虚拟仪器的硬件重构 |
| 3.1 软硬件划分 |
| 3.1.1 软硬件协同设计 |
| 3.1.2 软硬件划分 |
| 3.1.3 改进的软硬件划分遗传算法 |
| 3.2 可重构的动态IP 核 |
| 3.2.1 动态可重构IP 核的组成 |
| 3.2.2 动态可重构IP 核的开发流程 |
| 3.2.3 MicroBlaze 软IP 核设计 |
| 3.2.4 IP 库设计 |
| 3.3 局部动态可重构 |
| 3.3.1 最小初始系统 |
| 3.3.2 动态配置 |
| 3.3.3 优化重构性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 嵌入式虚拟仪器的软件重构 |
| 4.1 可重构的嵌入式虚拟仪器的整体架构 |
| 4.2 操作系统层的设计 |
| 4.2.1 嵌入式Linux 操作系统 |
| 4.2.2 驱动程序设计 |
| 4.3 嵌入式虚拟仪器中间件 |
| 4.3.1 相关背景知识 |
| 4.3.2 嵌入式虚拟仪器中间架构 |
| 4.3.3 仪器驱动层 |
| 4.3.4 核心服务层 |
| 4.3.5 中间件的接口层 |
| 4.4 软件重构的配置方法 |
| 4.4.1 软件重构的流程 |
| 4.4.2 修改配置信息库 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 嵌入式虚拟仪器IDE 雏形及重构实现 |
| 5.1 嵌入式虚拟仪器集成开发环境 |
| 5.1.1 集成开发环境（IDE）介绍 |
| 5.1.2 嵌入式虚拟仪器集成开发环境（EVIIDE）特点 |
| 5.2 可重构的嵌入式虚拟仪器集成开发环境雏形 |
| 5.2.1 IDE 体系架构 |
| 5.2.2 EVIIDE 整体方案 |
| 5.3 虚拟示波器重构实现 |
| 5.3.1 虚拟示波器简介 |
| 5.3.2 基于MicroBlaze 软核的虚拟示波器硬件实现 |
| 5.3.3 虚拟示波器软件重构实现 |
| 5.3.4 虚拟示波器系统的整合与运行 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 尚待深入研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士期间发表的文章 |
四、可编程器件在虚拟示波器中的应用（论文参考文献）
- [1]高速高精度虚拟示波器硬件设计与实现[D]. 李鸿松. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]多功能虚拟示波器模块的硬件设计与实现[D]. 田祥祥. 电子科技大学, 2019(01)
- [3]系统可编程测试仪器的研究与实现[D]. 何霞飞. 广东工业大学, 2018(12)
- [4]基于SOPC的虚拟示波器的研究与设计[D]. 薛冬宾. 济南大学, 2016(03)
- [5]基于STM32的教学示波器的设计与实现[D]. 方帆. 广西师范大学, 2015(05)
- [6]红外热像仪故障诊断系统虚拟示波器的设计[J]. 初华,曹海源,黎伟,孙斌,韦尚方,朱纯成. 计算机测量与控制, 2014(02)
- [7]便携式综合虚拟测试仪的研究与开发[D]. 苏森. 南京理工大学, 2012(07)
- [8]基于FPGA技术的虚拟数字存储示波器的设计[D]. 黄明金. 成都理工大学, 2011(04)
- [9]虚拟数字示波器的设计[D]. 黄荣华. 吉林大学, 2009(08)
- [10]可重构嵌入式虚拟仪器的设计方法研究[D]. 周黄鹤. 武汉科技大学, 2009(02)