專利名稱：一種基于dsp的低電壓低功耗袖珍式示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種示波器，尤其涉及一種基于DSP (數(shù)字信號處理)技術(shù)的低電壓低 功耗袖珍式示波器。
背景技術(shù)：
電子技術(shù)已逐漸滲透到科技與生活的各個(gè)領(lǐng)域，低電壓低功耗的電路設(shè)計(jì)是電子 產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。示波器是一種常用的電子測量儀器，將交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像顯示在屏 幕上，其體積較大，一般為32cmX 15cmX 12cm,供電電壓較高，一般為220V，這種示波器的 缺陷是1、現(xiàn)場使用時(shí)攜帶不方便，特別是當(dāng)示波器用于測量野外信號時(shí)，示波器的攜帶難 度增加。2、對電源電壓的要求較高，相應(yīng)增加了現(xiàn)場測試的成本。3、示波器的顯示屏幕為 固定不動(dòng)的結(jié)構(gòu)，對于不同視角的觀察者來說很不方便。因此，目前常用的示波器已不能滿 足各種環(huán)境、測試人員的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種攜帶方便、低電壓，低功耗且屏幕 可旋轉(zhuǎn)的袖珍式示波器。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括示波器主體，示波器主體連接以液晶屏顯示 的可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏的四周固定連接顯示屏外殼內(nèi)框，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯 示屏的背部設(shè)有一連接于顯示屏外殼旋轉(zhuǎn)的外軸，外軸套于內(nèi)軸外部，內(nèi)軸固定連接示波 器主體，軟電纜線一端連接可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏電路，另一端穿過內(nèi)軸后連接示波器主體內(nèi) 的驅(qū)動(dòng)電路；示波器主體內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊、可控電源管理模塊和DSP處理模塊，信號 處理模塊輸出連接DSP處理模塊，DSP處理模塊的輸出分別連接可控電源管理模塊和可旋 轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏。本發(fā)明的技術(shù)效果是示波器的顯示屏使用了手機(jī)顯示屏，是可旋轉(zhuǎn)式顯示屏，方 便在各個(gè)視角觀察顯示結(jié)果，減少示波器的角度移動(dòng)以及減少移動(dòng)帶來的誤差。驅(qū)動(dòng)電路 的供電電壓小于3. 3V，可以減小示波器電路的大小，符合體積袖珍式的要求，使用時(shí)利用一 塊鋰電池就可維持本發(fā)明的正常工作。本發(fā)明可進(jìn)入休眠狀態(tài)，長時(shí)間不操作會掉電運(yùn)行， 當(dāng)禁止穩(wěn)壓器時(shí)會有極低的能耗。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆分示意圖；圖3為圖1中可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4的電路結(jié)構(gòu)連接圖；圖4為本發(fā)明休眠狀態(tài)的工作流程圖；圖中1.信號處理模塊；2. DSP處理模塊；3.可控電源管理模塊；4.可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯
3示屏；5.示波器主體；6.顯示屏外殼；7.外軸；8.軟電纜線；9.內(nèi)軸；10.凸起；11、12.限 制凸起。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括示波器主體5和可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4，示波器主體5連接 可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4可以180度旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4的四周固 定在顯示屏外殼6內(nèi)框上，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4采用液晶屏顯示，這種結(jié)構(gòu)可以方便測試現(xiàn) 場人員對示波器上的波形和測量數(shù)據(jù)的觀察，在測試波形時(shí)無需將示波器不停地移動(dòng)。如圖2所示，在可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4的背部設(shè)有一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)的外軸7，外軸7固 定連接在顯示屏外殼6上，外軸7套裝在內(nèi)軸9的外部，內(nèi)軸9固定連接于示波器主體5的 相應(yīng)部位。軟電纜線8 —端連接可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4中的電路，另一端穿過內(nèi)軸9中的孔 后連接示波器主體5中的驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)顯示屏外殼6旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4的 轉(zhuǎn)動(dòng)，軟電纜線8隨著顯示屏外殼6的旋轉(zhuǎn)角度折疊或展開。在外軸7的內(nèi)圈上設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸起10，而且在內(nèi)軸9的外圈上設(shè)有另外兩 個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸起11和12，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸起11和12結(jié)構(gòu)相同且對稱地分布在內(nèi)軸9的 外圈上，相互呈180度。當(dāng)外軸7套于內(nèi)軸9上時(shí)，旋轉(zhuǎn)限制凸起10和另兩個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸 起11、12用來限制顯示屏外殼6的旋轉(zhuǎn)角度。如圖3所示，在示波器主體5內(nèi)部安裝信號處理模塊1、可控電源管理模塊3和DSP 處理模塊2，信號處理模塊1的輸出連接DSP處理模塊2，DSP處理模塊2的輸出分別連接 可控電源管理模塊3和可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4。本發(fā)明輸入的信號進(jìn)入信號處理模塊1進(jìn)行 相應(yīng)的變換后輸入至DSP處理模塊2，在經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后在可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4上顯示重組 后的波形。連接至DSP處理模塊2上的可控電源管理電路3可以實(shí)現(xiàn)對示波器的供電電源 的管理。具體實(shí)施時(shí)，將可控電源管理模塊3集成在一塊電路板上作為示波器的主板，DSP 處理模塊2單獨(dú)制成一塊核心板，主板上引出能夠與核心板相連接的接口，從而將核心板 直接通過插針式的接口連接在一起，同時(shí)將集成的電路板用螺絲固定在示波器主體5的內(nèi) 部，核心板上具有可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路通過軟電纜線8連接到可旋轉(zhuǎn) 手機(jī)顯示屏4上，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明各個(gè)模塊的連接。信號處理模塊1包括選擇性衰減電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、FIFO緩存、 CPLD，輸入的被測信號先通過一個(gè)電阻分壓來實(shí)現(xiàn)對輸入模擬量信號的衰減以達(dá)到滿足示 波器的輸入要求。模擬輸入量范圍擬定在+50V +lmV和-50V和-lmV之間，輸入的模擬 量信號的高電壓在50V 2V和-50V -2V時(shí)，將外部模擬量輸入衰減成士2V以內(nèi)的衰減 模擬量。當(dāng)外部模擬輸入量的范圍本身在士2V以內(nèi)時(shí)，模擬信號直接輸入，經(jīng)過單刀雙擲 開關(guān)耦合。耦合后的模擬信號輸入運(yùn)算放大器0PA4354，該運(yùn)算放大器工作電壓僅為2. 5V, 符合本發(fā)明的低電壓的要求，且該運(yùn)算放大器的內(nèi)部集成了四個(gè)單運(yùn)放，放大效果良好。該 放大電路設(shè)計(jì)為程控放大電路，采用多路模擬選擇器4051的選通通路選擇合適的反饋電 阻從而達(dá)到程控放大的目的，最大可放大1024倍。信號經(jīng)過衰減、耦合、放大處理后進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換，AD選用TLV5535是8位AD轉(zhuǎn)換器，采樣速率最高35MHz，供電電壓典型值為3. 3V，參 考電壓可由轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部提供，并行輸出口。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過FIFO緩存來防止在進(jìn)機(jī)和 存儲操作時(shí)丟失數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對DSP和AD、FIFO的時(shí)序的匹配。FIFO芯片采用AL422B是一款3M位FIFO，393，216 words x 8bit。大容量的數(shù)據(jù)緩存，可進(jìn)行深度存儲。并行接口， 工作于異步模式，可3. 3V供電，讀寫時(shí)間為20ns 1000ns。TLV5535與FIFO芯片AL422B 共用一個(gè)有源晶振來提供時(shí)鐘，以確保時(shí)鐘同步。FIFO的相關(guān)操作均由CPLD擴(kuò)展完成，通 過FIFO輸出寄存器同步鎖存FIFO存儲器中的值，DSP配置PWM引腳出一定頻率的方波輸入 CPLD的FIFO讀時(shí)序同步鎖存時(shí)鐘管腳。其中DSP寫各種不同的數(shù)據(jù)到某一地址完成FIFO 寫使能、FIFO寫禁止、FIFO寫復(fù)位開始、FIFO寫復(fù)位完成、FIFO讀復(fù)位開始、FIFO讀復(fù)位結(jié) 束這些操作。FIFO讀某一地址中的值便可讀出FIFO中的數(shù)據(jù)。讀某一地址的數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO 的RE、0E拉高，成高阻態(tài)，實(shí)現(xiàn)讀禁止操作。使能與禁止操作應(yīng)該成對完成，以確保時(shí)序完 整。CPLD選用ALTERA公司的EPM7128AEL，該芯片的供電電壓為3. 3V，且擁有2500個(gè)門電 路，完全能夠滿足示波器的設(shè)計(jì)需求。DSP對CPLD寫入各種不同的控制信息來實(shí)現(xiàn)對外圍 的芯片的功能選擇和對產(chǎn)生的信號的處理。AD與FIFO的寫操作時(shí)鐘由CPLD輸出，CPLD通 過DSP的控制信號決定要輸出的頻率，該輸出頻率有兩種模式，一、不分頻模式，二、分頻模 式，不分頻時(shí)CPLD直接輸出35MHZ的有源晶振，分頻模式下由CPLD構(gòu)造的分頻器對35MHZ 有源晶振時(shí)鐘分頻得到，且分頻數(shù)可選。在每次配置CPLD分頻寄存器時(shí)都應(yīng)該將復(fù)位管腳 拉高一段時(shí)間再拉低，復(fù)位分頻計(jì)數(shù)器中的值，再進(jìn)行新的分頻計(jì)數(shù)。分頻是為了實(shí)現(xiàn)對調(diào) 頻按鍵的功能的實(shí)現(xiàn)。DSP處理模塊2的芯片采用TMS320F2812，該芯片的供電電壓在3. 3V以內(nèi)， TMS320F2812輸出各個(gè)不同的控制信號通過CPLD對AD、FIFO、多路模擬選擇器的控制。 鍵盤陣列產(chǎn)生的中斷信號觸發(fā)TMS320F2812對鍵盤的辨識，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的按鍵的功能。 TMS320F2812從CPLD中讀取FIFO中的數(shù)據(jù)，然后在TMS320F2812中進(jìn)行FFT計(jì)算，顯示點(diǎn) 計(jì)算等相應(yīng)的處理操作后經(jīng)過顯示在旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏4上達(dá)到顯示的目的。而且DSP在數(shù) 據(jù)處理方面具有很大的優(yōu)勢，尤其是在FFT數(shù)據(jù)處理方面。對于該示波器的設(shè)計(jì)而言，DSP 的功能已經(jīng)足夠滿足設(shè)計(jì)需求，且DSP的設(shè)計(jì)成本比ARM等高端芯片低。DSP配置PWM引腳 出方波輸入CPLD的某一管腳作為鍵盤硬件掃描時(shí)鐘，即每隔一段時(shí)間硬件掃描一次鍵盤。 當(dāng)硬件掃描開始時(shí)，將外部鍵盤狀態(tài)讀入CPLD的鍵盤寄存器中，同時(shí)CPLD對鍵盤按鍵作與 操作，只要有一個(gè)鍵盤被按下，鍵盤與寄存器拉低，對應(yīng)鍵盤與輸出管腳拉低給DSP的外部 中斷接口提供下降沿觸發(fā)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況調(diào)整硬件掃描間隔，以適應(yīng)具體要求。當(dāng)DSP 產(chǎn)生外部中斷時(shí)，應(yīng)該盡快在中斷函數(shù)中讀取出CPLD鍵盤寄存器中的值。每一次讀操作都 應(yīng)該相對應(yīng)一個(gè)讀禁止操作，確保時(shí)序完整，這樣就實(shí)現(xiàn)了鍵盤去抖動(dòng)功能?？煽仉娫垂芾砟K3包括鋰電池充電電路、示波器電源轉(zhuǎn)換電路，在使用外部電 源供電時(shí)可以通過充電芯片BQ24202對內(nèi)部的鋰電池進(jìn)行充電。TMS320F2812通過內(nèi)部的 AD來對鋰電池的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，隨著鋰電池的電量的變化TMS320F2812對充電電路進(jìn) 行管理。充電電路可以對供電電源進(jìn)行切換，當(dāng)有外接電源時(shí)使用外接電源供電，否則就使 用自帶的鋰電池進(jìn)行供電，兩者之間的切換是利用二極管的單向?qū)щ娦詠碓O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。如圖4所示，在程序中初始化一個(gè)標(biāo)志位，然后定時(shí)一段時(shí)間T，定時(shí)的時(shí)間可以 根據(jù)實(shí)際的情況而改變，在定時(shí)開始至定時(shí)時(shí)間到達(dá)的一段時(shí)間內(nèi)DSP可以處理其它的任 務(wù)。當(dāng)鍵盤上有鍵按下，產(chǎn)生的中斷使程序進(jìn)入鍵盤操作的中斷服務(wù)程序，同時(shí)改變標(biāo)志位 的值。當(dāng)定時(shí)的時(shí)間到時(shí)，判斷標(biāo)志位的值是否發(fā)生改變，若發(fā)生改變則表示在定時(shí)的時(shí)間 段內(nèi)有鍵按下，說明測試人員對示波器有操作，如果標(biāo)志位沒有發(fā)生改變則表示在定時(shí)時(shí)間段內(nèi)測試人員沒有對示波器進(jìn)行操作，這時(shí)DSP就會通過相應(yīng)的引腳禁止穩(wěn)壓芯片，從 而使得示波器進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低了示波器的功耗，降低了示波器的能耗。
權(quán)利要求
一種基于DSP的低電壓低功耗袖珍式示波器，包括示波器主體(5)，其特征是示波器主體(5)連接以液晶屏顯示的可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏(4)，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏(4)的四周固定連接顯示屏外殼(6)內(nèi)框，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏(4)的背部設(shè)有一連接于顯示屏外殼(6)旋轉(zhuǎn)的外軸(7)，外軸(7)套于內(nèi)軸(9)外部，內(nèi)軸(9)固定連接示波器主體(5)，軟電纜線(8)一端連接可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏(4)電路，另一端穿過內(nèi)軸(9)后連接示波器主體(5)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路；示波器主體(5)內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊(1)、可控電源管理模塊(3)和DSP處理模塊(2)，信號處理模塊(1)輸出連接DSP處理模塊(2)，DSP處理模塊(2)的輸出分別連接可控電源管理模塊(3)和可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的低電壓低功耗袖珍式示波器，其特征是所 述外軸(7)的內(nèi)圈上設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸起(10)，內(nèi)軸(9)的外圈上設(shè)有另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)限 制凸起(11、12)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)限制凸起(11、12)結(jié)構(gòu)相同且對稱分布。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于DSP的低電壓低功耗袖珍式示波器，示波器主體連接以液晶屏顯示的可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏的四周固定連接顯示屏外殼內(nèi)框，可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏的背部設(shè)有一連接于顯示屏外殼旋轉(zhuǎn)的外軸，外軸套于內(nèi)軸外部，內(nèi)軸固定連接示波器主體，軟電纜線一端連接可旋轉(zhuǎn)手機(jī)顯示屏電路，另一端穿過內(nèi)軸后連接示波器主體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路；示波器主體內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊、可控電源管理模塊和DSP處理模塊?？尚D(zhuǎn)式顯示屏方便在各個(gè)視角觀察顯示結(jié)果，減少示波器的角度移動(dòng)以及減少移動(dòng)帶來的誤差。驅(qū)動(dòng)電路的供電電壓小于3.3V，可以減小示波器電路的大小，符合體積袖珍式的要求。
文檔編號G01R1/02GK101975879SQ20101029748
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者張業(yè)成, 張榮標(biāo), 楊爽, 金正俊 申請人:江蘇大學(xué)