数字示波器GPIB解释程序设计

文摘本课题来源于科研项目——“带宽100MHz 、采样率100MSPS的数字存储示波器DSO（Digital Storage Oscillograph）”的研制，本人的任务是解释编译程序的设计。该解释程序是使用单片机C语言编程设计的，它依据的标准是美国电气及电子工程师协会公布的IEEE488.2标准。根据DSO控制面板设计了GPIB程控命令树，根据IEEEE488.2标准定义了程控命令的格式，并以GPIB器件数据标准推荐的消息交换控制协议为准则，设计出程控命令解释程序流程图，最终实现了程控命令解释程序的设计。
关键词  程控；GPIB；命令树；解释程序 计算机毕业设计
目前推动整个示波器技术发展的市场动力主要来自于计算、通信以及消费电子产业。随着设备传输速率的飞速提高以及某些新数据标准的不断涌现(例如基于第二代串行数据标准的产品设计，其中包括第二代PCI-Express、SATAIII以及双倍速XAUI等)，人们开始要求产品具有最优性能，从而满足产品应用开发工作中最为苛刻的要求。
新型数字荧光示波器在一种强大的采集技术中，同时融合了模拟示波器和数字示波器的优势。这一测量工具要优于模拟示波器和数字示波器，因为它可以以前所未有的方式考察信号操作。任何现有的示波器结构(不管是模拟示波器还是数字示波器)都不能实现数字荧光示波器的功能。
解释程序是数字示波器中非常重要的一部分。有一个好的解释程序，可以大大提高示波器的运行速度。
1  绪论
1.1示波器基础知识
　  示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。
1.1.1示波器的发展过程
（1）初期主要为模拟示波器
廿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性能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。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。
模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的：
① 计算机毕业设计操作简单：全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。
② 垂直分辨率高：连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。
③ 实时带宽和实时显示：连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。
简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑做出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。
（2）中期数字示波器独领风骚
　　八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK公司和HP公司都对数字示波器的发展做出贡献。它们后来停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。
　　数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。
　　其次，计算机毕业设计提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波