示波器是电子工程师的眼镜,它同万用表、信号发生器、电源一起号称工程师四大件。随着技术的发展,当前使用的几乎所有的示波器都是数字示波器,其核心就是将被测量的模拟信号通过高速的A/D变换器变换成数字信号,在显示屏幕上以时域波形的方式显示出来。不同价位的示波器主要差别在于取样频率、波形的存储深度以及内置的数字信号处理功能。

为了更深入地掌握示波器的工作原理,我们在本项目中采用串行ADC对模拟信号进行量化,通过FPGA内部的存储器进行采样数据的缓冲,再通过LCD将波形显示出来。

项目要求:

  • 基于小脚丫FPGA学习模块+串行ADC+LCD显示制作简易的数字示波器
  • 显示屏128*64,SPI接口
  • 通过按键控制波形的左右移、放大、缩小
  • 采样频率>1Msps
  • 被测模拟信号幅度0-3.3V
  • 存储深度:1KByte
  • 能够测量频率和幅度并在LCD屏上以文本的方式显示出来
  • 具有直流电平触发功能,触发电平可以在0-3.3V之间进行调节

实现原理:

用小脚丫FPGA模块和串行ADC、串行LCD屏构成的简单示波器方框图

用小脚丫FPGA做的简易示波器实物

主要代码构成:

掌握的技能:

  • 示波器的工作原理,尤其是各项技术指标的意义
  • 串行ADC的使用
  • SPI接口
  • FIFO的使用
  • 触发的工作原理 - 数字比较器
  • LCD显示波形
  • 频率及幅度的计算