基于AT89C51单片机的波形采集存储回放系统的设计
摘要：本设的核心部分是利用单片机AT89C51控制ADC0809实现波形的采集，存储在AT24C02芯片中，通过液晶LCD162进行波形的显示。并可以利用按键进行手动控制和设定回放时间来自动控制波形的采集、存储与回放。最后通过调试设计出一个稳定性高性能好的点子产品。
关键词：波形采集；数据存储；液晶显示
1 引言
随着电子信息技术的迅猛发展，波形信号的采集、存储回放在信息技术行业中的地位越来越高。从常规的波形发生器、波形显示器到现在的数码管显示液晶显示等都有了本质性的变化。从以前的模拟信号到现在越来越应有广泛的数字信号，无处不显示电子信息技术的快速发展。所以在波形采集存储方面也应用了更为稳定和方便的数字信号直接进入液晶显示器的直接显示。从而在设计本系统时，基于数字存储示波器的原理，以单片机AT89C51为控制核心，通过高速AD对信号的实时采样，上升沿内触发方式，实现波形的单次和多次触发存储和实时连续显示，又具有锁存功能，能通过操作“移动”键显示被存储波形的任一部分。以实用数字示波器为依据，实现了双踪采集与显示。同时，系统还增加了AUTO，上下左右平移，频率、峰-峰值和平均值的显示，频谱分析和波形细节分析的功能。整个系统操作简便，界面友好，达到了较好的性能指标。可以应用在多个多种需要波形采集存储回放的的电子产品中。从而取得数字信号逐步取代模拟电子产品的技术浪潮推进效果，让我们的设计更有实用价值和真实意义。
在硬件系统和软件初步完成以后，经过调试整个连接电路，使整个波形的采集、存储、回放系统操作简便，界面美观，同时能达到相当好的性能指标，从而设计出了一个好的电子产品。
2 总方案设计
2.1 方案一
采用单片机作为核心控制波形的采集、存储与回放。需要在一定的存储设备（AT24C02）中进行存储，通过液晶LCD162进行波形的显示。并可以利用按键进行手动控制和设定回放时间来自动控制波形的采集、存储与回放。单片机的频率也不是很高，抗干扰性能强，操作简单，成本低。
2.2 方案二
采用FPGA芯片作为核心控制波形的采集、存储与回放，在FPGA中可实现各种存储器。其硬件可编程的特点允许开发人员灵活设定存储器数据的宽度、存储器的大小、读写控制逻辑等，尤其适用于各种特殊存储要求的场合。FPGA／FPGA器件可工作于百兆频率以上，其构造的存储器存取速度也可达百兆次／秒以上，这样构成的高速存储器能够胜任存储数据量不太大，但速度要求很高的工作场合，成本较高。
2.3 最终方案
方案二的采用虽然硬件的编程能力很高，存储器的存取速度很快，可是高速存储器存储的数据量不是很大。再者，速度的要求需要是很高的工作场合，而且成本也很高。考虑到由于本题对频率的要求使用单片机就足以满足，单片机的操作简单，和产品成本问题。因此我们将采用方案一。系统的组成大致分为以下几个部分：电源电路，信号输入电路，信号采集预处理电路，数据存储电路，数据显示电路等。
目录
1 引言 2
2 总方案设计 3
2.1 方案一 3
2.2 方案二 3
2.3 最终方案 3
3 分电路设计与论证 4
3.1 稳压模块电路 4
3.2 信号输入模块电路 5
3.2.1 信号输入电路 5
3.2.2 LM358简单介绍 6
3.3 数据采集与处理模块 6
3.3.1数据采集处理电路 6
3.3.2 ADC0809介绍 8
3.4数据存储模块 11
3.4.1数据存储电路 11
3.4.2 器件地址输入端 11
3.5数据显示模块 12
4 软件设计 16
4.1主程序设计流程 16
4.2子程序流程图 16
4.2.1定时器T1中断程序设计流程： 16
4.2.2 LCD液晶显示子程序流程图 17
4.2.3 AT24C02芯片存储功能程序 18
4.3 程序 19
4.3.1主程序 19
4.3.2部分子程序 20
5调试 24
5.1仪表 24
5.2液晶显示测试 24
5.3电源电压整体电路测试 24
5.3.1软件仿真测试 24
5.3.2硬软件联调 24
5.4测试结果分析 24
6 附录: 25
7 参考文献 26
课题需要完成的任务：
设计一个波形采集、存储与回放系统。该系统能同时采集两路周期信号波形，并能连续回放已采集的信号，显示在示波器上。课题基本要求如下：
1、 当前波形采集、存储与回放系统的研究现状与发展趋势；
2、 可行性方案分析及设计方案论述；
3、 硬件电路设计，包括：单片机系统电路、输入电路、A/D电路、键盘电路及显示电路等。
4、 软件程序设计，采用汇编语言或C语言，要求：能完成对两路通道单极性信号（高电平约4V、低电平接近0V）、频率约1KHz信号的采集、存储与连续回放；采集、回放时能测量并显示信号的高电平、低电平和信号的周期。
5、 设计硬件电路原理图，编写软件功能程序；
6、 毕业设计小结。
参考文献
[1] 吴金.单片机实践与应用. 清华大学出版社.
[2] 全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选. 北京理工大学出版社.
[3] 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编. 北京理工大学出版社.
[4] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验. 复旦大学出版社.
[5] 何小艇. 电子系统设计. 浙江大学出版社.
[6] 石宗义. 电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE. 北京希望电子出版社.
[7] 王紫婷. 电子技术实验教程. 成都:西南交大出版社.
