基于DSP的录波仪设计

　　摘要：利用DSP高速采样，高速计算的特点，采用缓冲区对任意瞬间波形进行存储，从而可以将波形进行慢速回放，稳定显示，从而捕捉到速度比较快，随机性比较大的波形。
关键词：TMS320LF2407  缓冲区  高速A/D
一．引言
　　在日常实验研究中，有一部分波形显示速度很快，或是时有时无，在普通示波器上以人的反应力难以捕捉。，由于DSP运算速度很高，并且系统资源丰富，因此在构成系统时可简化外围电路。本文介绍了一个以DSP为控制核心的录波仪，能够对波形进行存储再现，并稳定显示出来，而且可以对波形的脉宽，振幅，峰值等进行计算，并输出结果。
二．系统工作原理
 　　DSP每隔一定时间就将采样进来的信号采用A/D转换变为数字量，储存入数据缓冲区中，也就是将过去波形的数据储存起来。当收到外部键盘输入的输出波形的指令时，便跳到相应的处理子程序中，将所储存的数据点按储存顺序一一释放出来，再经过D/A转换回复成波形。由于DSP运算速度很快，可以提供足够的采样频率，使得回复出来的波形与原波形近似度很高。
三．系统硬件电路
 系统原理框图如下所示：

　　探针探测到的信号经由运算放大器LM324缩放到高速A/D HI3318所需的接口电平范围内0~5V，其连接电路如下：

　　由于DAC0832为8位的输入，而DSP的A/D转换通道是10位的，若只采用10位中的8位，则DSP的A/D通道的输入电平范围只能在0~0.825V范围内，受干扰影响较大，而且，DSP内部A/D最小转换时间为500ns，也不利用发挥DSP的速度优势，因此，不采用DSP内部集成的A/D转换，而采用外挂的高速A/D HI3318进行转换，将转换结果通过DSP的I/O口输入。键盘采用独立按键结构，每个按键对应一根I/O线，由DSP在键盘的触发中断中对按键进行查询，从而转到相应的处理子程序当中。键盘要求输出波形时，内存数据被读出由DAC0832进行转换，恢复成波形，在示波器上显示出来。对采样数据进行处理后，结果也可由打印机输出。
四．系统软件设计
 系统软件主要分以下几个部分：
① 键值判断程序
DSP在主程序当中循环，等待按键的输入信号，当有输入时，发生中断，在中断服务子程序当中读入键值，并转入相应的处理子程序当中。
② 波形采样程序
DSP将波形数据进行采样，并依次将其存储在片内RAM当中
③ 波形输出程序
DSP将波形数据读出，分段进行扫描，缓慢送出，当发现需要捕捉的波形时，通过按键停止使其凝滞输出。
④ 凝滞输出程序
将需要凝滞输出的部分数据重复扫描，使得此段波形一直稳定的显示在屏幕上。
⑤ 波形参数计算程序
将波形数据进行比较，找到其中的极大极小点，若是平顶波，则找到平顶波的中点为准，得到极点的位值，从而可以计算波形脉宽，峰值间隔，振幅等参数。
各部分框图如下：
① 键值判断子程序框图（图1）

　　以下为用日本横河公司的波形分析仪DL750捕捉的波形和录波仪在DL750上回放出来的波形比较，可见，波形的近似度很高，达到了录波的效果。