3.3.2觸發(fā)模式選擇

觸發(fā)模式的選擇實(shí)際上是當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到或沒(méi)檢測(cè)到觸發(fā)脈沖時(shí)，為了穩(wěn)定的顯示信號(hào)波形，對(duì)系統(tǒng)所作響應(yīng)的選擇。觸發(fā)模式分為以下幾種：

（1）自動(dòng)模式：這是一種最常用的觸發(fā)模式。當(dāng)示波器在一定時(shí)間內(nèi)（根據(jù)SEC/DIV設(shè)定來(lái)確定）未檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)時(shí)強(qiáng)制示波器觸發(fā)。

（2）正常模式：示波器工作在這種模式下時(shí)，只有檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)時(shí)才產(chǎn)生有效的觸發(fā)。

（3）單次模式：如果希望示波器在捕獲單次波形后停止，可使用單次觸發(fā)。它是通過(guò)示波器面板上RUN/STOP鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)示波器檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)后，捕獲這次觸發(fā)的波形，然后停止。直到用戶再次按下RUN/STOP鍵，再捕獲一次觸發(fā)的波形。各種觸發(fā)模式流程如圖3-7所示。

觸發(fā)狀態(tài)讀數(shù)：示波器在顯示屏頂端中間位置處顯示各種圖標(biāo)，以指示觸發(fā)狀態(tài)：

◆Armed（準(zhǔn)備）表示示波器正在捕獲預(yù)觸發(fā)數(shù)據(jù)。準(zhǔn)備期間，示波器將忽略觸發(fā)。

◆Ready（就緒）表示示波器已捕獲所有預(yù)觸發(fā)數(shù)據(jù)，并且準(zhǔn)備好檢測(cè)觸發(fā)。

◆Trig‘d（已觸發(fā)）表示示波器已被觸發(fā)，正在捕獲后觸發(fā)數(shù)據(jù)。

◆Stop（停止）表示示波器已經(jīng)停止捕獲數(shù)據(jù)。按下RUN/STOP按鈕重新啟動(dòng)捕獲。

◆Auto（自動(dòng)）表示示波器處于自動(dòng)觸發(fā)模式，并且正在無(wú)觸發(fā)的狀態(tài)下捕獲波形。

3.3.3預(yù)觸發(fā)

在許多實(shí)際應(yīng)用中，大量的情況是事件的發(fā)生不能預(yù)測(cè)，往往觀察事件發(fā)生前的情況比觀察事件本身更重要，而且許多單次現(xiàn)象的測(cè)量也要求顯示觸發(fā)點(diǎn)以前的信號(hào)，以便尋找該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。例如，當(dāng)一個(gè)半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)，其輸出信號(hào)的幅度可能很大，我們可以用它來(lái)觸發(fā)示波器。但是，如果我們要研究該半導(dǎo)體器件開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)很小的輸入信號(hào)時(shí)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)信號(hào)因太小而不能準(zhǔn)確的觸發(fā)示波器。這就要求示波器具有預(yù)觸發(fā)功能，即將輸入信號(hào)作為源信號(hào)接入通道1或者通道2，然后用器件輸出信號(hào)作為外觸發(fā)來(lái)觸發(fā)示波器。通過(guò)示波器的預(yù)觸發(fā)功能，我們就可以了解到該器件的輸入信號(hào)在導(dǎo)通前后的變化情況，從而看出器件響應(yīng)的因果關(guān)系。

模擬示波器雖然有延遲線，但是，它也只能具有很小的視在延遲時(shí)間。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的預(yù)觸發(fā)能力就很強(qiáng)。我們可以通過(guò)設(shè)置預(yù)觸發(fā)深度的大小來(lái)方便的顯示觸發(fā)前后不同時(shí)刻的波形。通常，預(yù)觸發(fā)是由延遲觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。延遲觸發(fā)分為“＋”延遲觸發(fā)和“—”延遲觸發(fā)。所謂“＋”延遲觸發(fā)，就是指觸發(fā)前FIFO的寫時(shí)鐘等于讀時(shí)鐘。觸發(fā)來(lái)后，“＋”延遲計(jì)數(shù)器INT1開(kāi)始計(jì)數(shù)。延遲計(jì)數(shù)過(guò)程中，F(xiàn)IFO的寫時(shí)鐘同樣等于讀時(shí)鐘。也就是說(shuō)，觸發(fā)前直到INT1計(jì)數(shù)結(jié)束FIFO里沒(méi)有波形數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到計(jì)數(shù)值后，保持FIFO寫時(shí)鐘，關(guān)閉FIFO的讀時(shí)鐘，等到采樣數(shù)據(jù)寫滿FIFO后將數(shù)據(jù)拿去處理。它的功能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際過(guò)程中就好像整個(gè)顯示屏幕的波形向左移。如圖3-8.所謂“—”延遲觸發(fā)，就是指存在一個(gè)“—”延遲計(jì)數(shù)器INT2，在觸發(fā)前FIFO里已經(jīng)存儲(chǔ)了INT2計(jì)數(shù)值數(shù)量（即預(yù)觸發(fā)深度）的波形數(shù)據(jù)，并在觸發(fā)到來(lái)之前保持預(yù)觸發(fā)深度不變。當(dāng)觸發(fā)來(lái)之后，寫滿整個(gè)FIFO再讀出送去處理。它的功能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際過(guò)程中就好像整個(gè)顯示屏幕的波形向右移。如圖3-9.

“—”延遲觸發(fā)功能是基于FIFO能夠存儲(chǔ)觸發(fā)前的信號(hào)，它的觸發(fā)點(diǎn)只是FIFO內(nèi)的一個(gè)參考點(diǎn)，而不是獲取的第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，觸發(fā)點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)。當(dāng)示波表對(duì)被測(cè)信號(hào)連續(xù)采樣時(shí)，觸發(fā)信號(hào)不是用來(lái)啟動(dòng)FIFO，而是用來(lái)確定什么時(shí)候凍結(jié)FIFO.因此，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)邏輯電路就可以把觸發(fā)信號(hào)之前任意預(yù)先確定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的波形顯示出來(lái)。但通常由于受到存儲(chǔ)器大小的限制，預(yù)觸發(fā)深度還是有一個(gè)極限值的。

3.4采樣

采樣分為實(shí)時(shí)采樣和非實(shí)時(shí)采樣。其中，非實(shí)時(shí)采樣包括順序采樣和隨機(jī)采樣兩種。本項(xiàng)目中，我們采用了實(shí)時(shí)采樣和隨機(jī)采樣技術(shù)。以下我們將對(duì)這三種采樣方式做詳細(xì)的介紹。

3.4.1實(shí)時(shí)采樣

實(shí)時(shí)采樣是一種最基本的采樣方式。由奈奎斯特定理知，采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍，才能不失真的恢復(fù)原信號(hào)。但實(shí)際上以接近奈奎斯特判定頻率兩倍的速率去采樣的話是很難獲得測(cè)量精度的，所以通常是以信號(hào)頻率的5倍甚至10倍的頻率去采樣。實(shí)時(shí)采樣的原理圖如圖3-10.實(shí)時(shí)采樣是

在觸發(fā)后的一個(gè)周期內(nèi)，連續(xù)高速的對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，一次捕捉完這個(gè)周期內(nèi)信號(hào)的全部波形數(shù)據(jù)。它的特點(diǎn)是：1.采樣頻率高于信號(hào)頻率；2.能夠捕捉單次信號(hào)和緩慢信號(hào)。這時(shí)，示波器的帶寬稱為單次帶寬或?qū)崟r(shí)帶寬，它主要取決于最大數(shù)字化采樣速率（即A/D的最大轉(zhuǎn)換速率）和所采用的顯示恢復(fù)技術(shù)。

1.實(shí)時(shí)采樣的實(shí)現(xiàn)

實(shí)時(shí)采樣電路的主要結(jié)構(gòu)如圖3-11.

首先，在每個(gè)寫時(shí)鐘（WCLK）檢查DSP是否發(fā)出FIFO寫使能信號(hào)（FIFO_WE）。當(dāng)檢測(cè)到寫使能信號(hào)，F(xiàn)IFO寫使能（FIFO_WEN）有效，前置計(jì)數(shù)器PRE_CNT（相當(dāng)于3.3.3節(jié)的INT2計(jì)數(shù)器）根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的預(yù)觸發(fā)深度，按照寫時(shí)鐘計(jì)數(shù)。此時(shí)，F(xiàn)IFO只有寫時(shí)鐘有效。當(dāng)預(yù)觸發(fā)滿后，允許觸發(fā)信號(hào)（TR）。在等待觸發(fā)的過(guò)程中，F(xiàn)IFO讀時(shí)鐘等于FIFO寫時(shí)鐘。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)到來(lái)，則使能后置計(jì)數(shù)器POS_CNT（相當(dāng)于3.3.3節(jié)的INT1計(jì)數(shù)器）根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的延遲觸發(fā)時(shí)

間，同樣按照寫時(shí)鐘計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束后發(fā)出TRI_S信號(hào)關(guān)閉FIFO讀時(shí)鐘，使FIFO只寫不讀直到FIFO寫滿，完成一次數(shù)據(jù)采集。注意，前置計(jì)數(shù)器PRE_CNT和后置計(jì)數(shù)器POS_CNT里的計(jì)數(shù)值分別代表觸發(fā)點(diǎn)位于屏幕內(nèi)外時(shí)距屏幕最左端的距離，所以，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器不會(huì)出現(xiàn)同時(shí)置數(shù)的情況。

2.實(shí)時(shí)采樣的顯示

當(dāng)FIFO里數(shù)據(jù)采集滿以后，就要將數(shù)據(jù)讀回顯示。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)深度為2.5K，而顯示屏?xí)r間軸上的點(diǎn)數(shù)為250，所以顯示時(shí)要將采集的數(shù)據(jù)抽點(diǎn)顯示，即將每10個(gè)點(diǎn)當(dāng)中的兩個(gè)點(diǎn)顯示在同一個(gè)時(shí)間軸上，其中一個(gè)為最大點(diǎn)，一個(gè)為最小點(diǎn)。波形顯示有點(diǎn)顯示和連線顯示兩種方式。點(diǎn)顯示方式下，將2.5K FIFO的數(shù)據(jù)讀回以后，每隔10個(gè)點(diǎn)中取出最大值和最小值，然后顯示在同一時(shí)間軸上。當(dāng)在連線方式下時(shí)，則要將前一個(gè)時(shí)間軸上的最大最小值和后一個(gè)時(shí)間軸上的最大最小值相比較，根據(jù)比較結(jié)果將點(diǎn)連線顯示。

由于AD采集的數(shù)據(jù)是8位，即取值范圍在0～255之間，而LCD上的幅度軸上只有200個(gè)點(diǎn)。這樣必須要將采集的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理。即若數(shù)據(jù)小于28的，在顯示屏上作0處理，大于228的作200處理，其他的數(shù)據(jù)都減去28后作顯示的數(shù)據(jù)。這樣保證了所有的采集的數(shù)據(jù)都在波形顯示區(qū)了。

3.4.2順序采樣

順序采樣是一種等效時(shí)間采樣，它不是在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)捕獲全部的采樣點(diǎn)，而是每個(gè)信號(hào)周期只捕獲一個(gè)采樣點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)事件到來(lái)以后就立即采集第一個(gè)采樣點(diǎn)，存入存儲(chǔ)器。第二個(gè)觸發(fā)事件到來(lái)后，由一個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)很小的時(shí)間延遲△t，經(jīng)過(guò)這個(gè)△t的延遲時(shí)間以后再采集第二個(gè)采樣點(diǎn)。第三個(gè)觸發(fā)事件到來(lái)后，該定時(shí)系統(tǒng)則產(chǎn)生2△t的延遲時(shí)間。此延遲時(shí)間過(guò)后再采集第三個(gè)采樣點(diǎn)，并這樣進(jìn)行下去。這就是說(shuō)第n個(gè)新的采樣點(diǎn)的采集是在相對(duì)于相同觸發(fā)事件延遲了（n-1）△t的時(shí)間以后進(jìn)行的。其結(jié)果是示波器上顯示的波形是由按固定次序出現(xiàn)的采樣點(diǎn)構(gòu)成的。即第一個(gè)采樣點(diǎn)在屏幕的最左邊，接著各采樣點(diǎn)依次向右構(gòu)成顯示波形（如圖3-12）。在順序采樣模式下，采集波形的周期數(shù)，即觸發(fā)事件數(shù)等于所捕獲采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。順序采樣可以實(shí)現(xiàn)“＋”延遲觸發(fā)，但由于它的采樣都發(fā)生在觸發(fā)事件后，所以順序采樣不能提供預(yù)觸發(fā)信息。本項(xiàng)目中沒(méi)有采用順序采樣技術(shù)，所以在這里只對(duì)順序采樣做概念性的介紹。