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　摘　要：數(shù)字示波器與PC機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理方面的應(yīng)用,，簡(jiǎn)介了通信過程給出相關(guān)程序，通過實(shí)例對(duì)高頻波形進(jìn)行采集與處理,。
    關(guān)鍵詞：Matlab,；串行通信；示波器,；RS232

1　高頻信號(hào)的采集
　　當(dāng)要對(duì)一個(gè)高頻信號(hào)（比如高達(dá)100 MHz的雷達(dá)波形）進(jìn)行采集和處理的時(shí)候,。通常會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)高速或者超高速硬件采集電路,，包括放大部分、濾波部分,、A／D和D／A轉(zhuǎn)換部分等，這種電路的要求非常高,，要求邊采集邊存儲(chǔ),，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等,，同時(shí),，目前市場(chǎng)上成品價(jià)格很難承受。并且根據(jù)采樣定理,，一個(gè)最高頻率為f的連續(xù)信號(hào),，完全可以用時(shí)間上相隔T＝1／2f的一系列離散采樣值來表示。所以采樣頻率F應(yīng)等于或大于被采樣信號(hào)的最高頻率f的2倍,，即F≥2f,。考慮到實(shí)際恢復(fù)波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性,，為了正確恢復(fù)信號(hào),，通常取F＝（2．5～5）f或更高。當(dāng)采樣的信號(hào)高達(dá)100 MHz時(shí),，就應(yīng)該達(dá)到500 MHz的采樣率^［1］,。

2　示波器與計(jì)算機(jī)的通信
　　Tektronix公司的TDS系列數(shù)字實(shí)時(shí)示波器早已經(jīng)在各處得到廣泛應(yīng)用，并且其配套的擴(kuò)展模塊TDS2CM和TDS2MM模塊具有與外部設(shè)備雙向通訊的功能,，可直接與打印機(jī),、微機(jī)連接，使波形的存儲(chǔ)打印等工作變得十分方便,。其中TDS220數(shù)字示波器擁有100 MHz的帶寬,，以10倍的掃描方式，達(dá)到1 GS／s的采樣率,。當(dāng)配套的TDS2CM模塊采用RS232電纜用串口通信與計(jì)算機(jī)連接后,，利用相應(yīng)軟件（如Matlab等）可以對(duì)示波器的數(shù)據(jù)、波形直接進(jìn)行讀取,、處理,。

因此可以采用數(shù)字示波器與PC機(jī)間的通訊，在數(shù)字信號(hào)處理方面,，此時(shí)數(shù)字示波器相當(dāng)于一個(gè)高速信號(hào)采集器,，他把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，配合Matlab,，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的采集與處理,，而且與一般意義上的硬件處理器相比沒有了A／D和D／A轉(zhuǎn)換過程,，使處理的精度和速度都有了明顯的提高，而且價(jià)格上示波器配套模塊TDSCM2模塊也比相應(yīng)功能的硬件處理器便宜不少,。

3　優(yōu)缺點(diǎn)
　　數(shù)字示波器與PC機(jī)的通訊不僅具有一般臺(tái)式數(shù)字存儲(chǔ)示波器的功能,，而且充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計(jì)的靈活性，他具有4個(gè)顯著特征：
　?。?）采用編程語(yǔ)言Matlab和面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù),，軟件開發(fā)效率高，可操作性和可維護(hù)性好,；
    （2）為數(shù)字存儲(chǔ)示波器增加了頻域分析功能,；
　　（3）充分利用了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與外設(shè)連接的能力,，測(cè)量結(jié)果和波形可直接打印輸出或通過網(wǎng)絡(luò)共享,；件模塊，形成新的儀器功能,。
　　由于要用到示波器,，計(jì)算機(jī)以及RS232的連接，沒有單個(gè)硬件電路簡(jiǎn)單明了,，是其不足之處,。

4　應(yīng)用情況
4．1　通信原理
　　Matlab是美國(guó)MathWorks公司推出的一種以矩陣為基本編程單位的高效數(shù)值計(jì)算語(yǔ)言，是一個(gè)集科學(xué)計(jì)算,、圖像處理,、聲音處理于一體的高度集成系統(tǒng)。他具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算功能,，其中的Instrument Control Toolbox提供對(duì)GPIB,，RS-232，VXI,，Centronics等端口進(jìn)行控制的功能,。當(dāng)用Matlab軟件通過RS232與TDS2CM模塊串口連接可以實(shí)現(xiàn)示波器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)利用Matlab數(shù)值處理,、矩陣運(yùn)算功能對(duì)示波器記錄的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理,。
　　Matlab通過調(diào)用M文件函數(shù)來創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象，得到設(shè)備的文件句柄,。這樣可以像操作文件一樣操作設(shè)備,，對(duì)外設(shè)進(jìn)行相關(guān)的讀寫。原理圖如圖1所示^［2］,。

當(dāng)直接通過RS232進(jìn)行硬件通信控制時(shí),，示波器通過DCD（載波檢測(cè)），CTS（清除發(fā)送）,，RI（振鈴提示）3個(gè)控制信號(hào)表示當(dāng)前狀態(tài),，用RTS（請(qǐng)求發(fā)送）發(fā)送數(shù)據(jù)^［3］,。

4．2　數(shù)據(jù)傳輸
　　當(dāng)Matlab以二進(jìn)制格式對(duì)示波器的波形進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，讀寫數(shù)據(jù)與示波器實(shí)際數(shù)據(jù)換算由式（1）給出：

其中：y_n為輸入,、輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù),；
      n為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
      X_n,，Y_n為示波器中實(shí)際采樣時(shí)間與信號(hào)幅值,；X_zero是所采集波形第一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間；
      X_incr是水平軸上的采樣率,；
      Y_zero是0 dB時(shí)的幅值；
      Y_mult是垂直軸上的比例因子,；Y_off是垂直偏移量,。
　　由式（1）可見，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完全按照示波器的采樣率,，波形真實(shí)

4．3　數(shù)據(jù)分析處理與實(shí)例
　　從示波器讀取的數(shù)據(jù)按式（1）轉(zhuǎn)換后就是實(shí)現(xiàn)測(cè)量所得的波形數(shù)據(jù)值,，并且可以在計(jì)算機(jī)中做相

5　結(jié)　語(yǔ)
　　

      在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，利用數(shù)字示波器與計(jì)算機(jī)之間的通信對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行采集與處理,，能完全滿足一般意義上的信號(hào)采集工作,，可以成為實(shí)驗(yàn)室物美價(jià)廉的實(shí)驗(yàn)工具。