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示波器作为一种有效的信号测试、调试工具，已从二十世纪五六十年代的电子管模拟示波器，发展到目前功能齐全、性能先进的数字存储示波器。但由于数字示波器价格偏高，国内还在普遍使用各种传统模拟示波器。设计一种具有数据采集、模／数转换、数据存储及分析处理的简易逻辑电路，并将该电路与模拟示波器结合起来使用，由普通模拟示波器将被测信号显示出来，这样的示波器即是简易数字存储示波器。
1 简易数字存储示波器的组成结构
通过对简易存储示波器的功能分析，可以得到其组成结构如图1所示。整个系统由控制器模块、人机界面接口、信号输入通道、信号显示模块和数据通信接口组成。由于篇幅所限，本文仅介绍控制器模块的设计。
2控制器模块设计方案
一般来说，控制器模块应该具有以下一些主要功能：在满足触发条件时能启动对被测信号进行采集、存储、显示；
根据被测信号的频率范围确定相应的采样速率；
在对存储的信号进行显示时，可以选择一个合适的速率将存储的信号数据读出并恢复为模拟量；
为了使得A／D在合适的模拟输入信号幅度下进行转换，应能根据垂直灵敏度的要求选择信号调理电路的增益。
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能实现上述功能要求的控制器可以有如下3种方案供选择：
(1)用大规模集成电路实现，例如复杂可编程逻辑器件CPLD；
(2)用单片机实现，例如现在流行的MCS-51系列单片机；
(3)用单片机和复杂可编程逻辑器件共同实现。
在上述3种方案中，方案(1)可编程逻辑器件工作速度快，为ns量级，可以满足设计对最高采样速率的要求，但是硬件量大，设计复杂且难度大，调试过程繁琐。方案(2)的优点在于系统规模较小，有一定灵活性，但不适宜于观察高速信号或复杂信号。但因为单片机的工作速度取决于其机器周期，目前12 MHz时钟单片机的机器周期为1μs，在采样速率不是太高的情况下，完全可以满足要求。方案(3)是在单片机的管理下，由复杂可编程逻辑器件CPLD完成高速控制作用，例如对高速信号的采集和存储，而单片机则实现对CPLD及整个简易数字存储示波器的管理。在这里，本着经济实用的原则，而采用方案(2)。
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3控制器模块硬件设计
根据控制器的功能，控制器模块应当是以单片机为核心的一个单片机最小系统，本设计采用的单片机是89C52。89C52单片机最小系统主要由8 kB的RAM、地址译码电路、时钟电路、复位电路等几部分组成，其电路原理如图2所示。图中，74HC373为地址锁存器，用于锁存地址信号线的低8位地址；6264为8 kB的数据存储器，用于对信号采样数据进行存储，因此需要13根地址线进行寻址；74HCl38则为译码器，采用全地址译码方式，译码输出用于选通各个相应芯片并在单片机的作用下进行相关操作。
片内RAM单元设定如表1所示。
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片外扩展RAM单元与接口电路的地址分配如下：
6264的存储空间为：0000H～1FFFH。
D／A转换接口电路的片选信号：Y轴：2000H～3FFFH；X轴：4000H～5FFFH。
D／A转换接口电路数据传输选通信号(XFER)：6000H～7FFFH．
增益选择信号锁存器选通信号：8000H～9FFFH。
扫速选择信号锁存器选通信号：0A000H～0BFFFH。
4控制器模块软件设计
软件设计的程序流程如图3所示。在软件中，为了使程序简洁、运行可靠，采用自顶向下的编程方法，充分利用系统的中断功能，充分使用子程序。
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5 结 语
本设计是针对被测信号的频率较低的情况进行的，控制器模块以单片机为核心，缩小了系统规模，降低了系统成本，并具有一定的灵活性。