[發(fā)明專(zhuān)利]一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010593528.6
• 申請(qǐng)日: 2010-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102075774A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭連平;蔣俊;邱渡裕;向川云;楊擴(kuò)軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N13/00
• 分類(lèi)號(hào): H04N13/00;H04N5/57
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字三維示波器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種數(shù)字三維示波器中顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，未知信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字三維示波器模擬通道進(jìn)行幅度調(diào)整，然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)采樣、量化、編碼之后，輸出一定位數(shù)與信號(hào)幅度相關(guān)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，稱(chēng)之為輸入信號(hào)的采樣值。

如果直接從這一系列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中提取出輸入信號(hào)的幅度、頻率等信息，是比較困難的，我們需要一種更為簡(jiǎn)單直接的方式。一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)處理器件，如FPGA、DSP等按照一定規(guī)則將采樣值轉(zhuǎn)化成為更為直觀的圖像顯示在顯示屏，現(xiàn)在主要是液晶顯示屏，即LCD上，用戶(hù)可以直接從LCD上觀察得到信號(hào)所攜帶的信息。

目前，以數(shù)字示波器為代表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都可以連續(xù)調(diào)節(jié)LCD上顯示波形的亮度，以得到滿(mǎn)足不同需要的顯示效果。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO，DigitalStorage?Oscilloscope)數(shù)據(jù)處理及顯示機(jī)制中，波形顯示只提供了輸入信號(hào)的幅度及時(shí)間的二維信息，沒(méi)有第三維信息(幅度隨時(shí)間變化關(guān)系)的累加，LCD上的波形顯示只有“有”、“無(wú)”顏色兩個(gè)狀態(tài)，沒(méi)有“有”并且“多深”的信息。因此，在DSO的顯示波形亮度調(diào)節(jié)過(guò)程中，波形整體按照一定的比例變亮或者變暗，此時(shí)的波形亮度調(diào)節(jié)并沒(méi)有太大的意義。

以泰克公司的數(shù)字熒光示波器(DPO，Digital?Phosphor?Oscilloscope)為代表的第三代示波器(《GB/T?15289-2009數(shù)字存儲(chǔ)示波器通用規(guī)范》中定義為數(shù)字三維示波器(DTO，Digital?Three-dimensional?Oscilloscope))，在數(shù)據(jù)處理和顯示機(jī)制上與DSO有著較大的差別。

數(shù)字三維示波器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將ADC高速采樣得到的波形采樣值經(jīng)過(guò)多次映射，將多幅波形累加成為一幅包含輸入信號(hào)三維信息，即幅度、時(shí)間、幅度隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像送到LCD顯示。此時(shí)LCD上顯示的是包含了波形概率信息的圖像，即在波形出現(xiàn)概率高的地方會(huì)以較深的顏色表征出來(lái)，反之，波形出現(xiàn)概率低的地方表征顏色就較淺。基于LCD的顯示原理，波形的顏色深淺一一對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的顯示亮度。因此，DTO中實(shí)現(xiàn)連續(xù)波形亮度就有著實(shí)際的意義。比如在觀測(cè)連續(xù)復(fù)現(xiàn)的周期信號(hào)中可能存在的某些異常波形時(shí)，由于異常波形出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周期信號(hào)連續(xù)復(fù)現(xiàn)的概率，于是在某些顯示亮度檔位下，無(wú)法觀測(cè)到顏色很淺的異常波形，此時(shí)，用戶(hù)需要保持屏幕波形原有亮度層次的前提下，按照一定的比例增加顯示波形的亮度，這樣做不僅保持了波形概率的顯示亮度對(duì)比，而且方便了用戶(hù)對(duì)低概率波形的觀測(cè)與分析，進(jìn)一步得出故障信息并做出及時(shí)的更正。

將波形統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以符合當(dāng)前亮度檔位的顯示亮度顯示在LCD上，一般采用將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按照一定比例放大或者縮小轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的LCD三原色(RGB)值。假設(shè)波形在時(shí)刻T，幅度A出現(xiàn)的次數(shù)為N(T，A)，最終顯示在LCD上對(duì)應(yīng)某種顏色的波形亮度值為D(T，A)，對(duì)應(yīng)于當(dāng)前亮度檔位L的比例值為p_L，則有以下關(guān)系：

D(T，A)＝p_L·N(T，A)????????????????????????????(1)

在數(shù)字三維示波器處理系統(tǒng)中，式1的運(yùn)算可以在數(shù)字信號(hào)處理器，即DSP中完成，亦可以在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，即FPGA中完成。由于DSP的運(yùn)算速度遠(yuǎn)低于FPGA，因此，通常選擇在FPGA中完成式1的運(yùn)算。

在式1中，比例值p_L對(duì)應(yīng)于當(dāng)前亮度檔位L，一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都采用百分比(1％～100％)的方式來(lái)標(biāo)識(shí)亮度檔位。若在數(shù)字三維示波器系統(tǒng)中采用了M個(gè)亮度檔位，即當(dāng)前亮度檔位L(0≤L≤M-1)對(duì)應(yīng)M個(gè)不同的比例值p_L。由于比例值p_L不可避免地會(huì)出現(xiàn)小數(shù)，同時(shí)由于在FPGA中一般難以實(shí)現(xiàn)小數(shù)的乘法。如果采用分?jǐn)?shù)運(yùn)算的方式處理小數(shù)運(yùn)算，即令：

pL=nLmL---(2)]]>