[发明专利]一种具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器

权利要求书

1.一种具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器，包括：信号调理模块、采集与处理模块以及控制与显示模块；

信号调理模块将输入的模拟信号调理到ADC转换所需输入范围，然后送采集与处理模块ADC中进行模数转换，同时提供触发脉冲信号给采集与处理模块对波形数据的采集和处理进行控制；

采集与处理模块包括ADC、波形图像处理器、三维数据存储阵列器和显示窗口选择器；

控制与显示模块包括微处理器、显示存储器以及显示屏，微处理器对采集与处理模块、显示存储器进行控制；

其特征在于：

采集与处理模块还包括原始值存储器、样值抽取器以及大容量存储器；

采集与处理模块控制ADC按照较高的实时采样率F_max对调理后的模拟信号进行模数转换，并输出原始波形数据到原始值存储器中；原始值存储器在触发脉冲信号的控制下对原始波形数据按照存储深度D进行存储，D个原始波形数据存满，1幅波形数据采集结束，

采集与处理模块控制样值抽取器按照F_max/F的抽点间隔从原始值存储器的D个原始波形数据中抽取出N个抽点数据，送入波形图像处理器绘制为1幅二维波形图像，并进行波形映射，将此幅波形图像叠加到三维数据存储阵列器中，其中：

1幅二维波形图像的抽点数据个数N与存储深度D之间有以下关系：

N＝D·F/F_max

其中，F为当前时基档对应的等效采样率；

同时，在采集与处理模块控制下，大容量存储器对原始值存储器中的D个原始波形数据进行存储；

在对波形数据进行抽取、映射和在大容量存储器中存储完毕后，在触发信号的控制下，重复对下一幅波形进行采集，对原始波形数据进行抽取、映射和在大容量存储器中存储L次，在三维数据存储阵列器中得到L幅二维波形图像叠加后的三维波形图像，在大容量存储器中得到L行的原始数据；

在正常三维波形显示时，当一个刷屏周期到来，波形映射终止，三维数据存储阵列器停止更新，显示窗口选择器选取三维数据存储阵列器中的三维波形图像的对应显示窗口区域，输出到显示存储器完成显示，即将多幅波形叠加后的三维波形图像按照概率分布，采用不同的辉度等级或彩色荧光效果在显示屏上进行显示；

当进行实时缩放操作时，波形图像处理器实时访问大容量存储器，读取原始波形数据，并经过样值抽取器按照新的抽点间隔F_max/F’进行抽取，重新进行映射、显示实时缩放的三维波形图像，其中，F’为缩放操作下时基档位对应的等效采样率。

2.根据权利要求1所述的具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器，其特征在于，所述的进行实时缩放操作时，波形图像处理器实时访问大容量存储器，读取原始波形数据，并经过样值抽取器按照新的抽点间隔F_max/F’进行抽取，重新进行映射、显示实时缩放的三维波形图像的具体流程为：

a、清除旧图像

首先根据执行缩放操作前显示窗口选择器204选取的屏幕显示窗口区域中的三维波形图像在三维数据存储阵列器RAM中的地址和样值抽取器206的抽点间隔，计算出这段三维波形图像对应的波形数据在原始值存储器205中的地址；

显示窗口左侧对应于三维数据存储阵列器的地址是u，右侧地址是u+v，v为波形显示窗口宽度，则对应的波形数据在原始值存储器中的地址是u*F_max/F～(u+v)*F_max/F，然后将三维数据存储阵列器中旧的三维波形图像全部清除；

b、读取新数据，绘制新波形

波形图像处理器访问大容量存储器的第1行，样值抽取器按照F_max/F’的抽点间隔从第1行的D个波形数据中抽取出N’＝D*F’/F_max个数据处理为1幅二维波形图像，并将此幅图像叠加到三维数据存储阵列器中；对大容量存储器的第2～L行重复进行如第1行的操作，最终得到L幅波形叠加后的新的三维波形图像；

c、确定显示窗口范围

根据缩放后新的三维波形图像与缩放前旧的三维波形图像的缩放比F’/F，计算出缩放后图像的显示窗口范围：u*F’/F～(u+v)*F’/F，其中，u*F’/F为三维数据存储阵列器中显示窗口左侧对应的地址是u，u+v为右侧对应的地址。

3.根据权利要求1所述的具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器，其特征在于，所述的较高的实时采样率F_max为数字三维示波器的最高实时采样率。