本实用新型涉及电子仪器领域，特别是涉及一种便携式示波器。
背景技术：
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。传统的模拟示波器的工作原理：示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电特性，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。
但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前国内外市场上功能较为完善的便携示波器体积相对较大，而且大多采用专用操作系统，仅可作为示波器使用，示波器的硬件资源不利于功能扩展。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统示波器不易携带且功能扩展性差的问题，提供一种便携式示波器。
为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种便携式示波器，包括主控制器、示波信号采集转换器、编译码器、显示器；示波信号采集转换器包括第一运算放大电路、第二运算放大电路、分压转换电路、模拟开关芯片以及滤波电路；
第一运算放大电路的输入端连接分压转换电路的输出端，通过模拟开关芯片连接滤波电路；
第二运算放大电路的输入端连接第一运算放大电路的输出端，输出端连接主控制器；
主控制器连接通过第一集成电路总线连接编译码器，通过RGB接口连接显示器。
在其中一个实施例，显示器包括液晶显示屏以及连接液晶显示屏的电阻式触控模组；
主控制器通过RGB接口连接液晶显示屏，通过SPI总线连接电阻式触控模组。
在其中一个实施例，主控制器为包含STM32F429型芯片的主控制器；编译码器为包含WM8978型芯片的编译码器。
在其中一个实施例，还包括通过第二集成电路总线连接主控制器的重力感应器。
在其中一个实施例，重力感应器为包含MPU6050型芯片的重力感应器。
在其中一个实施例，还包括通过JTAG接口连接主控制器的仿真器。
在其中一个实施例，仿真器为J-Link-OB型仿真器。
在其中一个实施例，还包括外部SD卡、同步动态随机存储器以及Flash存储器；
外部SD卡、同步动态随机存储器以及Flash存储器分别与主控制器连接。
在其中一个实施例，外部SD卡为高速型SD卡；同步动态随机存储器为包含W9825G6KH-6型芯片的同步动态随机存储器；Flash存储器为包含W25Q64型芯片的Flash存储器。
在其中一个实施例，还包括连接主控制器的电源管理器。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
主控制器控制与其相连的示波信号采集转换器、编译码器以及显示器的工作，示波信号采集转换器通过分压转换电路、滤波电路、第一运算放大电路、第二运算放大电路以及模拟开关芯片对输入信号进行分压滤波放大转换处理并将处理后的信号传输给主控制器以获得示波信号图形，编译码器将音频文件的数字信号转换为模拟声音输出，显示器显示操作系统界面、视频、图片以及示波信号图形，硬件资源被充分利用，使得本实用新型不仅可以实现示波器功能，还可以实现播放音频视频、游戏、计算器等功能，且体积小便于携带。
附图说明
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1为本实用新型便携式示波器实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型便携式示波器中的分压转换电路的电路图；
图3为本实用新型便携式示波器中的第一运算放大电路和第二运算放大电路的电路图；
图4为本实用新型便携式示波器中的滤波电路的电路图；
图5为本实用新型便携式示波器中的显示器的结构图；
图6为本实用新型便携式示波器中的主控制器与显示器的连接结构图；
图7为本实用新型便携式示波器中的编译码器的电路图；
图8为本实用新型便携式示波器在一个实施例中的结构示意图；
图9为本实用新型便携式示波器中的重力感应器的电路图；
图10为本实用新型便携式示波器在又一个实施例中的结构示意图；
图11为本实用新型便携式示波器在另一个实施例中的结构示意图；
图12为本实用新型便携式示波器中的主控制器与同步动态随机存储器的连接结构图；
图13为本实用新型便携式示波器中的同步动态随机存储器的电路图；
图14为本实用新型便携式示波器在再一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“输入端”、“输出端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了解决传统示波器不易携带且功能单一的问题，本实用新型便携式示波器提供了一种便携式示波器实施例1，图1为本实用新型便携式示波器实施例1的结构示意图，如图1所示，包括主控制器110、示波信号采集转换器120、编译码器130、显示器140；示波信号采集转换器120包括第一运算放大电路121、第二运算放大电路122、分压转换电路123、模拟开关芯片124以及滤波电路125；
第一运算放大电路121的输入端连接分压转换电路123的输出端，通过模拟开关芯片124连接滤波电路125；
第二运算放大电路122的输入端连接第一运算放大电路121的输出端，输出端连接主控制器110；
主控制器110连接通过第一集成电路总线连接编译码器130，通过RGB接口连接显示器140。
具体而言，主控制器用于协调和控制与其相连的器件(示波信号采集转换器、编译码器、显示器)的工作，处理先经示波信号采集转换器处理的示波信号，得到示波信号的图形并控制显示器显示，主控制器带有图形运算单元，具备颜色填充、图像复制、像素格式转换、图像混合等图形运算，还具备LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)驱动单元，以驱动显示器。
示波信号采集转换器对输入信号(为-15V至+15V电压)进行分压滤波放大转换处理，将输入信号转换成主控制器能够识别的0V(伏)至3V的信号，示波信号采集转换器包括第一运算放大电路、第二运算放大电路、分压转换电路、模拟开关芯片以及滤波电路；其中，图2为本实用新型便携式示波器中的分压转换电路的电路图，如图2所示，分压转换电路由阻值分别为150K(千欧)、750K、100K的电阻构成1MΩ(兆欧)的输入阻抗，将输入信号按比例缩小10倍，分压转换电路中的电容用于稳定输入信号，二极管用于消除无关信号的影响，分压转换电路的输入端输入信号的电压范围为-15V至+15V，经处理输出端输出信号的电压范围为+1.5V至-1.5V；
图3为本实用新型便携式示波器中的第一运算放大电路和第二运算放大电路的电路图，如图3所示，第一运算放大电路的输入端接收由分压转换电路将电压范围为-15V至+15V的信号转换成电压范围为+1.5V至-1.5V的信号，输入信号按照R2/R1的比例进行比例运算，其中R2/R1的比例可以为1、2、10或20倍，电阻R2的阻值可由模拟开关芯片进行切换，从而调节输入信号的放大倍数，输入信号经第一运算放大电路放大后传输给第二运算放大电路进行加法运算(对信号进行加1.5V处理)，输出电压范围为0V至+3V的信号；
为了增强示波器的实用性，在模拟开关芯片的信号线上挂载滤波电路，滤除输入信号中的无关信号，图4为本实用新型便携式示波器中的滤波电路的电路图，如图4所示，滤波电路有四个电容组成。
编译码器将音频文件的数字信号转换成模拟声音输出。
显示器包括用于播放视频、展现图片、呈现操作系统界面以及显示示波信号图形等，还用于识别用户的输入指令。
进一步的，在一个具体的示例中，图5为本实用新型便携式示波器中的显示器的结构图，如图5所示，显示器包括液晶显示屏以及连接液晶显示屏的电阻式触控模组；
主控制器通过RGB接口连接液晶显示屏，通过SPI总线连接电阻式触控模组。
需要说明的是，液晶显示器为4.3寸真彩色显示屏，分辨率高达480*272，其与主控制器利用RGB(色彩模式)接口通讯，确保显示屏的响应速度。
真彩色显示屏内部不带有显存，需要不停的刷新数据，其过程由主控制器内部的LTDC(液晶控制器)完成。图6为本实用新型便携式示波器中的主控制器与显示器的连接结构图，如图6所示，真彩色显示屏有24根数据线，颜色格式为RGB888，可显示1600W色，DE(数据使能信号)引脚、VSYNC(垂直同步信号)引脚、HSYNC(水平同步信号)引脚和CLK(像素时钟输出信号)引脚用于控制数据传输。在本实用新型中，为了节约I/O(输入/输出)引脚，将显示模式设置为RGB565，优选的，16根数据线即可完成色彩传输，显示屏能显示65K(光色)色，真彩色显示屏中未用到的数据线进行接地处理。
为了示波器能够在恶劣的环境下正常工作，显示屏的触控部分选用电阻式触控方案，电阻式触控精度高，结构简单。电阻式触控模组采集电阻屏上的电压信号，当显示屏被按压时，PEN信号被拉低，并将行列两个方向的电压数据通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线传输给主控制器，主控制器根据行列两个方向的电压状况，计算出触控的位置，在对本实用新型便携式示波器进行大量的性能测试后，为了优化本实用新型便携式示波器的性能，优选的，电阻式触控模组中的控制芯片采用XPT2046型芯片，使得显示器的电阻式触控模组可达到12位分辨率，125KHz(千赫兹)转换速率。
本实用新型便携式示波器各实施例，主控制器控制与其相连的示波信号采集转换器、编译码器以及显示器的工作，示波信号采集转换器通过分压转换电路、滤波电路、第一运算放大电路、第二运算放大电路以及模拟开关芯片对输入信号进行分压滤波放大转换处理并将处理后的信号传输给主控制器以获得示波信号图形，编译码器将音频文件的数字信号转换为模拟声音输出，显示器显示操作系统界面、视频、图片以及示波信号图形，硬件资源被充分利用，使得本实用新型不仅可以实现示波器功能，还可以实现播放音频视频、游戏、计算器等功能，且体积小便于携带。
在一个具体实施例中，主控制器为包含STM32F429型芯片的主控制器；编译码器为包含WM8978型芯片的编译码器。
具体而言，在对本实用新型便携式示波器进行大量的性能测试后，为了优化本实用新型便携式示波器的性能，主控制器采用STM32F429型芯片，使得主控制器具备高主频、低功耗等特性，且内部可集成Chrom-ART图形加速器，Chrom-ART图形加速器支持颜色填充、图像复制、像素格式转换、图像混合等图形运算，从而为整个系统提供良好的图形性能。
编译码器采用WM8978型芯片，图7为本实用新型便携式示波器中的编译码器的电路图，如图7所示，WM8978型芯片是带扬声器驱动的立体声多媒体数字信号编译码器芯片，使得编译码器具有低功耗、高质量的立体声的性能，且具备高级的片上数字信号处理功能、从而编译码器具有用于ADC(Analog-to-Digital Converter，数模转化器)和麦克风或者线路输入之间的混合信号的电平自动控制功能、录音或者重放的数字限幅功能以及5路均衡功能，WM8978型芯片与STM32F429型芯片通讯协议为IIC(集成电路总线)协议，WM8978型芯片结合了立体声差分麦克风的前置放大和扬声器、耳机和差分、立体声线输出的驱动，从而减少了编译码器在应用时必需的外部组件，比如不需要单独的麦克风或者耳机的放大器。
本实用新型便携式示波器各实施例，主控制器采用STM32F429型芯片使得便携式示波器具备良好的图形处理能力和稳定性；编译码器采用的WM8978型芯片具备低功耗、高质量立体声的特点，减少了便携式示波器的功耗，提高便携式示波器的声音质量。
在一个具体的实施例中，图8为本实用新型便携式示波器在一个实施例中的结构示意图，如图8所示，还包括通过第二集成电路总线连接主控制器的重力感应器810。
具体而言，重力感应器用于感应便携式示波器的重力方向的改变，来调整显示屏显示的方向。
优选的，重力感应器为包含MPU6050型芯片的重力感应器。
具体而言，图9为本实用新型便携式示波器中的重力感应器的电路图，如图9所示，在对本实用新型便携式示波器进行大量的性能测试后，为了优化本实用新型便携式示波器的性能，重力感应器采用MPU6050型芯片。
本实用新型便携式示波器各实施例，重力感应器能够识别重力方向的改变，以使便携式示波器能够根据重力方向的改变来屏幕显示方向。
在一个具体的实施例中，图10为本实用新型便携式示波器在又一个实施例中的结构示意图，如图10所示，还包括通过JTAG((Joint Test Action Group，联合测试工作组))接口连接主控制器的仿真器。
具体而言，仿真器用于方便更新便携式示波器内部硬件参数设置。
优选的，仿真器为J-Link-OB型仿真器。
具体而言，在对本实用新型便携式示波器进行大量的性能测试后，为了优化本实用新型便携式示波器的性能，仿真器采用J-Link-OB型仿真器，使得仿真器与主流编译平台以及ARM处理器的兼容性好，J-Link-OB型仿真器的芯片采用意法半导体的STM32F103C8T6型芯片，采用双面板设计，烧写端保留标准JTAG接口，USB端采用沉板式Micro-USB接口与电脑连接。
本实用新型便携式示波器各实施例，仿真器使得开发人员能够方便对便携式示波器上的程序进行调试，实现对硬件与软件进行同步开发。
在一个具体的实施例中，图11为本实用新型便携式示波器在另一个实施例中的结构示意图，如图11所示，还包括外部SD卡、同步动态随机存储器以及Flash(闪存)存储器；
外部SD卡(Secure Digital Memory Card，安全数字存储卡)、同步动态随机存储器以及Flash存储器分别与主控制器连接。
具体而言，同步动态随机存储器用于扩展便携式示波器的内存，同步动态随机存储器的储存单元称之为BANK(块)，同步动态随机存储器的内部有4个BANK储存单元，4个BANK是以阵列的方式排列，在同步动态随机存储器内部寻址的时，先指定BANK的行地址，再指定列地址，图12为本实用新型便携式示波器中的主控制器与同步动态随机存储器的连接结构图，如图12所示，寻址时，RAS(Remote Access Service，远程访问服务)为低电平，选择行地址，地址A0-A12会锁存在地址缓冲单元内，同时，通过BS0，BS1选中对应的BANK，之后CAS(Fixed content addressable storage，固定内容寻址)为低电平，选择列地址，同样也会锁存在地址缓冲单元内，这时，就完成了一次寻址，完成寻址后，数据线DQ0-DQ15上面的数据会由WE(Write Enable，写使能信号RITE ENABLE)信号控制写入或读出储存阵列，由于SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)的位宽可以达到32位，在本实用新型中，以8、16、24、32位的宽度来读写数据，因此在读写数据中数据掩码DQM(掩码控制位)来屏蔽部分未被使用的数据线。
Flash存储器通过SPI总线连接主控制器，用于存储字库及显示屏触摸校准数据等。
优选的，外部SD卡为高速型SD卡；同步动态随机存储器为包含W9825G6KH-6型芯片的同步动态随机存储器；Flash存储器为包含W25Q64型芯片的Flash存储器。
具体而言，为了主控制器更快的读取SD卡中存储的内容，SD卡采用高速SD卡，频率为48MHz(兆赫兹)；为了主控制器具备更大的内存，图13为本实用新型便携式示波器中的同步动态随机存储器的电路图，如图13所示，同步动态随机存储器采用W9825G6KH-6型芯片，其有32M(兆)的内存；为了加快的主控制器读取数据的速率，Flash存储器采用W25Q64型芯片。
在一个具体实施例中，图14为本实用新型便携式示波器在再一个实施例中的结构示意图，如图14所示，还包括连接主控制器的电源管理器。
具体而言，电源管理器用于将输入的电源转换成主控制器能够使用的电源。
本实用新型便携式示波器各实施例，外部SD卡使得便携式示波器能够将数据转移到其他设备上；同步动态随机存储器使得便携式示波器存放数据。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。