基于STM32的数字示波器设计Word下载.doc
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基于STM32的数字示波器设计Word下载.doc
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总的来说,本文所设计的数字示波器,与传统的示波器相比,具有体积小巧、功耗低、性价比高、便携性好、适用广泛等优点,基本满足了某些场合下常规检测的需要。
也降低了投资的成本,使用起来也非常的便利,也得到很多电子爱好者的青睐。
关键词:
STM32F103;
A/D;
实时采样;
TFT数字示波器
Abstract
Thisdesignisabouttheuseofhigh-performance32bitRISCSTM32F103seriesasthemaincontrolcore,itsinternalisaboutthecoreoperationofARMCortx-M3.Inthepreviousstage,thegeneralframeworkisdesignedbytheanalysisofthehardwarecircuitandthealgorithmoftheprogram.Themodulesincludethecircuitprocessingofthefrontendsignal,thedesignofthepowersupply,theperipheralcircuitofthecontrolinterfacedocking,thedisplayoftheTFTLCDscreenandsoon.Inordertocompletethepreliminarydesignofthistopic.Inthesoftwarepart,theA/Dsamplingistakenintoaccount,andthereal-timesamplingisusedtodisplaythewaveformoftheinputsignalinrealtime.Inthisprocess,thewaveformcanbeamplifiedandreduced.The12bit1MHzhighprecisionA/DconverterandDMAdirectmemorymodulearebuiltinthecontrolchip.Therangeoftheoutputvoltagevalueiscontrolledby0V~3.3V,andtheunittobedisplayedcanbeadjustedbykey,thatis,thecorrespondingparametervalueofeachcase.
Ingeneral,thedigitaloscilloscopedesignedinthispaper,comparedwiththetraditionaloscillograph,hastheadvantagesofsmallsize,lowpowerconsumption,highcostperformance,goodportability,wideapplicationandsoon.Itbasicallymeetstheneedsofconventionaldetectioninsomesituations.Italsoreducesthecostofinvestment,andisalsoveryconvenienttouse,andhasalsobeenfavoredbymanyelectronicenthusiasts
Keywords:
STM32F103;
Realtimesampling;
TFTdigitaloscilloscope
目录
第1章绪论 1
1.1设计的目的及意义 1
1.1.1研究的目的 1
1.1.2研究的意义 1
1.2国内外研究状况 2
1.3研究工作的应用分析 3
1.4本章小结 4
第2章系统方案的论证与选取 5
2.1系统的总体设计框图 5
2.2硬件系统方案的设计 5
2.3数字示波器主控单片机的论证 6
2.4数字示波器显示屏的选择 7
2.5模数转换的方案论证 8
2.6本章小结 8
第3章硬件电路功能的实现 9
3.1前端输入电路的设计 9
3.2主控芯片STM32电路设计 10
3.3程控放大器的设计 10
3.4A/D转换部分 11
3.5电源部分的设计 11
3.6液晶屏幕TFT的设计 11
3.7DMA模块介绍 12
3.8本章小结 13
第4章系统软件设计 14
4.1软件系统设计 14
4.1.1程序设计流程 14
4.1.2信号控制器部分软件设计 15
4.2BspInt程序 16
4.3Task程序 17
4.4本章小结 17
第5章系统测试 19
5.1系统功能及测试结果 19
5.2设计系统调试时的问题和解决方法 20
5.3测试结果分析 21
5.4本章小结 21
结语 22
1.结论 22
2.设计中存在的问题 22
3.设计展望 22
附录 23
参考文献 26
第1章绪论
1.1设计的目的及意义
1.1.1研究的目的
数字示波器在教学和研究中,是一种最基本测量电子设备,它能非常清晰把不能直接用肉眼观察的电信号转换成可以用肉眼看到数字图像信号,从而能够研究人员便于观察、检测、分析记录各种肉眼捕捉不到的电信号。
从二十世纪九十年代初,电子信息技术飞速发展并取得了很大成就,其中数字电路技术的发展又是最为最引人注目的,数字电子测量技术作为数字电路技术发展的一部分,在国内的各大高校和科研实验室都能见其踪迹。
而数字示波器的也在这波顺风车中飞速发展,在很多场合与实验中都能使用到。
原来传统的模拟示波器采用比较原始的模拟处理信号方式并且工作速率较慢,己经不能跟上实验室科研人员进行科学实验和研究的使用要求。
数字示波器这一新式设备随着数字电路技术、单片机处理技术以及信号采集技术等各种电子类技术的发展,在老式模拟示波器的发展基础上突然崛起并且不断发展,使它成为电子工作者可靠的实验仪器,能够解决很多难题。
数字示波器是模拟示波器的加强版,它在老式示波器基础上拥有更强大的功能。
通过不断地实践验证和磨砺,遍观电子科技的发展进程当中可以清晰明了地看出模拟示波器和数字示波器的竞逐中,数字示波器相对于模拟示波器性能会更加优异,在实际工作的选择中,本设计中所提到的数字示波器将会脱颖而出。
而数字示波器的显示部分,也会迅速发展,朝着液晶显示或者触摸屏的方向发展,本设计的研究目的就是关于如何实现在液晶显示的情况下,又能集成缩小示波器的体积。
1.1.2研究的意义
1970年代,英国的一家名为Nicolet的科技公司的设计研发人员设计出了使用磁带储存方式的第一台数字示波器,模拟示波器与数字示波器的竞争开始了,但是模拟示波器的体积比较笨重,应用功能少,最后与数字示波器竞争中逐渐败下阵来,数字示波器的有点可归纳为以下几点。
(1)小巧轻便,使用简单;
(2)触发方式很多;
(3)显示方式灵活多样;
(4)数据可以被可靠的采集与存储;
(5)对于波形数据的分析处理功能十分成熟与完善;
(6)运行的时候精度高、速度快。
由于我国经济社会发展的各种因素,虽然当前市场上流行的数字示波器技术比较完善与成熟,但是在许多机关单位,学校院所还都在使用模拟示波器,很多的学校或者企业现在的教学实验仪器与科研仪器是很早就已经购买并且使用着,多数都在20M以下的模拟示波器,其体积笨重,调试检测过程非常繁琐,存在很大的误差。
科学技术的发展需要研究人员进行大量实践与实验来得到突破,设备的陈旧会让教学与科研效果大打折扣,设备更换显得尤为重要,这就使得数字示波器的推广存在很大必要性。
国内公司生产的数字示波器在更大高校和实验室占有率比较小,大部分高校和科研实验室数字示波器的都是有国外企业占领。
所以国内的检测仪器公司的需要发展国产的数字示波器技术,扭转在这一领域长期被国外科技公司扼住颈喉的状况。
在使用成本的方面,我国设计生产的数字示波器价格都比较贵,示波器的检测频率越高,其价格更为明显,这让许多公司的科研实验室和高校电子实验室只退而求其次购买低端模拟示波器,使数字示波器的的发展受到了不好的影响。
价格便宜,使用简单,不容易出故障的一些特点,可以让国内广大高校师生与小微企业放心方便的使用是设计的基本出发点与最终落脚点,方便移动的数字示波器非常有意义。
针对上述的情况描述,本次设计目标设计出一款具有实际使用价值,在经济性、可靠性、可操作性等方面都具有优异性能的数字示波器,能够为我国新时代数字示波器的实践与普及做出重大贡献。
1.2国内外研究状况
数字式示波器的发展从历史进程中经历了三个时间段,第一个时间段是英国一家公司生产出来了第一台数字示波器,这是标志着数字示波器诞生的阶段,此时的数字处理技术不成熟加上辅助电路设备的跟不上,数字示波器的采样频率只能达到20MSa/s,采样的宽带也是只有20MHz之下,使用体验非常差劲。
在20世纪80年代数字示波器又进入一个飞速发展的阶段,得到数字电路技术的支持,数字示波器的记录长度和取样率多得到了飞速的进步,使得科研人员和学校师生对它的使用率也大大提升,在示波器的市场中的占有率也在逐渐增加。
数字示波器这个时候的大部分的高性能带宽一般都达到了100MHz左右,使得他快速发展在市场占有主导地位,在未来使用率一定很高。
步入21世纪后,我国科技发展取得了长足进步,对数字技术和单片机技术的不断提升,使得目前生产的示波器在一键自动读数的功能也是非常完美实现,光标可以测量出各种波形变化,数字示波器对电信号的测量和波形分析的性能达到了原来的几十倍。
如现在在教学方面使用比较多的北京普源示波器更新产品的速度特别快,到目前推出新的示波器也是越来越多,它以优越的功能性可以媲美日本国家生产的相同产品。
随着国产数字示波器的功能逐渐强大以及小巧便捷的优势,打破了国外大型示波器企业垄断市场的困境,弥补了国内中低端市场数字示波器的紧缺。
在未来的时候数字示波器的在实际的应用范围会越来越广泛,比如手机调试、计算机检测、汽车电子生产企业科研实验、大学的研究实验室以及航空航天国防检测等等。
其功能也会越来越强大,比如全部把液晶显示屏改为触摸屏,能够触摸控制,在检测电信号的波形上可以采用无线接收,减小有线接收带来的麻烦。
1.3研究工作的应用分析
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- 基于 STM32 数字 示波器 设计