基于STM32的便携式示波器的设计
基于STM32的便携式示波器的设计
基于STM32的便携式示波器的设计本设计是一种简易数字示波器，以STM32单片机作为控制核心，经过按键设置相应档位后，被测信号经过与处理电路、A/D转换电路、采样电路后再经过数据处理最后显示实时波形。
测试结果表明本课题设计的便携式示波器系统稳定、波形清晰、可靠性高，而且本课题设计的便携式示波器成本低，具有很高的实用价值。
标签：便携式示波器；STM32；预处理电路；A/D转换；实时采样引言示波器的应用与日俱增。
对硬件开发来说，测量信号的幅度、频率等信息都离不开示波器，但是对于非盈利的教学组织和广大电子爱好者来说高精度的示波器非常昂贵[1]。
为满足众多电子设计爱好者由于高精度示波器昂贵的价格所带来的困扰，设计了一种基于STM32的便携式示波器。
1 便携式数字示波器的工作原理本设计硬件电路部分由信号调理电路、主控芯片、按键选择电路组成，显示部分为LCD液晶显示电路。
本设计以STM32为控制核心，首先将被测信号离散化，之后将离散数据暂存于FIFO中，单片机从FIFO中读取数据，然后经过一系列数据处理将数据输出在LCD显示器上，实现被测信号的波形显示。
2 硬件设计2.1 前端信号的处理本模块具有两大功能，一是通过拨码开关切换测试档位；二是信号波形的处理。
被测信号分为两种：一种是直流信号，另一种是交流信号。
对于选择直流信号还是交流信号是通过拨码开关进行选择的。
首先，判定信号是直流还是交流；然后通过调整拨码开关将示波器测试模式调整至合适测试档位。
测量交流信号时，信号经过电容进入模拟通道；测量直流信号时，信号直接进入模拟通道。
信号波形处理电路主要由信号抬升电路和阻抗变换电路两部分组成。
信号抬升电路作用是使信号在垂直方向上处于A/D转换器的输入范围[3]。
但STM32属于数字器件，不能直接对模拟信号进行处理，所以需要对信号进行离散化处理[4]。
2.2 信号的采集信号的采集部分采用BB公司的8位AD，是本设计的核心部分，经过AD 采集的数据不是直接发送至MCU，而是首先发送到AD与MCU之间的FIFO，以便起到数据缓冲的作用。
基于STM32的数字示波器
基于STM32的数字示波器摘要本设计是基于STM32F103系列MCU的便携数字示波器，其主控芯片为STM32F103RCT6，使用由主控芯片的片上ADC外设将模拟量转换为数字量，通过DMA进行数据传输，由锂电池进行供电，1.8寸TFT屏将波形显示给使用者，并使用按键及旋钮进行波形切换显示。
本设计具有方便携带和成本低的特点，具有实际使用价值。
关键词:STM32F103；便携示波器；TFT屏；1.1设计背景、研究目的和意义设计背景数字示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具。
随着科技及市场需求的快速发展，工程师们需要的工具，迅速准确地解决面临的测量挑战。
作为工程师的眼睛，数字示波器在迎接当前棘手的测量挑战中至关重要。
随着电子工业的持续高速发展，信息技术产品的智能化、网络化以及集成化程度逐步提高以及半导体、5G、人工智能、新能源、航天航空及国防等行业驱动，数字示波器具有良好的发展前景。
根据《2022-2027年中国示波器行业市场发展现状及投资前景展望报告》的数据显示，数字示波器在2020的市场规模达到18.02亿美元，在2024年将达到21.67亿美元，2019年至2024的市场需求将按照4.56%的年均复合增长率增长。
而目前示波器的主要供应国和地区有美国、日本、荷兰、韩国、中国等。
从全球市场销量来看，三大厂商泰克、安捷伦和力科垄断了大部分市场份额。
面对如此庞大的市场，世界以及中国本土示波器制造商一方面增强中国市场的进军力度，另一方面也紧贴市场的需求，最大程度的满足用户的实际使用需求。
目前新的技术应用越来越多，测试要求也越来越高，谁能不断满足用户不断变化的测试需求，谁就能赢得市场。
研究目的在很多生产领域，数字产品离不开模拟产品的配合，各种新型应用对模拟产品提出了新要求，同时也影响着模拟产品的发展方向。
以目前市场热点5G手机为例，实数字算法问题早已解决,电源待机时间、声音效果、背光等还不能满足用户的需求，而这些都属于模拟技术的范畴。
(完整word版)基于STM32的示波器的设计开题报告
开题报告:1。
本课题研究的目的、意义：随着电子行业的发展，示波器在实际生活生产中占据的地位越来越重要，其实用之广泛和发展速度之快都远远超过其他测量仪器，已经广泛应用于国防、科研、学校以及工农商业等各个领域和部门。
而在由芯片控制的数字示波器已经逐步成为示波器市场上的主要产品。
目前国内市场上出现的高精度数字示波器普遍存在着价格昂贵、不便于户外的测量等等缺点。
本课题研究的意义是通过本课题的研究，能够开发出一款价格较低,功能较齐全、体积较小而又不影响测量精度的手持式数字示波器，以求弥补国内市场在这方面的空缺。
本课题采用STM32为主控芯片，采用LCD液晶屏作为显示设备，通过外部A/D对输入信号采集和处理，最终将波形信息显示在液晶屏上，以此完成一款手持式数字示波器的设计。
使用单片机是本专业学生需要掌握的一项基本技能,本课题的主要目的是通过对单片机的应用,进一步加深单片机硬件电路的连接以及软件的编程。
可以达到学以致用，把理论与实践相结合，学会如何应用自己的所学的知识，学会在设计的过程中发现问题、解决问题的能力，掌握设计的技巧，为以后工作打下基础，并完成一个能够基本满足需求的手持式数字示波器。
2.国内外研究现状数字示波器经过多年的飞速发展,其自身的各种性能、功能和价格已经完全可与模示波器相媲美,而且集捕获、显示、测盘、分析、存储于一体。
它的实时带宽已达2GHz,测量精度Y轴达土1％~十2％、X轴达十0。
01％.这种示波器显示屏幕一般比模拟示波器显示屏幕要大,通常为7英寸和9英寸。
彩显CRT数字示波器价格下跌,过去普遍用于1GHz示波器,现已开始用于40MHz 的数字示波器。
过去独占示波器鳌头约50年的模拟示波器虽也有很大进步，但还是退出了长期一统示波器天下的局面.经过较量之后，带宽1GHz的模拟示波器已全部让给等效和实时采样数字示波器,10MHz～500MHz也已基本让给了实时采样数字示波器,只有在100MHz以下的示波器中大约还能占到近一半的份额。
基于STM32的手持示波器设计
基于STM32的手持示波器设计随着科技的不断发展，电子技术在各个领域得到了广泛的应用。
在电子领域中，示波器是一种用于显示电子信号的仪器，它能够将电子信号转换成可视化的波形，并且能够从中获取有用的信息。
在电子工程中，示波器是一种非常重要的测量仪器，它可以用于信号的检测、测量和分析。
随着技术的进步，传统的示波器已经不能满足人们对于便携性和功能性的需求，因此基于嵌入式系统的手持示波器成为了电子工程师们的新宠。
本文将介绍一种基于STM32的手持示波器设计方案。
一、设计背景传统的示波器通常是大型台式仪器，体积庞大、移动性差，而且往往需要电源支持。
这对于需要频繁移动的电子工程师来说是一个不便。
基于嵌入式系统的手持示波器成为了一个解决方案。
STM32是意法半导体推出的一款32位的嵌入式微控制器，它具有丰富的外设资源和强大的计算能力，非常适合用于手持示波器的设计。
基于STM32的手持示波器可以实现小巧便携、低功耗、高性能的特点，因此受到了广泛的关注。
二、设计方案1. 系统架构基于STM32的手持示波器主要由硬件和软件两部分组成。
硬件包括主控芯片、显示屏、按键、外部触发和输入端口等，软件包括嵌入式系统固件和上位机软件。
2. 主控芯片选择在手持示波器中，主控芯片承担着控制和数据处理的任务，因此选择一款性能强劲的主控芯片非常重要。
STM32系列微控制器具有丰富的外设资源和强大的计算能力，非常适合用于手持示波器的设计。
可以根据具体需求选择不同型号的STM32芯片，如F1系列、F4系列或者F7系列等。
3. 显示屏选择手持示波器的显示屏需求对显示效果和功耗都有较高的要求。
常见的选择有TFT彩色显示屏和OLED显示屏。
TFT彩色显示屏具有色彩丰富、显示效果好的特点，可以显示更加细致的波形；而OLED显示屏则具有低功耗和高对比度的特点，适合用于便携设备。
根据具体需求选择合适的显示屏。
4. 输入端口设计手持示波器需要能够接收外部的模拟信号，并将其转化成数字信号进行处理和显示。
基于STM32的便携式示波器及设计研究
基于 STM32的便携式示波器及设计研究摘要：基于STM32的便携式示波器能在优化系统操控效果的同时，降低项目成本，具有重要的研究和推广价值。
本文分析了设备组成，并从硬件设计、软件设计两个方面对具体设计方案展开讨论。
关键词：STM32；便携式示波器；组成；设计方案伴随着嵌入式数字示波器的全面发展，基于示波器完成测量运算和分析工作的效率也在提升，对STM32为控制核心的便携式示波器予以研究，无论是应用性能还是数据处理能力都更具优势。
一、基于STM32的便携式示波器组成基于STM32内部定时器资源作为整个示波器A/D采样触发器，能减少系统复杂度的基础上提升数据收集和处理的灵活度。
主要组成结构如下：1）显示模块，3.2寸TFT液晶。
2）信号处理模块，在信号进入设备后，经过阻容衰减、阻抗变换、电平移位、程控增益、低通滤波等完成信号的处理。
3）电源管理模块。
4）微处理器模块，使用STM32F微处理器，对A/D进行采样频率控制，实现DMA数据输送和波形重建[1]。
二、基于STM32的便携式示波器设计方案（一）硬件设计1.信号调理电路在整个便携式示波器中，输入信号无法直接完成ADC的采样工作，此时，要利用线性处理的方式对原始信号相位情况和幅度情况予以控制，因此，由阻容衰减电路、阻抗变换电路、电平移位电路、程控增益电路和低通滤波电路组成的前级信号调理电路至关重要。
其中，阻容衰减电路，由补偿电容结构和分压电阻网络构成，能结合相应要求补偿信号。
而阻抗变换电路，借助对应的元件避免信号在电压作用下出现波形失真等现象，本文选取的是OPA656集成元件。
另外，程控增益电路，选取CD4051BC继电器，能有效维持电流控制。
2.触发电路基于STM32的便携式示波器在触发过程中，定时器触发、外部信号触发以及软件触发是较为常见的方式，其中，定时器触发和软件触发相对应，前者采取的是周期性采样信号、后者采取的是非周期性采样信号，而外部信号触发则应用的是特定的采集信号。
基于STM32的手持示波器设计
基于STM32的手持示波器设计1. 引言1.1 背景介绍传统的示波器通常体积庞大、价格昂贵，不便携，限制了其在现场调试和实验等应用方面的灵活性和便利性。
研发一款基于STM32微控制器的手持示波器显得非常必要和重要。
通过结合STM32微控制器的高性能和灵活性，设计一款小巧便携的手持示波器，可以满足工程师们在不同场合的测量需求，提高工作效率。
基于STM32的手持示波器设计将成为电子测量仪器领域的一项重要突破，将为电子工程师们提供更多便利和可能，有望成为未来电子工程领域的重要工具之一。
1.2 研究意义研究基于STM32的手持示波器设计的意义在于，可以提高示波器的性能和功能，满足不同领域对示波器的需求。
通过对STM32微控制器进行深入研究和应用，可以实现更高的采样率、更灵敏的触发功能、更丰富的波形显示模式等功能，使手持示波器在电子、通信、汽车等领域的应用更加广泛和深入。
基于STM32的手持示波器设计还可以推动嵌入式系统的发展和普及，促进科技创新和产业发展。
通过对软硬件设计的深入研究和优化，可以提高示波器的稳定性和可靠性，提升用户体验，推动示波器技术的进步和应用。
研究基于STM32的手持示波器设计具有重要的意义和价值。
2. 正文2.1 STM32微控制器概述STM32微控制器是由意法半导体公司推出的一系列32位ARM Cortex-M微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。
STM32微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设和灵活的扩展性等特点，被广泛应用于工业控制、通信设备、消费类电子产品等领域。
STM32微控制器采用ARM Cortex-M内核，提供了不同系列和型号以满足不同应用需求。
STM32F系列主要针对高性能应用，配备了丰富的外设、高速嵌入式存储器和先进的通信接口；而STM32L系列则专注于低功耗应用，具有优秀的低功耗特性和封装形式。
在设计基于STM32的手持示波器时，选择合适的STM32微控制器型号非常重要。
基于STM32的手持示波器设计
基于STM32的手持示波器设计随着科技的不断进步，示波器已成为电子工程师等专业人士的必备工具之一。
在实际的工程应用中，一款好的示波器能够大大提高工程师工作的效率和精度。
随着嵌入式系统的不断发展，嵌入式示波器已成为越来越多人的选择。
本文将介绍一款基于STM32的手持示波器的设计。
该示波器具有以下几个特点：1.小巧便携：该示波器为手持式设计，体积小、重量轻，方便携带。
2.高精度：该示波器采用STM32芯片作为核心，具有高精度和高稳定性，可适应各种复杂的实际工程环境。
3.易于使用：该示波器使用简单，不需要专业的培训就能操作。
下面将对该手持示波器的设计进行介绍。
一、系统设计该示波器主要由信号采集模块、信号处理模块和显示模块组成。
1.信号采集模块该模块主要负责采集外部信号，并将采集到的信号传输到信号处理模块。
信号采集模块使用的是高精度ADC芯片，采集速率和有效位数能够满足实际应用需求。
该模块主要负责处理采集到的信号，提取信号的各种特征，并对信号进行分析和处理。
信号处理模块使用的是STM32芯片，该芯片具有高速运算和高精度控制的特点，可以满足复杂的信号处理需求。
3.显示模块该模块主要负责将处理过的信号以波形图的形式显示出来，供用户观察。
显示模块使用的是高分辨率LCD屏幕，可以清晰地显示波形图像。
二、硬件设计1.电源部分该示波器使用的是可充电电池供电，电池容量为2000mAh，可满足长时间使用需求。
为了保证电池的寿命和安全性，电源部分设计了充电和保护电路。
该模块主要由采样电路和ADC芯片组成。
采样电路使用的是高速运算放大器和分压电路，可以同时采集正负信号。
ADC芯片采用的是高精度12位ADC芯片，采样速率为1Msps。
该模块采用的是STM32F407VG系列芯片，具有高性能和低功耗的特点。
为了保证芯片的稳定性，设计了必要的时钟电路和电源滤波电路。
该示波器采用的是2.8英寸TFT液晶屏幕，分辨率为320*240。
基于STM32的手持示波器设计
基于STM32的手持示波器设计
手持示波器是一种便携式的测量仪器，具有示波器的基本功能，并具有便携、易于携带和操作的特点。
本文基于STM32单片机，设计一个基于STM32的手持示波器。
首先是硬件设计部分。
手持示波器的核心是使用STM32单片机作为控制器，它具有高性能和低功耗的特点。
在硬件设计中，我们需要设计一个合适的电路板，并选用合适的传感器和器件。
电路板上需要包含STM32单片机，LCD显示屏、触摸屏、ADC芯片等，以实现示波器的基本功能。
接下来是软件设计部分。
软件设计部分主要包括嵌入式软件和PC端软件。
嵌入式软件是在STM32单片机上运行的程序，主要负责数据的采集和处理，以及控制LCD显示屏和触摸屏的功能。
PC端软件用于接收和处理从手持示波器传输过来的数据，并以图像的形式显示出来。
最后是整体功能测试。
在整体功能测试中，需要将嵌入式软件程序烧录到STM32单片机上，并将电路板与LCD显示屏和触摸屏连接起来。
然后，通过采集和处理模拟信号，将数据传输到PC端软件上，并以图像的形式显示出来。
在测试过程中，需要验证手持示波器是否能够正常采集和处理信号，并能够准确地显示出来。
基于STM32的手持示波器设计包括硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计主要涉及电路板的设计和选用合适的传感器和器件；软件设计主要包括嵌入式软件和PC端软件的编写；最后还需要进行整体功能测试，验证手持示波器是否能够正常工作。
这样设计出的手持示波器具有便携、易于携带和操作的特点，适合在各种场合进行信号测量和分析。
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２ ０ １ ７ 年 第１ ２ 期Ｉ 科技创新与应用
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的便携 式示波器 的设 计
刘 东 曾仕 鹏 刘 雷敬
（ 西华大学 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９ ） 摘 要： 本设计是一种 简易为控制核心 ， 经过按键设置相应档位后 ， 被测信号经过 与处理 电路、
保障了 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ和 Ａ Ｄ的 时钟 同 步 。 示波器 的应用与 日俱增。 对硬件开发来说 ， 测量信号 的幅度 、 频 ２ ＿ ３液 晶显 示 率等信息都离不开示波器 ， 但是对 于非盈利的教学组织和广大电子 本 设 计 的 波 形 显 示 模 块 采 用 ８位 并 行 数 据 处理 的 ２ ． ４寸 Ｌ Ｃ Ｄ 爱好者来说高精度的示波器非常 昂贵［ １ 】 。为满足众多 电子设 计爱好 显示屏 ， 时域分量体现在横轴上 ， 幅值体 现在纵轴上 。液晶屏有 ４ 者 由于高精度示波器 昂贵的价格所 带来 的困扰 ，设计 了一种基 于 个 编 程端 口： Ｒ Ｓ 、 Ｒ Ｗ、 Ｅ Ｎ和 Ｐ ｓ Ｂ 。 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的便 携 式 示 波器 。 ２ ． ４按 键 电 路 １便携式数字示波器 的工作原理 设 置了 １ 个按键控制波形 的 Ｉ ｌ ｌ ｎ和 ｓ ｔ ｏ ｐ ， ２ 个 独 立 按 键 设 置 幅 本 设 计 硬 件 电路 部 分 由信 号 调 理 电 路 、 主控 芯 片 、 按 键 选 择 电 值和时间轴的大小 ， 当 ＭＣ Ｕ检测到按键被按下时 ， 软件 中相应 的参 路组成 ， 显示部分为 Ｌ Ｃ Ｄ液 晶显示 电路 。 本 设计 以 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２为控 制 核 数 值会 发 生相 应 地 变化 ， 从 而改 变 了波 形 的大 小 。 心， 首先将被测信号离散化 ， 之后将离散数据暂存于 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ中 ， 单片 本 设计 横轴 方 向能够 设置 三档 扫描 速度 ： ｌ Ｏ ｕ ｓ ／ ｄ ｉ ｖ ， ２ ０ ｕ ｓ ／ ｄ ｉ ｖ ， 机从 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ中读取数据 ，然后经过一 系列数据处理将数 据输 出在 ４ ０ ｕ ｓ ／ ｄ ｉ ｖ ，纵 轴 方 向 能够 设 置 三档 垂直 灵 敏 度 ： １ ０ ｍ Ｖ ／ ｄ ｉ ｖ 、 ０ ． １ ｍ Ｖ、 Ｉ Ｖ ／ Ｌ Ｃ Ｄ显示器上 ， 实现被测信号的波形显示 。 ｄ ｉ ｖ ， 此外还可以设置 １ 倍、 ２ 倍、 ５倍的不 同档位 。 ２硬件设计 ３ 软件 部 分 ２ ． １前端信号的处理 ３ ． １流 程 图 的设 计 本模块具有两大功能 ， 一是通过拨码开关切换测试档位 ； 二是 总体 设 计 流程 图 如 图 １ 所示 。 信号波形的处理 。 ３ ． ２ 测 量频 率 流程 图 被测信号分为两种 ： 一种是直流信号 ， 另一种是交流信号。 对于 本设计采用计数法测量频率 。 基本思想就是利用计数器累加的 选择直流信号还是交流信号是通过拨码开关进行选择的。首先 ， 判 方法 ， 测量单 位时间内被测 信号 的上升沿 数量 ， 将 １ ｓ 等分成 ２ ０ 个 定信号是直流还是交流 ； 然后通过调整拨码开关将示波器测试模式 ５ ０ ｍｓ ， 防止 计 数器 产 生 溢 出 ， 测 出信号 频 率 。 调整至合适测试档位 。测量交流信号时 ， 信号经过 电容进入模 拟通 ３ － ３测试 结 果 道； 测量直流信号时 ， 信号直接进入模拟通道。 测 试 方 式如 下 ： 信号 波形处理 电路 主要 由信号抬升电路和阻抗变换 电路两部 （ １ ） 测试频率为 ３ Ｋ Ｈ Ｚ ， 幅值为 ３ ． ３ Ｖ的方波信号。 示波器输出波 分组成 。 信号抬升电路作用是使信号在垂直方 向上处于 Ａ ／ Ｄ转换器 形与实际波形基本相符。显示 幅值为 ３ ． ４ Ｖ， 频率大致为 ３ Ｋ Ｈ Ｚ 。（ ２ ） 的输入范 围［ ３ １ 。但 Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２属于数字器件 ， 不 能直接对模拟信号进行 测试频率为 １ ０ Ｋ Ｈ Ｚ， 幅值为 ５ Ｖ的正弦信号 。输出波形也与实际波 处理 ， 所 以需 要 对信 号 进 行 离散 化 处 理嗍 。 形相符 。显示幅值为 ５ ． １ ｖ， 频率大致为 １ ０ Ｋ Ｈ Ｚ 。两次测试结果均与 ２ ． ２信号的采集 被测信号基本相符 ， 误差较小。 信号的采集部分采用 Ｂ Ｂ公司 的 ８位 Ａ Ｄ，是本设计的核心部 ４ 结束 语 分， 经过 Ａ Ｄ采集的数据不是直接发送 至 ＭＣ Ｕ， 而是首先发送到 Ａ Ｄ 本 文 设计 的基 于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的便 携 式 数 字 示 波器 ，通 过 对 软 件 和 与 ＭＣ Ｕ之 间的 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ ，以便起 到数据缓 冲的作用 。而在 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ寻址 硬件 的优化 ， 经测 试可以达到所要求 的性能指标 ， 所设计 的便携式 时， 由于 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ没有地址线， 所以使用地址指针增减的方式来进行 寻 数 字 示 波器 运 行稳 定 、 可 靠 。此外 ， 该 数 字 示 波 器还 具 有 体积 小 、 易 址操作。 Ａ Ｄ和 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ 的 同步 时钟 均 来源 于 单 片机 的 Ａ Ｌ Ｅ引 脚 ， 这样 携 带 、 成本低、 易操 作 等优 点 。是 广 大 电子 爱好 者 的 福 音 。
参 考 文献
引 言
Ａ ／ Ｄ转换电路、 采样电路后再经过数据处理最后显示实时波形。测试结果表明本课题设计的便携式示波器系统稳定、 波形清晰、
可靠性高， 而且本课题设计 的便 携式示波器成本低 ， 具有很 高的实用价值。
关键词 ： 便 携 式 示波 器 ； Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ ； 预 处理 电路 ； Ｍ Ｄ转换 ； 实 时采样