基于STM32的数字示波器
基于STM32单片机的电波钟设计

间数 据 , 从 而 在 液 晶 显 示 器 上 显示 完 整 时 间 。 系 统采 用太 阳 能 系统 供 电 , 能够输出稳定的恒压电源 , 附加 秒 表 计 时 器 、
倒 数 计 时器 与信 号 强 度 检 测 , 经 5个 独 立按 键控 制 实 现 相 关 控 制 功 能 。 整 个 系 统 使 用 AG C提 高 信 噪 比 , 显 示 信 号 强 度, 并在此基础上尽可能降低整机能耗 , 从 而 提 高 供 电续 航 能 力 。天 线 性 能 是 影 响 电波 钟 系 统 的重 要 性 能 , 当场 强 为 1 . 0 mV / m时 , 工作 状 态 优 良 , 时码信号十分清析 ; 当场 强 为 0 . 5 mV/ m 时, 工 作 状 态 正 常 。选 频 放 大 模 块 测 试 显 示 系 统 整 体 的灵 敏 度 较 高 , 显示模块的测试数据显示通过定时关闭背光能有效降低功耗 。
电
子
测
量
技
术
第 3 8卷 第 6期
2 0 1 5年 6月
ELECTR0Nl C M EA S UREM ENT TECH N0L0GY
基于 S T M3 2单 片 机 的 电 波 钟 设 计
赵 亚范 王 坤 杨 帆 汪 兴 海
( 1 . 海 军航 空 工程 学 院 基 础 实验 部 烟 台 2 6 4 0 0 1 ; 2 . 海 军航 空 工 程 学 院 基 础部 烟 台 2 6 4 0 0 1 ) 摘 要 :电 波 钟 系 统 以 S T M3 2为 控制 核 心 , 通 过 自制 磁 棒 天 线 接 收 中 国 码 , 经 选 频 放 大 以及 单 片 机 解 码 得 到 实 时 时
Zha o Ya f an Wa ng Kun Ya ng Fa n Wa ng Xi ng ha i
嵌入式数字存储示波器设计

嵌入式数字存储示波器设计程志强1,汪思静1,杨杰1,魏磊2(1.武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081;2.武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北武汉430081)摘要:提出了一种基于FPGA 和STM32的嵌入式数字存储示波器设计,以STM32为控制核心,FPGA 作为数据采集和处理模块,完成了对外部信号的采集和传输,实现了存储示波器数据处理和显示的功能。
关键词:STM32;FPGA ;数据采集;数据显示中图分类号:TP368文献标识码:A文章编号:1674-6236(2013)02-0162-03A design for embedded digital storage oscilloscopeCHENG Zhi -qiang 1,WANG Si -jing 1,YANG Jie 1,WEI Lei 2(1.College of Information Science and Engineering ,Wuhan University of Science and Technology ,Wuhan 430081,China ;2.School of Automobile and Traffic Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China )Abstract:This paper introduces a designing method for embedded digital storage oscilloscope based on FPGA and STM32,STM32is used as the controlling core and FPGA is used as the module of data acquisition and processing.The design completes the collection and transmission of external signal and achieves the data processing and showing on embedded digital storage oscilloscope.Key words:STM32;FPGA ;data collection ;data showing收稿日期:2012-09-19稿件编号:201209135作者简介:程志强(1988—),男,湖北武汉人,硕士研究生。
(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。
STM32 波形采集、存储与回放

波形采集、存储与回放系统设计摘要本设计是基于数字示波器的原理,以STM32-cortex-m3作为控制芯片,把波形采集分为A、B两个通道,对A通道的输入信号进行衰减,对B通道的输入信号进行放大,然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样,方式为上升沿内触发,可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示,以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示,并具有掉电存储功能。
由信号采集、数据处理、波形显示,控制面板等功能模块组成,整个系统分成A/D转换部分、D/A转换部分、波形存储部分、键盘输入控制四大部分,系统操作简便,输出波形可以在示波器输出显示,此存储示波器即具有一般示波器实时采样实时显示的功能,又可以对某段波形进行即时存储和连续回放显示,且界面友好,达到了较好的性能指标。
具体设计原理以及过程在下面章节中详细说明。
关键字:STM32、波形采集、波形存储、波形回放AbstractThe design is based on the principle of digital oscilloscope, withSTM32-cortex-m3 as the control chip, the waveform acquisition is divided into A, B two channel, the A channel input signal attenuation on B channel, the input signal is amplified, then using the internal integration of high-speed AD on real time data sampling, as rising edge trigger, can achieve waveform of single and multiple triggers the storage and playback and display, frequency, cycle, peak to peak value measurement and display, and power failure memory function. The signal acquisition, data processing, waveform display, the control panel and other functional modules, the system is divided into A/D transformation, D/A converting part, waveform storage, keyboard input control system four parts, simple operation, the output waveform can be output in the oscilloscope display, this storage oscilloscope namely has the common oscilloscope real-time sampling real time display function, can be a real-time storage and continuous playback waveform display, and friendly interface, has achieved good performance. The design principle and process are described in detail in the following sections.Keywords: STM32, waveform acquisition, storage, waveform waveform playback模拟路灯控制系统设计目录一、总体方案思路及其设计 (4)1.1、采样方式 (4)1.2、双踪示波器显示方式 (5)1.3、控制部分方案的设计 (5)1.4、显示方式 (5)二、系统理论分析与功能模块设计 (5)2.1 、最小系统及A/D,D/A电路 (5)2. 2、单元电路 (6)三、软件设计....................................................................................................错误!未定义书签。
STM32的数字示波器设计

STM32的数字示波器设计示波器的设计分为硬件设计和软件设计两部分。
示波器的控制核心采用ARM9,由于STM32芯片里有自带的AD,采样速率最高为500KSPS,分辨率为10位,供电电压为3.3V,基本上能满足本设计要求,显示部分用3.2寸TFTLCD (分辨率:320*240)模块。
软件部分采用C语言进行设计,设计环境为Keil。
硬件总体结构该设计采用模块化的设计方法,根据系统功能把整个系统分成不同的具有特定功能的模块,硬件整体框图如下图所示。
该示波器由4部分电路构成,分别是:(1)输入程控放大衰减电路;(2)极性转换电路;(3)AD转换电路;(4)显示控制电路;(5)按键控制电路;整体设计思路是:信号从探头输入,进入程控放大衰减电路进行放大衰减,程控放大器对电压大的信号进行衰减,对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围,经过处理后信号进入极性转换电路进行电平调整成0—3.3V电压,因为被测信号可能是交流信号,而AD只能测量正极性电信号,经调整后送入AD 转换电器对信号进行采样,采样所得数据送入LCD显示,这样实现了波形的显示。
按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小,同时也可以改变采样间隔,以测量更大频率范围的信号。
STM32处理器介绍STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。
增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。
两个系列都内置32K 到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。
时钟频率72MHz 时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品。
本设计所用的STM32F103VCT6集成的片上功能如下:(1) 1.2v内核供电,1.8V/2.5V/3.3/V存储器供电,3.3V外部I/O供电(2)外部存储控制器(3)(3) LCD 控制器(4) 4通道DNA并有外部请求引脚(5) 3通道UART(6) 2通道SPI(7) 1通道IIC总线接口1通道IIS总线接口(8) AC’97编解码器接口(9) 兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版(10) 2通道USB主机1通道USB设备(11) 4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器(12) 8通道10位ADC和触摸屏接口(13) 80个通用I/O和24通道外部中断源LCD显示介绍LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称,LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,通过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。
用STM32内置的ADC实现数字示波器

用STM32内置的高速ADC实现简易示波器2010-06-22 00:38:32| 分类:STM32 | 标签:|字号大中小订阅这几周一直在埋头学习STM32,在论坛上学到了不少知识,得到了大家的帮助,这里衷心的向大家表示感谢,尤其是特别要感谢论坛上GRANT_JX大大:)正是有幸得到了他热心相赠的STM32F103VB芯片以及评估版的PCB,我才能够顺利开展我的STM32学习之旅啊。
经过一段时间的学习实验终于对STM32有了点初步的了解,有点入门了,呵呵。
并汇报下几周来学习STM32的小作品:用STM32内置的1MspsADC进行数据采样,并通过ENC28J60以太网接口发送到PC上波形显示,实现了低频数据采集及简易示波器功能。
刚刚初步实验有所收获,高兴啊,呵呵,特地帖上来跟大家分享下:)做一个数字采样示波器一直是我长久以来的愿望,不过毕竟这个目标难度比较大,涉及的方面实在太多,模拟前端电路、高速ADC、单片机、CPLD/FPGA、通讯、上位机程序、数据处理等等,不是一下子就能成的,慢慢一步步来呗,呵呵,好歹有个目标,一直在学习各方面的知识,也有动力:)由于高速ADC涉及到采样后的数据存储问题,大量的数据涌入使得单片机无法承受,因此通常需要用外部高速RAM加CPLD配合,或者干脆用大容量的FPGA做数据存储处理等,然后通知单片机将数据发送出去。
这部分实在是难度比较大,电路非常复杂,自己是有心无力啊,还得慢慢地技术积累。
正好ST新推出市场的以CORTEX-M3为核心的STM32,内部集成了2个1Msps 12bit的独立ADC,并且内部高达72MHZ的主频,高达1.25DMIPS/MHZ 的处理速度,高速的DMA传输功能,灵活强大的4个TIMER等等,这些真是非常有吸引力,何不用它来实现一个低频的数字示波器功能呢,我的目标是暂时只要定量定性地分析20KHZ以下的低频信号就行了,目标不高吧,用STM32可以方便地实现,等有了一定经验之后慢慢再用FPGA和高速ADC搞个100Msps 采样的示波器!说来也真是幸运,得到了GRANT兄相赠的STM32F103VB以及评估版的电路板,这些日子一直在学习STM32,不断地做实验,也算是稍微有点入门了,真是了解越多越喜欢这个芯片,呵呵。
stm32数字带通滤波例程

stm32数字带通滤波例程STM32是一款广泛使用的嵌入式微控制器系列,其具有强大的处理能力和丰富的外设接口,适用于各种应用领域。
数字带通滤波是一种常见的信号处理技术,可以用于滤除不需要的频率成分,保留感兴趣的频率范围内的信号。
本文将介绍如何在STM32上实现数字带通滤波的例程。
我们需要了解数字带通滤波的原理。
数字滤波器是一种将输入信号转换为输出信号的系统,可以根据不同的滤波特性对信号进行处理。
带通滤波器是一种能够通过某个频率范围内的信号,而抑制其他频率范围的信号的滤波器。
在数字领域中,常用的数字带通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等。
在STM32上实现数字带通滤波的例程,我们可以使用STM32提供的库函数和外设来实现。
首先,我们需要配置ADC(模数转换器)来获取输入信号。
ADC是一种将模拟信号转换为数字信号的外设,可以将输入信号转换为数字形式的数据。
在配置ADC时,我们需要设置采样频率和采样精度等参数,以满足实际应用的需求。
接下来,我们需要配置DAC(数模转换器)来输出滤波后的信号。
DAC是一种将数字信号转换为模拟信号的外设,可以将数字形式的数据转换为模拟信号输出。
在配置DAC时,我们需要设置输出的电压范围和输出的采样频率等参数,以满足实际应用的需求。
在配置好ADC和DAC之后,我们需要使用数字滤波算法对输入信号进行滤波处理。
常用的数字滤波算法有FIR滤波器和IIR滤波器等。
FIR滤波器是一种线性相位滤波器,其滤波特性可以由滤波器的系数来确定。
IIR滤波器是一种非线性相位滤波器,其滤波特性可以由滤波器的差分方程来确定。
根据实际应用的需求,我们可以选择合适的滤波算法来实现数字带通滤波。
在实现数字带通滤波的过程中,我们需要注意一些问题。
首先,滤波器的设计需要根据实际应用的需求来确定滤波器的参数,包括截止频率、带宽等。
其次,滤波器的性能会受到采样频率和采样精度等因素的影响,我们需要根据实际应用的需求来确定这些参数。
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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。
此外,信号传输在现代工程中是很
重要的一个技术环节,通常使用多芯电缆将模拟信号和数字信号独立多线传输。
但在信号传输中,数字信号将对模拟信号产生干扰,目前采用的解决方法是可以
设计这样一个系统:利用单片机来实现模拟信号和数字信号在单线中的混合传输。
而这其中的测试和调试就要求示波器必须能够对数字信号和模拟信号同时进行分
析和显示
研究意义
有关专家指出,在今后几年中,高速数据系统的设计和开发还将面临着一个
非常重要的发展趋势,这就是不论是开发未来的手机、计算机系统还是高速通信
系统,用户会更加倾向于同时使用一台示波器和一台频谱分析仪,来同时从不同
的角度全方位地捕获和分析系统中的信号,从而解决来源于不同角度的问题。
今后市场的发展让示波器需要面对更多的应用,因此示波器的多功能集成对于测
试供应商来说更为重要。
2.1研究内容
示波器采用的芯片为型号STM32F103RCT6,可以同时读取两个通道信号的频率和幅值,采用1.8英寸的TFT屏将两个通道的电压波形分别显示在TFT屏上,并且可以通过按键选择采样频率、控制屏幕的暂停、截取屏幕内容,使用旋转编码器旋钮控制波形的宽度和高度。
还具有将波形信息保存在外置SD卡的功能。
此外示波器还具有简易的单通道信号发生器功能,能够发生基本的方波,正弦波,和三角波,并且可由用户进行频率和幅值的调整。
2.2项目特色及创新点
1、以STM32F103RCT6为示波器核心,此芯片自带3个12位ADC通道,2个基本定时器,4个通用定时器,2个高级定时器和众多丰富接口,一颗芯片即可满足示波器的基本功能。
2、采用1.8英寸的RGB全彩TFT屏作为波形数据显示界面,由于TFT液晶显示屏每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新亮点。
因此,TFT液晶屏画质高而且不会闪烁,把眼睛疲劳降到很低。
3、采用按键和编码器旋钮作为人机交互通道,直观,方便,易于使用。
4、采用18650锂电池作为示波器供电,提高实现示波器的便携性,同时将示波器体积进一步压缩,做到可以将示波器装进口袋,随时随地观看信号波形。
5、具有屏幕截图功能,一键保存屏幕上的信号波形到SD卡中,可以通过交互菜单,选择需要回放、删除的波形。
亦可将SD卡插到电脑上,通过电脑观察保存的信号波形。
6、内置数学运算功能,可对波形进行基本的加、减、乘、除数学运算,还可以对波形进行FFT变换,方便用户使用。
3.2技术路线
硬件系统设计
本系统设计以STM32F103RCT6为核心。
此核心自带三路12位独立模数转换器,还带有Cortex-M3处理器内核。
模数转换器是数据采集系统的核心关键部件之一,它是数据处理的第一步,它将模拟信号进行数字化,决定了系统的采样率、带宽等重要指标。
Cortex-M3 内核和DSP 库的强大数据处理能力对系统进行控制,完成数据的采集、控制、缓存、处理、显示等功能。
两路信号通过信号调理通路,分别进入两个 AD 模数转换器接口。
经过数字化的信号送入 FPGA 的 FIFO 中进行缓存,经过 DSP 和 FPGA 进行处理后存入 SDRAM 中,需要显示的信号通过软件驱动接口送到 TFT显示。
软件系统设计
程序在启动后需要进行一系列的初始化。
比如初始化 SDRAM,初始化 DSP的各个寄存器,初始化示波器设置,从 FLASH 芯片里面读出字库,字符索引表等等,之后显示开机画面,具体初始化的步骤如图2所示:
图2 程序启动初始化流程
系统的软件设计必须考虑到系统的整体性能,系统整体被划分为许多模块:垂直模块、水平模块、采集模块、触发模块、光标模块、参数测量和系统功能模块等等,所以必须先设计出一个嵌入式的框架,这个框架能够及时对外界的信息做出反应,能够充分将硬件系统的效能发挥出来,保持整个系统高效运转。
系统软件的流程如图3所示:
图3 系统流程图
实现设计中使用语言是 C 语言,仪器总体软件架构上必须实现良好的流程,以确保以后增加或删减模块功能时对 Cortex-M3主控制器的程序改动降为最小,且模块控制
程序之间保证应相当的独立性。
参考文献:
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[5]狄飞.基于FPGA与STM32的手持式数字示波器设计[D].西南科技大学,2018
项目名称:宿州学院第十七届大学生科研项目项目编号:ZCXM22-274
“宿州学院大学生创新创业计划”
项目名称:宿州学院第十七届大学生科研项目项目编号:ZCXM22-274
“宿州学院大学生创新创业计划”。