基于STM32的示波器的设计开题报告
基于STM32的手持示波器设计
基于STM32的手持示波器设计本文将以STM32为基础设计手持示波器，从设计思路、电路连接、程序编写等方面进行详细介绍。
一、设计思路本文设计的手持示波器主要结构由STM32微处理器、液晶显示器、放大电路和电源电路组成。
设计主要思路如下：1. 液晶显示器：选用2.8英寸512x320分辨率的彩色液晶显示器，能够显示多种波形、电压等测试数据。
2. 放大电路：选用Op Amp放大电路，将被测电压信号放大，提高显示精度。
3. 电源电路：为了实现低功耗，采用锂电池电源供电，通过DC-DC电路将电池电压转换为合适的供电电压，并通过充电电路对电池进行充电。
4. 微处理器：选用STM32F103作为微处理器，具有强大的处理能力、丰富的接口以及支持多种通信协议等优点，能够满足多种测试需求。
二、电路连接手持示波器电路连接如下图所示：1. 液晶显示模块该模块主要由液晶显示器和触摸屏组成。
选用2.8英寸的512x320分辨率的TFT显示器和触摸屏，实现对波形图的显示和数据输入。
在STM32上设置相应引脚，将液晶显示模块、触摸屏模块与STM32进行连接。
2. 放大电路模块该模块主要由运放、电阻等组成，实现被测电压信号的放大，增加波形精度。
该模块主要由锂电池电路、DC-DC电路、充电电路等组成，保证整个系统的供电和充电功能。
4. STM32模块该模块主要由STM32F103RET6微处理器和外部存储器EEPROM、SD卡等组成，实现对数据的处理、存储和读取。
三、程序编写通过上述电路连接方式，根据硬件资源配置，开始对程序进行编写。
程序设计主要包括以下几个方面：2. 采集信号，并通过放大电路放大信号，将测量数据传输给STM32进行计算处理。
3. 实现波形的显示和放大、缩小等功能。
可根据实际需要选择显示模式，如模拟显示、FFT变换显示等。
4. 实现数据存储功能。
可以将测量数据存储在EEPROM或SD卡中，方便后续数据处理和分析。
基于STM32的便携式示波器的设计
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 。
基于STM32的简易数字示波器
山东科技大学课程设计报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：班级学号：学生姓名：指导教师：设计时间：小组成员：基于STM32的数字示波器设计-----------硬件方面设计摘要本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以ARM9[2]为控制核心数字示波器的设计。
包括前级电路处理，AD转换，波形处理，LCD显示灯模块。
前级电路处理包括程控放大衰减器，极性转换电路，过零比较器组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。
充分使用了Proteus Multisim仿真工具，大大提高了设计效率，可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ 的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V,并实现波形的放大和缩小，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的频率。
总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本。
关键词：AD ，ARM，实时采样，数字示波器目录前言---------------------------------------------------------------------------------3第一章绪论--------------------------------------------------------------------41.1课题背景---------------------------------------------------------------------41.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------41.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------62.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------73.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------73.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------73.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------73.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------83.2极性转换电路设计------------------------------------------------------103.3 AD转换电路及LED显示电路等(由组内其他同学完成)第四章软件设计(由组内其他同学完成)第五章性能能测试与分析--------------------------------------------------15第六章设计结论及感悟-----------------------------------------------17参考文献----------------------------------------------------------------------18前言由于传统示波器虽然功能齐全但是体积旁大，不方便使用，本设计针对这种缺点设计一种体积小、成本低、功耗小、便携数字示波器，同时达到学以致用，理论和实践相结合，进一步学习课外知识，培养综合应用知识，锻炼动手和实际工作的能力。
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。
基于STM32示波器的研究与设计
基于STM32示波器的研究与设计STM32数字示波器是不可缺少的，不论是在做实验，或者是研究中，都需要用到，而且是需要不断改进的。
本篇文章主要通过以STM32微处理器为控制核心，在与外部处理单元结合起来，设计出一款STM32数字示波器。
标签：STM32数字示波器研究设计因为目前来说数字处理器不够灵活，而且复杂，且成本较高，所以采用stm32微处理器作为核心控制系统，作为触发源来设计数字示波器。
这样的话，避免了目前所使用的示波器的复杂性，不用反复去研究复杂的一些电路设计，硬件方面的电路设计，也不用去费劲脑汁去思考该怎么样去设计程序，反复检验，这些过程所花费的时间大大降低，极大的降低了成本。
再通过各种技术进行采样，重建波形，定时采样，输送数据，等等构成整个系统。
再通过外部处理单元，让系统具备它所还有的分辨率，触发以及耦合等等，再通过各种技术结合提高系统稳定性。
一、硬件系统的方案设计1.输入阻抗方面的设计那么什么叫做输入阻抗呢？其实我们大部分同学学过物理的都知道的，其实也就是我们平常所说的电阻，在一段导体通电时，阻止电流流过的电阻的大小其实就是我们所说的阻抗。
这样的话我们可以把输入端想成一段导体，而输入阻抗就是用通过输入端的电压除以电流，也就得到我们要求的阻抗了。
而我们平时所见到的输入阻抗不单单是一个电阻，他是有好多电容的电阻并肩起来的，也就是说可以通过电路的接通断开来调节输入阻抗的大小。
我们在设计stm32数字示波器时，设立相应的电阻，因为我们所设计的数字示波器要求非常精准，不容易受到其他在家因素的影响，所以这是必须要考虑的问题，也是为什么示波器在不断更新的原因，所以说数字示波器必须考虑到一个合适的输入阻抗的值，能够不受其他外界因素影响，更加精准的测量数字波形图。
2.如何管理信号的放大和缩小为什么要特别关注输入信号的大小呢，因为在数字示波器种，只有达到一定频率的信号才会被采样，所以就需要在信号输入时经过输入端前边的滤波处理器将输入信号调节到能够被采样的提前设定好的数值，这样才能够被采样，根据不同的输入信号的大小，进行放大或者缩小。
stm32开题报告文献综述
stm32开题报告文献综述近年来，随着物联网技术的迅猛发展，嵌入式系统逐渐成为工业控制、智能家居、智能交通等领域的关键技术之一。
作为嵌入式系统中的一种重要开发平台，STMicroelectronics（意法半导体）的STM32系列微控制器以其稳定可靠的性能和丰富的外设功能，受到了广大开发者的青睐。
本文将对STM32开发平台的特点、应用领域和一些相关的研究工作进行综述，以期为后续的研究工作提供理论依据。
首先，STM32系列微控制器具有许多值得关注的特点。
首先是其强大的计算和处理能力。
STM32使用ARM Cortex-M系列处理器，这些处理器在性能和能效上表现优秀。
其次是丰富的外设功能。
STM32微控制器拥有多种外设，如通用异步收发器（UART）、并行外部总线（FSMC）和模数转换器（ADC），可满足不同应用领域的需求。
此外，STM32还具有可扩展性和可定制性，能够适应不同的项目需求。
综上所述，STM32系列微控制器在性能、功能和灵活性方面具有优势，成为了嵌入式系统开发的理想选择。
STM32系列微控制器在各个领域都有广泛的应用。
在工业控制领域，STM32可用于实现各种自动化控制系统，例如工厂自动化、智能电网等。
在智能家居领域，STM32可用于设计各种智能设备，如智能插座、智能灯具等。
在智能交通领域，STM32可用于开发车辆电子控制系统，提高汽车的控制性能和安全性。
此外，STM32还被广泛应用于医疗设备、航空航天等领域。
由于其稳定可靠的性能和丰富的外设功能，STM32系列微控制器在各个领域的应用均取得了优秀的效果。
在研究方面，STM32开发平台也吸引了众多学者和工程师的关注。
许多研究工作聚焦于STM32的性能优化和应用扩展。
例如，研究人员针对STM32的功耗进行了优化，通过降低功耗来延长系统的续航时间。
另外，一些研究关注于STM32在机器学习和人工智能领域的应用，通过利用STM32的计算能力和丰富的外设实现智能化控制。
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的手持示波器设计随着科学技术的不断发展，手持式示波器越来越普及，成为现在电子工程师最常用的测试工具之一。
本文将介绍基于STM32的手持式示波器的设计。
1. 硬件设计本设计选用了STM32F407VGT6作为主控芯片，该芯片具有高性能、低功耗、丰富的外设及易于开发的特点。
同时，该芯片还具有6路通用DMA控制器，可支持高速数据传输，有利于提高示波器的性能。
1.2 信号输入示波器需要通过一些输入通道来接收要测试的信号，本设计选择了4路输入通道。
每个通道都采用了放大电路和滤波电路，以增强信号的清晰度。
信号经过放大和滤波后，通过A/D转换芯片进行数字化处理，再传输到主控芯片进行处理。
1.3 显示屏本设计采用了3.5英寸的TFT彩屏，分辨率为320x480。
显示屏可折叠，方便携带。
同时，为了提高显示屏的清晰度，加入了背光控制电路，可以根据环境亮度自适应调节亮度。
1.4 电源为了方便携带，在电源设计上采用了锂电池供电，并加入了充电电路和保护电路。
同时，还加入了可变电阻，可以根据需要调节输出电压。
2.1 系统组成软件主要由以下几部分组成：界面模块、数据采集模块、数据处理模块和标准电压源控制模块。
2.2 界面模块该模块负责实现图形化交互界面，用户可以通过界面上的按钮和菜单选择需要的测试功能，并对参数进行设置。
同时，该模块还可以实时显示波形图和测量值，便于用户查看波形和测试结果。
2.3 数据采集模块该模块负责从输入通道接收信号并进行放大、滤波和A/D转换等处理，将处理后的数据传输到主控芯片进行处理。
同时该模块还负责实现数据的存储和回放功能，便于用户对波形数据进行后续分析。
该模块负责对采集到的数据进行处理、分析和显示，包括波形处理、频率分析、电压、电流和功率测量等功能。
用户可以通过界面设置参数来进行测试，同时还可以将测试结果保存到文件中。
2.5 标准电压源控制模块该模块负责控制标准电压源的输出，并将输出值传输到主控芯片进行处理，并与测试结果进行比较，以保证测量的准确性。
(完整word版)STM32开题报告
基于STM32 的时间可调的数字时钟设计一、设计题目：基于STM32 时间可调的数字时钟设计二、设计目的：1．时钟是人类进步的标识，时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着科技的飞速发展，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展的趋势进一步向CMOS 化、低能耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
2．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对基本接口芯片的工作原理及与CPU互连的认识，以进一步掌握常见接口的用法。
3．学习设计和调试嵌入式系统开发的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。
三、硬件设计：1、MCU STM32处理器意法半导体(STMicroelectronics) 集团于1987年6月成立，是由意大利的SGS 微电子公司和法国Thomson 半导体公司合并而成。
1998 年5 月，SGS-THOMSON Microelectronics 将公司名称改为意法半导体有限公司, 意法半导体是世界最大的半导体公司之一。
从成立之初至今，ST 的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。
自1 999年起，ST 始终是世界十大半导体公司之一。
据最新的工业统计数据，意法半导体(STMicroelectronics) 是全球第五大半导体厂商，在很多市场居世界领先水平。
例如，意法半导体是世界第一大专用模拟芯片和电源转换芯片制造商，世界第一大工业半导体和机顶盒芯片供应商，而且在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域居世界前列。
STM32L系列产品基于超低功耗的ARMCortex-M3处理器内核，采用意法半导体独有的两大节能技术：130nm 专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构，提供业界领先的节能性能。
基于STM32虚拟示波器制作（上位机协议+下位机源程序+电路图）
基于STM32虚拟示波器制作（上位机协议+下位机源程序+电路图）以“低成本和高性能”为设计思想，借助虚拟仪器的概念和高速的数字信号处理算法将传统的函数发生器、示波器、数据记录仪、频率计、谱分析仪以及滤波器设计和仿真等功能高度集成、统一平台方便使用。
软件环境支持声卡、USB模块和虚拟仿真，三种模式。
声卡模式，可以借助电脑的声卡来完成对音频范围内信号的分析和处理；USB模块，可以完成对带宽允许内的信号的分析和处理；其中演示模式采用软件模拟来实现所有的功能，便于教学和理论的演示。
公开软件通信协议，可以按照协议将自己的硬件加入我们的软件环境，使用所有的分析功能。
函数发生器支持产生“正弦波”、“三角波”、“矩形波”、“上锯齿波”、“下锯齿波”、“白噪声”和“合成波形”，并提供峰值、频率、输出相位差的调整功能。
波形文件输出，可以支持“正弦波”、“三角波”、“矩形波”、“上锯齿波”、“下锯齿波”、“白噪声”和“合成波形”，提供峰值、频率、输出相位差的调整功能，支持以wav、txt、hex和mif文件形式的输出。
示波器/谱分析仪可以工作在“声卡”、“USB模块”、“仿真”和“串口捕获”四种模式。
支持任意多画面的同时显示，便于波形的多样分析；支持输入波形硬件和软件触发；支持输入波形的插值和等效采样；支持输入波形的“相加”、“相减”和“相乘”合成；支持对输入波形加“矩形窗”、“三角窗”、“海明窗”、“汉宁窗”和“布莱克曼窗”；支持对输入波形的滤波处理；支持对输入波形的“李萨茹图形”、“幅频”、“相频”、“对数幅频”、“自功率谱”、“对数自功率谱”、“自相关”和“互相关”的分析。
数据记录仪数据记录仪可以从声卡或者USB模块连续的记录采集的数据，存储成wav格式的文件；同时还支持将wav的文件直接导入；支持全局数据的浏览。
滤波器设计支持设计IIR和FIR滤波器，并且可以将设计的滤波器用于采集数据的滤波处理和仿真模式的理论演示；其中IIR支持“巴特沃斯”、“切比雪夫I”、“切比雪夫II”、“椭圆”和“贝塞尔”类型的滤波器设计；FIR支持“矩形窗”、“三角窗”、“汉宁窗”、“海明窗”、“布莱克曼窗”和“凯塞—贝塞尔窗”；支持将设计好的图像保存；将设计的H(z)系数保存成txt文件，用于其它的设计系统中；将设计的参数保存成fdd格式，便于以后的打开以及用于波形处理和仿真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。各示波器生产厂商纷纷倒向数字示波器的生产。继80年惠普公司的示波器全部转至数字示波器生产后,泰克公司相继放弃7000系列1GHz、400MHz模拟示波器的生产,结束了长期独家占领1GHz模拟示波器市场的局面,全力转至数字和数字取样示波器的研制和生产。经过前一时期的发展,CRT存储示波器已不复存在,取样示波器已改为数字(惠普公司)或数字取样(泰克公司)示波器、DSO已全部(惠普公司)归到数字示波器或部分(泰克公司)归到数字示波器之中。
3.拟采取的研究路线： 欲完成此设计，首先应查阅相关的资料、文献，对所需的芯片和器件的规格、结构、性能进行了解，并选取芯片，本设计拟选用意法半导体生产的STM32F103系列单片机。 然后对电路的硬件部分进行构思，因为考虑到测量精度的问题，首先在输入端加入一个阻抗匹配电路，并对信号进行放大处理。然后对采样信号进行AD转换，并将转换后的数字信号送入LCD显示，这样就实现了波形的显示，另外将键盘接入后就能实现波形大小、采样间隔等控制。为了能够便于手持，还可以加入一个电源控制电路，采用充电式锂电池供电。 软件部分应用C语言编程，C语言是在国内外广泛使用的一种语言。是单片机编程应用最为广泛的编程语言之一。使用C语言编程的优点在于程序编写方便、可读性强、便于模块化及有益于维护和升级。整体思路是对单片机的ADC模块、LCD显示模块、键盘模块和USB接口部分进行编程。 系统电路的焊接与调试工作都需要在实验室中进行，通过调试, 不断优化程序代码, 对程序中的问题及时更正修改, 使系统的性能得以提高,工作状态更加稳定。在测试的过程中可以修正电路中元器件的参数等,以避免理论分析与实际状态的差距引起的波形显示效果不佳以及显示中噪声的影响。 4.进度安排：
文献综述： 前言 为了完成本课题的设计任务，本人查阅了相关资料。目前世界范围内，数字示波器已经逐步代替模拟示波器，其优点为精度高、功能齐全、操作简单。但国内市场上高精度数字示波器的价格往往较高，并且不易携带，往往不能满足日常生活生产的需要。本课题采用STM32F103单片机作为主控芯片，由于其供电电压较低，故考虑使用充电式锂电池作为供电设备，这样更易于实现随身携带。在信号采集时加入一个保护放大电路，这样会增加测量精度。采用TFT-LCD液晶屏作为显示设备，可以使显示更加清晰。以上为总体思路的确定，下面对系统的各个部分进行详细的描述。 1. 硬件部分： 硬件部分共分为：信号采集处理部分、键盘控制部分、LCD显示部分和电源管理部分。 （1）.信号采集处理部分： 对于低速数据采集, 由于信号反射对信号的传输过 程影响微乎其微, 所以低速数据采集 系统良好的高阻抗性能,对提高系统的测量精 确度有很大的意义。本设计中采用电压跟随器实现阻抗变换, 数据采集阻抗变换电路的设计方如图所示, 其输入阻抗为10M。信号放大电路主要采用具有可变增益的数字程控放大器AD8260。AD8260是AD公司生产的一款大电流驱动器及低噪声数字可编程 可变增益 放大器。 该器件 增益 调节范围为 - 6 dB ~ + 24 dB , 可调增益的-3dB带宽为230MHz,可采取单电源或双电源供电。主要用于数字控制自动增益系统、收发信号处理等领域，本设计主要使用其数字控制自动增益功能。AD转换部分使用的STM32F103芯片的数模转换ADC模块。 阻抗变换电路 （2）.键盘控制部分 加入键盘控制的主要目的是为了能够实现波形显示时幅值，频率间隔等控制，键盘就采用STM32F103自带键盘，通过软件编程来实现对波形的各项参数的控制。由于这部分主要依赖软件编程，所以在硬件连接部分不再做多余赘述，将于软件部分对此项进行具体说明。 （3）.LCD显示部分 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。 LCD的主要技术参数有： 对比度：LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对于一般用户而言，对比度能够达到350:1就足够了，但在专业领域这样的对比度还不能满足用户的要求。对比值定义是最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。 亮度：LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能 发光的，需要借助于额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极涉嫌管来决定，亮度值一般都在200~250cd/m2间。 可视面积：液晶显示器所表示的尺寸就是与实际可以使用的屏幕范围一致。 可视角度：当背光源通过偏极片、液晶和去向层之后，输出的光线变具有了方向性。也就是说大多说光都是从屏幕中 垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示时，便不能看到原来的颜色，甚至是只能看到全白或者全黑。为了解决这个问题，制造商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是：TN+FILM、IPS和MVA。 色彩度：任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。LCD面板上是由480×272个像素点组成现象的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。 （4）.电源管理部分： 与普通示波器不同的是，充电电池采用锂电池，它具有能量密度高的特性，较镍镉电池而言，这种充电电池具有重量轻、体积小、容量大和无记忆效应等优点。充电管理模块采用的是LTC4054芯片，该芯片是可编程的独立的线性的锂电池充电器，可通过USB接口进行充电，所以我们自然也配备了USB接口，对锂电池进行充电，充分满足了户外现场测试的需要。LTC4054简洁的应用电路非常适合用于便携式电子设备中。其组成的充电电路非常简单,充电的所有功能均由单个芯片实现,结构紧凑可靠。 2. 软件部分： 软件部分采用C语言编程。系统软件设计采用模块化设计方法, 整个程序主要由初始化 程序、人机交互菜单程序、键盘扫描程序、电源管理程序、触发程序、显示程序和数据采集及频率控制程序组成。 键盘扫描：利用4个按键K1,K2,K3,K4来选择波形的放大和缩小，按键采用外部中断方式。其中通过K1和K2来调整波形显示的高度比例，通过K3和K4来改变采样间隔增加或减少一个周期内采样点数，达到控制水平扫描速度，使低频率波形能完整显示。当检测到K1时，波形幅度系数置为2，当检测到K2时，波形幅度系数置为1/2，否则波形幅度系数为1，以此控制幅度的放大和缩小。当检测到K3、K4时，采样函数中分别加入不同的延时函数来拉长或缩短波形。 显示及数据采集：该部分程序主要有LCD初始化，AD转换过来的数据转换成显示数据。用数组连续存储AD转换结果，存满后依次在LCD上显示，依次循环。显示过程中由于STM32处理器频率较低，导致显示一屏的时间较长，从而使刷屏速度较慢，效果不好。这里采用每次刷一列的的算法，即每次显示下一列点之前将此列初始化为屏幕底色，从而改善视觉效果。 电源管理：采用内部电池供电和外部USB供电两种方式。外部USB供电时，同时自动对内部电池进行充电。在内部电池供电时，会概略显示内部电池的剩余电量，包括FULL（充足）HALF（一半）FEW（很少）和EMPTY（空）四种状态。 系统流图如下：
参考文献： 1. 周萍，陈毅华，陆毅.基于STM32的掌上型数字存储示波器的研制.江苏技术师范学院学报. 2. 周富相, 陈德毅, 刘培国, 魏政霞. 基于STM32数字示波器的设计与实现. 山西电子技术. 3. 丁昊,宋杰,关键.基于TFT彩屏液晶的便携数字存储示波器. 现代电子技术. 4. 李维提. 液晶显示技术.电子工业出版社. 5. 李健，田航.锂电池线性充电管理芯片LTC4054及其应用. 重庆教育学院学报 6. 谭浩强.C程序设计教程.清华大学出版社 7. 李静.快速学通51单片机C语言程序设计.人民邮电出版社
外文文献：