stm32的便携式简易示波器设计(附件)【字数：9506】
摘 要近年来，随着社会的不断发展，生产技术的不断提高，电子产品逐步趋向于小型化和便携式。因此，我们在制作电子测量仪器的同时也要顺应便携式的潮流，来满足各种情况下的测量要求。为了与时俱进，本次课题便采用嵌入式技术来完成简易示波器的制作，最终达到便携测量的效果。此次设计是用STM32为主控芯片，TFT液晶显示屏为显示模块，XFS5152语音合成芯片为语音播报模块，通过STM32内部自带的12位AD对输入信号进行采样处理，最终显示图像，同时进行简单的语音播报功能。软件部分则是用KEIL进行编程处理。经过软硬件的制作和调试，整个设计系统基本实现了示波器的测试和语音播报功能，是一款用于测量低频信号的简易示波器。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展情况 1
1.3课题研究的未来发展趋势 2
1.4课题研究的主要任务 2
第二章 系统的总体设计方案 4
2.1系统方案概述 4
2.2系统设计方法的介绍 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1系统微控制器最小系统设计 6
3.1.1内部电源电路设计 6
3.1.2内部晶振电路设计 6
3.1.3内部复位电路设计 7
3.2液晶显示设计 7
3.2.1液晶显示模块的电源电路设计 7
3.2.2 显示模块接口电路设计 8
3.3语音电路设计 8
3.3.1语音合成系统设计 8
3.3.2语音合成模块的连接 9
第四章 系统软件设计 10
4.1开发环境的简介 10
4.2 主程序设计 10
4.3子程序设计 11
4.3.1子程序初始化 11
4.3.2信号采样子程序设计 12
4.3.3定时器子程序设计 13
4.3.4串口发送子程序设计 15
4.4 LCD显示程序设计 15
第五章 调试与测试 17
5.1模块调试 17
5.1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
微控制器最小系统的调试 17
5.1.2液晶模块调试 17
5.1.3电源模块调试 18
5.1.4语音合成模块调试 18
5.2软件调试 19
5.3波形相关数据测试 20
5.4 系统整体调试 20
5.5 设计的问题与改进 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附 录 25
附录A电路图 25
附录B实物图 26
附录C程序代码 27
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
近几年来，随着我国国民经济疾速地展开，我国科技产业也同样是突飞猛进，在其不断发展进步的同时，嵌入式的发展也取得了巨大的成果，在各行各业的电子产品应用中，嵌入式技术有着不可估量的作用，其功能多样且应用范围十分广泛。目前，嵌入式技术的研究已经在电子技术领域日趋成熟，在各项电子产品的开发研究领域都有所涉及。
众所周知，示波器是一种用处十分宽泛的用于电子测量的仪器，能够将我们不可见的电信号转化为肉眼可见的图像信号，以便我们用来测量各种电信号的形状。目前，对于示波器的研究、改进和创新，在科学领域有着重大的意义。
据目前的统计调查结果，研究表明，无论是国内市场还是国外市场，目前市面上应用于基本测量的普通数字示波器都依然还存在着很多缺点，如不易携带、售价高昂等。此次设计制作课题研究是希望我们能够综合运用大学所学到的专业只是和实践技能来设计出一款简易的便携式示波器，而同时又不影响简单必要的信号测量。与此同时，在我们的设计过程中，我们还要主动去了解掌握各种类型示波器的特点和气对应的应用范围，结合理论与实践，驾驭示波器可以测量信号的相关原理知识，加以借鉴从而顺利地完成此次的设计研究。在这里我采用STM32为主控制芯片，TFT液晶显示作为显示设备，通过单片机内部的A/D处理对输入信号进行必要的采集和相应的处理，最终把信号的波形信息加以显示在液晶屏上。单片机的使用设计是电子信息工程专业的学生在大学学习生活中所应该掌握的一项基础技能，此次设计课题的主要目的是希望我们通过设计研究加强对嵌入式单片机的基本理解和相应应用。
1.2课题研究的国内外发展情况
示波器因为在各行各业都有相应的应用功能所以拥有很大的市场，总体看来，美国等发达国家的示波器份额占领了了该领域内的半壁江山甚至更多。作为发展中国家而言，在直面这样的机遇和良好的发展前景的情况下，国内的示波器厂商也紧赶潮流，迎难而上，无论是中低端的制造商还是高端范围领域的制造商，都全力以赴。比如在中低端领域的制造商有优利德、鼎阳科技、利利普，在中高端的则有深圳麦科信等制造商。传统意义上的示波器虽然在性能上有很大的优势，但是由于它的体积比较大，以致在测量过程中不便携带。因此，便携式简易示波器的设计开发正好就这个缺点做出了改进，要求在满足性能的前提下还具有了方便携带等特点，由此可以说便携式示波器在示波器制造领域上，有很大的发展前景。
示波器测量观察的过程，其原理是通过相应传感器进行相应工作的，以便能够方便地观察和测量各种电量和非电量的之间的转化过程，在现代科技技术领域上是一种用途非常广泛的测量工具，其应用领域普及之多，几乎包含了所有的工程研究方向。示波器的发展速度飞快，在电子测量仪器领域上，几乎是一马当先，其销售额也十分可观。根据最新统计数据表示，示波器每年的市场销售总额几乎是整个电子测量仪器行业的百分之三十五左右。目前，示波器的发展势头依然不减，传统的示波器也在逐步进行改善，因而，改良现下示波器的形式是也是示波器发展的一个重要目的，对示波器行业的发展有着举足轻重的作用。
1.3课题研究的未来发展趋势
目前，当下示波器制造领域，示波器的主要研究设计方向有一下三个。第一，提高模拟带宽频率。带宽频率作为示波器的衡量技术指标之一，其重要程度可想而知。几乎所有的中高端示波器设计公司都在马不停蹄地努力创新，希望能够早日设计出带宽更高的示波器，以抢占市场。目前国内的示波器制造商主要技术研究方向是通过结合国内集成电路的工艺，比如嵌入式系统，来早日设计出具有高抗干扰性功能的集成化模拟通道。第二，提高行业测试标准。在当下的通信以及电子消费娱乐行业中，新的应用标准层出不穷，在开发技术的过程中，每个电子设计工程师都面临着巨大的挑战和压力，推出独特且新颖的解决方法以及工具来满足行业的测试标准，从而设计出具有标准制度的新产品，这些产品在一定程度上将推动整个电子行业的发展新方向。第三，提高功能集成。在示波器未来的市场发展过程中，需要满足更多的功能，具有更多的应用，在这一点上，示波器的多功能集成显得尤为重要。为了能可以满足更多的测试要求和环境，完成各式各样的测试任务，我们在拓展功能的方向上，仍然需要不断地努力。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展情况 1
1.3课题研究的未来发展趋势 2
1.4课题研究的主要任务 2
第二章 系统的总体设计方案 4
2.1系统方案概述 4
2.2系统设计方法的介绍 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1系统微控制器最小系统设计 6
3.1.1内部电源电路设计 6
3.1.2内部晶振电路设计 6
3.1.3内部复位电路设计 7
3.2液晶显示设计 7
3.2.1液晶显示模块的电源电路设计 7
3.2.2 显示模块接口电路设计 8
3.3语音电路设计 8
3.3.1语音合成系统设计 8
3.3.2语音合成模块的连接 9
第四章 系统软件设计 10
4.1开发环境的简介 10
4.2 主程序设计 10
4.3子程序设计 11
4.3.1子程序初始化 11
4.3.2信号采样子程序设计 12
4.3.3定时器子程序设计 13
4.3.4串口发送子程序设计 15
4.4 LCD显示程序设计 15
第五章 调试与测试 17
5.1模块调试 17
5.1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
微控制器最小系统的调试 17
5.1.2液晶模块调试 17
5.1.3电源模块调试 18
5.1.4语音合成模块调试 18
5.2软件调试 19
5.3波形相关数据测试 20
5.4 系统整体调试 20
5.5 设计的问题与改进 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附 录 25
附录A电路图 25
附录B实物图 26
附录C程序代码 27
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
近几年来，随着我国国民经济疾速地展开，我国科技产业也同样是突飞猛进，在其不断发展进步的同时，嵌入式的发展也取得了巨大的成果，在各行各业的电子产品应用中，嵌入式技术有着不可估量的作用，其功能多样且应用范围十分广泛。目前，嵌入式技术的研究已经在电子技术领域日趋成熟，在各项电子产品的开发研究领域都有所涉及。
众所周知，示波器是一种用处十分宽泛的用于电子测量的仪器，能够将我们不可见的电信号转化为肉眼可见的图像信号，以便我们用来测量各种电信号的形状。目前，对于示波器的研究、改进和创新，在科学领域有着重大的意义。
据目前的统计调查结果，研究表明，无论是国内市场还是国外市场，目前市面上应用于基本测量的普通数字示波器都依然还存在着很多缺点，如不易携带、售价高昂等。此次设计制作课题研究是希望我们能够综合运用大学所学到的专业只是和实践技能来设计出一款简易的便携式示波器，而同时又不影响简单必要的信号测量。与此同时，在我们的设计过程中，我们还要主动去了解掌握各种类型示波器的特点和气对应的应用范围，结合理论与实践，驾驭示波器可以测量信号的相关原理知识，加以借鉴从而顺利地完成此次的设计研究。在这里我采用STM32为主控制芯片，TFT液晶显示作为显示设备，通过单片机内部的A/D处理对输入信号进行必要的采集和相应的处理，最终把信号的波形信息加以显示在液晶屏上。单片机的使用设计是电子信息工程专业的学生在大学学习生活中所应该掌握的一项基础技能，此次设计课题的主要目的是希望我们通过设计研究加强对嵌入式单片机的基本理解和相应应用。
1.2课题研究的国内外发展情况
示波器因为在各行各业都有相应的应用功能所以拥有很大的市场，总体看来，美国等发达国家的示波器份额占领了了该领域内的半壁江山甚至更多。作为发展中国家而言，在直面这样的机遇和良好的发展前景的情况下，国内的示波器厂商也紧赶潮流，迎难而上，无论是中低端的制造商还是高端范围领域的制造商，都全力以赴。比如在中低端领域的制造商有优利德、鼎阳科技、利利普，在中高端的则有深圳麦科信等制造商。传统意义上的示波器虽然在性能上有很大的优势，但是由于它的体积比较大，以致在测量过程中不便携带。因此，便携式简易示波器的设计开发正好就这个缺点做出了改进，要求在满足性能的前提下还具有了方便携带等特点，由此可以说便携式示波器在示波器制造领域上，有很大的发展前景。
示波器测量观察的过程，其原理是通过相应传感器进行相应工作的，以便能够方便地观察和测量各种电量和非电量的之间的转化过程，在现代科技技术领域上是一种用途非常广泛的测量工具，其应用领域普及之多，几乎包含了所有的工程研究方向。示波器的发展速度飞快，在电子测量仪器领域上，几乎是一马当先，其销售额也十分可观。根据最新统计数据表示，示波器每年的市场销售总额几乎是整个电子测量仪器行业的百分之三十五左右。目前，示波器的发展势头依然不减，传统的示波器也在逐步进行改善，因而，改良现下示波器的形式是也是示波器发展的一个重要目的，对示波器行业的发展有着举足轻重的作用。
1.3课题研究的未来发展趋势
目前，当下示波器制造领域，示波器的主要研究设计方向有一下三个。第一，提高模拟带宽频率。带宽频率作为示波器的衡量技术指标之一，其重要程度可想而知。几乎所有的中高端示波器设计公司都在马不停蹄地努力创新，希望能够早日设计出带宽更高的示波器，以抢占市场。目前国内的示波器制造商主要技术研究方向是通过结合国内集成电路的工艺，比如嵌入式系统，来早日设计出具有高抗干扰性功能的集成化模拟通道。第二，提高行业测试标准。在当下的通信以及电子消费娱乐行业中，新的应用标准层出不穷，在开发技术的过程中，每个电子设计工程师都面临着巨大的挑战和压力，推出独特且新颖的解决方法以及工具来满足行业的测试标准，从而设计出具有标准制度的新产品，这些产品在一定程度上将推动整个电子行业的发展新方向。第三，提高功能集成。在示波器未来的市场发展过程中，需要满足更多的功能，具有更多的应用，在这一点上，示波器的多功能集成显得尤为重要。为了能可以满足更多的测试要求和环境，完成各式各样的测试任务，我们在拓展功能的方向上，仍然需要不断地努力。
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