基于STM32的数字示波器设计
本设计基于STM32F103为控制的数字示波器的设计，硬件采用包括程控放大（衰减）电路、STM32最小系统、电源转换电路、高速AD转换模块、FIFO存储模块、按键模块、LCD显示灯模块。根据要实现的要求来进行了参数的计算。硬件原理图采用X10/X1探头接入信号，采用OPA2690程控放大（衰减）电路把信号处理后进入AD转换成数字信号存到FIFO存储器。进入STM32单片机进行数据处理后用LCD显示屏进行显示。
整体来说，本文所设计的基于STM32的数字示波器，对频率和数据处理后通过LCD显示屏进行显示，较好的完成了其设计要求。适合学生进行简单的测量要求，能为后来的老师教学提供比较好的参考价值。
关键词：STM32F103 数字示波器 IDT7204 ADS830 M000113
STM32-based design of digital oscilloscopes
Abstract
The design is based STM32F103 digital oscilloscope design control, hardware used including programmable amplification(attenuation) circuit, STM32 minimum system, power conversion circuits, high-speed AD converter module , FIFO memory module, key module, LCD display lamp module. According to the requirements to achieve the calculated parameters . Hardware schematics such X10/X1 probe access signal, after using the OPA2690 programmable amplification(attenuation) of the signal processing circuit is converted into a digital signal into AD saved to the FIFO memory. Enter the STM32 microcontroller for data processing display with LCD display.
Overall, this article is designed STM32-based digital oscilloscope, and data processing for the frequency displayed by the LCD screen, the better to complete their design requirements. suitable for students simple measurement requirements, to provide better value for later reference teacher teaching .
Key Words: STM32F103; digital oscilloscope; IDT7204; ADS830
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1 系统概述 1
1.1 示波器简介 1
1.2 数字示波器的特点及原理 1
1.3 数字示波器产品及现状 1
1.4 课题的引入及相关介绍 2
2 系统设计 3
2.1 系统的分析及方案的提出论证 3
2.2 方案的论述及采纳 4
3 硬件设计 5
3.1各个硬件模块的描述 5
3.1.1最小系统 5
3.1.2 程控放大（衰减）电路 6
3.1.3 电源切换电路 7
3.1.4 电源转换模块 7
3.1.5 信号比较电路 8
3.1.6 升压模块 9
3.1.7提供基准电源和电压 9
3.1.8 高速AD转换 10
3.1.9 FIFO存储电路 11
3.2处理器端口配置与功能表 13
3.3部分器件清单 13
4 程序设计 15
4.1 系统程序设计思路及流程图 15
4.2从FIFO存储器中读取处理数据 16
4.3获取和显示被测信号峰峰值 18
4.4显示和测量信号频率 20
4.5键盘函数控制 21
4.6界面设置 22
4.7显示波形 23
4.8 系统全局变量与函数功能表 25
5 调试结果 26
5.1调试过程中的问题与解决办法 26
5.2 实物展示 26
6 结束语 28
7 参考文献 29
8 致谢 30
1 系统概述
1.1 示波器简介
示波器从原理上可分为模拟和数字两种。模拟示波器的基本原理是采用模拟电路电子枪向内表面涂有荧光物质的屏幕发射电子,电子经电信号作用形成电子束打到屏幕上,这样电子束击中的点就会发出荧光。
示波器的主要作用是在时域范围内再现作为时间函数的电信号波形，它通过对电信号的测量，可以让我们很容易观察和研究。由于这种传统的示波器采用大量的模拟电路，所以成本比较高，且很不方便携带。然而数字示波器则采用大量的集成芯片，把模拟量转化为数据再使用单片机对采样的信号进行存储处理。并把存储的数据经过算法处理来绘制相应的波形显示频率、幅值等等。进而得到精确的数据方便方便我们查看和分析。
1.2 数字示波器的特点及原理
数字示波器的特点是当要进行信号参数的测量时，是通过软件来控制要测量的各种参数，并通过硬件、软件的优化来更好的显示波形。然而数字示波器由于采用的是数据采集后经过单片机的处理优化才能显示在屏幕上，使信号显示有短暂的延时，这点数字示波器不如模拟示波器。
数字示波器中波形显示与数字信号处理功能是互不影响的，其性能的好坏取决于数字信号处理的微处理器、程序的算法、模数转换电路和RAM存储器。
然而，随着技术的发展，集成芯片、存储器、处理器的性能等到大幅度的提高，使处理器的性能、存储器读写数据的速度能够很好的得到弥补，从而性能得到很大改善。
1.3 数字示波器产品及现状
随着中国电子行业兴起，示波器像万用表一样广泛的应用到实验、研究领域。然而总体上我国在示波器这一领域的水平相对比较落后，大多数国内品牌的数字示波器在集成化、智能化、数字化等方面和国外相比还是有相当大的差距。在国内，数字示波器的技术研究尚处于初级阶段，很多知名品牌的数字示波器几乎被欧美等发达国家的公司所占领。对此，我们应该努力的减少对发达国家的技术依赖。研究出我们自己的示波器。
但是由于国内消费水平相对较低，昂贵的数字示波器的消费能力非常有限，难于普及，仍然还有大量的模拟示波器在使用，这些都严重的妨碍我国在数字示波器领域的发展。所以，对于目前国内的现状，本课题选择数字示波器的研究是非常有意义的。
1.4 课题的引入及相关介绍
由于电子行业的飞速发展，电子行业人士对电子的研究学习也越来越频繁。而在实验、自己DIY、科研等众多领域，对很多参数的测量，示波器的应用显得尤其重要。比如单片机端口输出的波形或电路制作中的信号分析等等。所以示波器和万用表已经成为电子测量领域的必要的基本测试仪器。国外的示波器动辄几千上万，并不是人人都可以接受。而数字示波器可以实现集成化、数字化、便携化以及强大的分析能力。所以，数字示波器的优势越来越明显。
作为一名电子类专业的大学生，通过大学的专业课学习，对专业知识的应用和理解，为了锻炼自己的编程和实践控制能力，我选择了用STM32单片机来做一个数字示波器这样的课题。通过对课题的认真研究，和老师探讨来加强自己对知识的应用能力。
2 系统设计
系统的设计关乎到任务的成败，所以通过几天对课题的认真研究，和老师探讨后，最终选择了两种方案，下面通过对比2种方案各自特点，分析课题的要求，系统方案最终选用了方案一的设计。
2.1 系统的分析及方案的提出论证
示波器设计主要是测量输入信号的波形，通过程控放大电路对信号放大衰减后，进行AD转换，转化后的数据通过单片机读取进行处理，通过按键来控制要进行要测量的波形和参数。基于这样的一个思想，提出了两种系统解决方案。
方案一如图2-1：
系统总体方案设计
图2-1 系统方案一
通过对硬件电路的设计，一路信号输入后进行模拟信号处理，再进入AD转换，把数字信号保存在FIFO里，STM32从FIFO存储器里读取数据，另一路通过比较电路测量频率，并使用按键进行选择，使波形根据选择显示在LCD显示屏上。
方案二如图2-2： 查看完整请+Q:351916072获取
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