STM示波器设计开题报告.docVIP

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，采用液晶屏作为显示设备，通过外部A/D对输入信号采集，最终将波形信息显示在液晶屏上。,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。 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