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第九届电子设计大赛
示波器(D题)
学院:电子信息工程学院
专业:电气工程及其自动化
队员:李胜珂,陈国陆,吴越
指导教师:杨光
摘要为了能够实现0—20Mhz,幅值在10V以内的信号的测量,设计并采用了一种基于FPGA为主控核心,STM32F103为显示控制器,LCD显示屏为显示器的简易数字示波器,采用软硬件结合的方式,前端电路采用高速A/D以50Mhz采样速率,送到FPGA作数据处理,并配合高速比较电路,利用片内高速计数器,计算信号频率,最后送给TFT屏显示测量波形与参数显示。 关键字:数字示波器;FPGA;STM32F103;50MHz采样速率 AbstractIn order to achieve 0-20Mhz, the amplitude of the signal within 10V measurement, design and use a FPGA-based core, STM32F103 for the display controller, LCD display for the display of a simple digital oscilloscope, the use of hardware and software The front-end circuit using high-speed A / D to 50Mhz sampling rate, sent to the FPGA for data processing, and with high-speed comparison circuit, the use of on-chip high-speed counter, calculate the signal frequency, and finally to the TFT screen display measurement waveform and parameter display. Keywords: digital oscilloscope; FPGA; STM32F103; sampling rate 设计方案的比较与选择1、方案设计:设计方案一:系统为了能够采集到20Mhz,幅值10V以内的信号,采用STM32F103为核心芯片,前端设计一个衰减放大电路,将较大的信号衰减的到A/D可测范围以内,通过A/D采样电路,采集数据送给STMF103;采样同时,将信号送至高速比较器电路,配合32内部ETR计数器计算出频率;之后,统一将采集的信号,和计算得出的参数送到LCD显示出来。 设计方案二:系统为了能够采集到20Mhz,幅值10V以内的信号,采用FPGA为核心芯片,前端设计一个衰减放大电路,将较大的信号衰减的到A/D可测范围以内,通过A/D采样电路,采集数据送给FPGA;采样同时,将信号送至高速比较器电路,配合FPGA内部计数器计算出频率;之后,统一将采集的信号,和计算得出的参数送给STM32F103,控制LCD显示出来。 2、方案选择:方案一虽然能够实现示波器的功能,但是在高速采集以及显示上,略显不足,32处理器在示波器运行时,由于使用资源较多,加上要对信号进行高速采样,以及采用高速率显示,因此会降低整体速率; 相对比而言,方案二既能够实现示波器设计参数的所有功能,又由于加入了FPGA对信号进行处理,利用FPGA的倍频特点,强行提高了硬件电路的运行速率,提高了对信号的采样与处理,又由于将32从大量繁琐的工作中解放出来后,只用于显示器控制,因此,可以准确控制数据传输的时间间隔。 综上所述,设计方案二在实现示波器功能上,更加稳定,性能更加优越,整体运行速率得以提高,系统运行更加稳定,因此,采用设计方案二作为设计方案。
主电路、控制电路原理设计,器件选择1、整体设计框图: 图1 整体设计框图 2、主电路的设计首先是单电源供电电路的设计,利用集成模块对电池输入电源转换成系统电源,分别为5伏电路供电电源,和3.3伏STM32F103供电电源,具体电路如图2,3所示: 图2 12伏转5伏电源 图3 5伏转3.3伏电源 3、控制电路的设计4、核心器件的选择选择FPGA EP4CE6E22C8N,STM32F103ZET6,作为核心芯片,FPGA拥有丰富的资源,例如众多的触发器和I/O引脚,以及高速运行的特点,选择作为主控芯片,而对于LCD的驱动,选择频率为72MHz,片内带FSMC的STM32F103ZET6控制屏幕显示芯片,比较器选择转换速率高达50MHz的TLV3501,作为测频电路的核心芯片, - 器件参数选择及计算;控制方法与参数设计;效率提高方法设计
- 测试方案设计与测试条件;测试结果及其完整性;测试结果分析
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示波器.docx
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stm32程序:http://www.51hei.com/bbs/dpj-93166-1.html
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