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stm32示波器程序及硬件电路设计 12位1MHz采样速率

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ID:556863 发表于 2020-11-12 20:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
设计指标:
主控:                    STM32F103ZET6
液晶屏:                  4.3寸TFT480×272  65K彩色LCD显示屏  FSMC
AD:                      12位1MHz采样速率
最高实时取样率:        1Msps  8Bits
取样缓冲器深度:        5K  
垂直灵敏度:            5V,1V,500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;  
水平时基范围:2S,1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS
输入阻抗:                ≥1MΩ
最高输入电压:            30Vpp
耦合方式:                AC/DC
触发功能:                实现自动、常规、单次触发方式 ,上升或下降边沿触发  
参数计算:                频率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值
触发电平:                触发电平高低位置可调,触发时基位置可调
实现RUN/STOP功能

功能预留:
1、波形发生器:使用STM32一路DA实现正弦,三角波,方波输出。 任意一种波形幅值在
               0-3.3V任意可调、频率在一定范围任意可调、方波占空比可调。调节选项
               可以通过触摸屏完成设置。
2、SD卡存储: SD卡波形存储输出,能够对当前屏幕截屏,以JPG格式存储在SD卡上。能够存储1S内的波形数据,可以随时调用查看。
3、数据传输:  用C#编写上位机,通过串口完成对下位机的控制。初步功能为:(1)实现STOP/RUN功能(2)输出波形电压、时间参数(3)控制截屏(4)控制波形发生器(5)其他
4、图形接口:  完成UCGUI的移植和使用工作。
5、远期计划:  添加FFT等等
1、采样速率:600Sa/s,6kSa/s ,60kSa/s,600kSa/s ,3MSa/s,,6MSa/s,30MSa/s ,60MSa/s
2、水平扫速:250 ns*、500ns、1μs、5 μs、10μs、50μs、500 μs、5ms 、50ms
3、垂直电压灵敏度:10mV/div, 20mV/div, 50mV/div, 0.1V/div, 0,2V/div, 0.5V/div, 1V/div,
2V/div, 5V/div
4、被测信号的各种参数屏幕显示,包括频率、电压峰峰值等。
Altium Designer画的原理图和PCB图如下:(51hei附件中可下载工程文件)
51hei.png 51hei.png

电路原理图如下:
51hei.png
主程序:
#include "stm32f10x.h"
#include "ucos_ii.h"
#include "app.h"
#include "GUI.h"

#include "usart1.h"
#include "pincfg.h"
#include "delay.h"
#include "tft_api.h"
#include "dac.h"
#include "adc.h"
#include "iwdg.h"
#include "timer.h"
#include "EXTI.H"
#include "oscilloscope.h"
#include "indkey.h"
#include "tsc2046.h"

#include "task_rtc.h"
#include "task_gui.h"
#include "task_sd.h"


/*-----------------------------------------
                                声明起始任务栈
------------------------------------------*/
OS_STK  Task_Start_Stk[TASK_START_STK_SIZE];

/*-----------------------------------------
因为涉及到对共享资源的访问,创建互斥信号量
------------------------------------------*/
OS_EVENT *LCD_Buffer_MUTEX;
OS_EVENT *USART_Buffer_MUTEX;
OS_EVENT *SDtoRAM_Buffer_MUTEX;
/*-----------------------------------------
                                主 函 数
------------------------------------------*/   
int main(void)   
{   
         INT8U err;
     SystemInit();                 //初始化RCC时钟
         OSInit();
                           
         LCD_Buffer_MUTEX     = OSMutexCreate(4,&err);        //创建3个共享资源互斥信号量
         USART_Buffer_MUTEX   = OSMutexCreate(4,&err);
         SDtoRAM_Buffer_MUTEX = OSMutexCreate(4,&err);
            
     OSTaskCreate(Task_Start,(void *)0,&Task_Start_Stk[TASK_START_STK_SIZE-1],TASK_START_PRIO); //起始任务   
         
         OSStart();      
}
/*-------------------------------------------------------------------------------
函数功能:初始化各种外设
说    明:因为跑操作系统,所以外设的初始化应该放在操作系统的初始任务中完成,不能
          在while(1)循环外部完成外设的初始化工作,否则操作系统可能无法启动.
                  本函数在app.c中被调用
-------------------------------------------------------------------------------*/
void BSP_Init(void)
{
        OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
        OS_ENTER_CRITICAL();
        DelayInit();                 //初始化延时
        PinCfg();                         //外部器件控制配置
        FSMC_LCD_Init();         //FSMC总线配置                  
        GUI_Init();                         //初始化UCGUI界面
        TSC2046_Config();         //初始化触摸控制器
        USART1_Config();         //初始化串口
        DAC_Config();                 //初始化DAC1
        ADC1_Init();                 //初始化ADC1
        EXTI_Config();                 //初始化外部中断
        Key_EXTI_Config();         //初始化按键中断
        TIM5_Config(1999,71);  //TIM5以1MHz频率计数,每2ms溢出中断
//        TIM4_Config(59999,71); //TIM4以1MHz频率计数,每60ms溢出中断
        RTC_Init();                            //初始化RTC
//        SD_Init();
        JDQ_ACDC = 1;                  //交流耦合
        ManualGainScan(3);    //调试用
        IWDG_Init(4,625);     //喂狗时间为1000ms
        OS_EXIT_CRITICAL();         
}
设计文档:
设计指标:
主控:                                      STM32F103ZET6
液晶屏:                                    4.3TFT480×272  65K彩色LCD显示屏  FSMC
AD:                                       121MHz采样速率
最高实时取样率:                 1Msps  8Bits
取样缓冲器深度:                 5K  
垂直灵敏度:                          5V1V500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;
水平时基范围:2S,1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS
输入阻抗:                              1MΩ
最高输入电压:                     30Vpp
耦合方式:                              AC/DC
触发功能:                              实现自动、常规、单次触发方式 ,上升或下降边沿触发
参数计算:                              频率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值
触发电平:                              触发电平高低位置可调,触发时基位置可调
实现RUN/STOP功能

功能预留:
1、波形发生器:使用STM32一路DA实现正弦,三角波,方波输出。任意一种波形幅值在
               0-3.3V任意可调、频率在一定范围任意可调、方波占空比可调。调节选项
                             可以通过触摸屏完成设置。
2、SD卡存储:SD卡波形存储输出,能够对当前屏幕截屏,以JPG格式存储在SD卡上。能够存储1S内的波形数据,可以随时调用查看。
3、数据传输: 用C#编写上位机,通过串口完成对下位机的控制。初步功能为:(1)实现STOP/RUN功能(2)输出波形电压、时间参数(3)控制截屏(4)控制波形发生器(5)其他
4、图形接口: 完成UCGUI的移植和使用工作。
5、远期计划: 添加FFT等等
1、采样速率:600Sa/s6kSa/s 60kSa/s600kSa/s 3MSa/s,,6MSa/s30MSa/s 60MSa/s
2、水平扫速:250 ns*500ns1μs5 μs10μs50μs500 μs5ms 50ms
3、垂直电压灵敏度:10mV/div, 20mV/div, 50mV/div,0.1V/div, 0,2V/div, 0.5V/div, 1V/div,
2V/div,5V/div
4、被测信号的各种参数屏幕显示,包括频率、电压峰峰值等。

硬件电路

51hei.png

全部资料51hei下载地址(资料为网上转载,PCB还未布线,还有一些不完善,望大家一起来完善):
硬件设计.zip (2.65 MB, 下载次数: 82)

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ID:883177 发表于 2021-2-7 16:06 | 显示全部楼层
好的论坛,好的学习资源,学习,学习这个春节加强学习
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