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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
完整题目下载：
示波器.docx
(69 KB, 下载次数: 42)
stm32程序：http://www.51hei.com/bbs/dpj-93166-1.html
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