基于ARM的簡(jiǎn)易示波器的設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)對(duì)基于arm（advanced risc machine）的簡(jiǎn)易示波器的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了介紹。主要對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了分析。硬件設(shè)計(jì)部分首先給出了系統(tǒng)框圖，然后對(duì)各個(gè)組成模塊進(jìn)行了介紹。并給出了各模塊所使用的主要元器件。包括電源部分、放大部分、控制部分、鍵盤功能及芯片的采集和顯示部分。軟件設(shè)計(jì)部分編寫了使能部分、ad轉(zhuǎn)換、顯示部分、數(shù)值計(jì)算部分。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了小信號(hào)波形的顯示，實(shí)時(shí)采樣速率為1m。本設(shè)計(jì)采用彩色tft液晶顯示。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了波形峰峰值的瞬時(shí)檢測(cè)和左右移動(dòng)變換，實(shí)現(xiàn)了波形頻率的測(cè)量。關(guān)鍵詞：arm；示波器；ad轉(zhuǎn)換abstractthis paper d

2、escribes the design of the digital oscillograph based on arm （advanced risc machine）the design of hardware and software is the papers main contents. at first, the hardware design part describes the floor plan of this system. then, every module is introduced in the paper. the paper lists the main app

3、aratus that are used in the system. include power of the most part, and control functions, the keyboard and the collection and display chip software design part written to be part of ad, convert, that part, the value of this issue. the application of the software is to complete the program keil appl

4、ies to software.designed to achieve the signal waveforms display, real-time sampling is 1m. the rate is designed to achieve transient waveforms max-max values and move around. the waveform achieves the frequency of the survey.key words：arm；the oscillograph；ad conversion目 錄第1章 選題背景11.1課題來(lái)源11.2課題目的11.

5、3課題意義11.4應(yīng)用分析11.5本章小結(jié)2第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32.1總體框圖32.2總體設(shè)計(jì)分析32.3硬件部分分析42.4軟件部分分析62.5本章小結(jié)6第3章 硬件結(jié)構(gòu)73.1電源部分設(shè)計(jì)73.2放大部分設(shè)計(jì)83.3控制部分設(shè)計(jì)103.4鍵盤功能113.5芯片采集及顯示部分設(shè)計(jì)113.6本章小結(jié)15第4章 軟件分析164.1軟件框圖分析164.2應(yīng)用軟件174.3ad轉(zhuǎn)換部分信號(hào)采集部分174.4調(diào)用的按鍵設(shè)計(jì)184.5顯示部分設(shè)計(jì)194.6定時(shí)器設(shè)計(jì)204.7本章小結(jié)20第5章 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果215.1 測(cè)試的理論基礎(chǔ)215.2 系統(tǒng)測(cè)試及分析215.3 測(cè)試結(jié)果分析225.4 本章小

6、結(jié)22結(jié) 論23參考文獻(xiàn)24致 謝25附 錄26第1章 選題背景1.1 課題來(lái)源傳統(tǒng)模擬示波器是基于顯像管技術(shù)的，通過(guò)電子槍將電子打向熒光屏而顯示波形。對(duì)于周期信號(hào)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)示波器可以顯示出穩(wěn)定的波形，但對(duì)非周期信號(hào)或瞬間信號(hào)卻無(wú)能為力。數(shù)字示波器由于采樣的原因，把有些毛刺過(guò)濾掉了，所以不太真實(shí)，但它偏數(shù)字化，對(duì)邏輯電路的測(cè)量很好，很容易存儲(chǔ)，在電腦上分析數(shù)據(jù)，本課題基于arm的數(shù)字存儲(chǔ)式示波器可以顯示瞬時(shí)信號(hào)和非周期信號(hào)。系統(tǒng)銜接時(shí)序采樣控制、鍵盤接口、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、lcd顯示、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的通信等各部分工作,以及產(chǎn)生系統(tǒng)各模塊正常工作所需要的控制信號(hào)。推進(jìn)本設(shè)計(jì)產(chǎn)生。1.2 課題目的本課題的

7、目的是能夠顯示接收到的波形，并且能夠測(cè)量出峰峰值。波形失真調(diào)節(jié)使之能夠顯示出完整的波形，顯示出波形的頻率和幅度特性，得到波形的峰值和頻率。1.3 課題意義本課題實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)信號(hào)的顯示，擺脫了傳統(tǒng)示波器只能顯示周期信號(hào)的弊病。基于stm32系列arm的簡(jiǎn)易示波器，實(shí)時(shí)采樣速率最大1m，采用彩色tft液晶顯示，需要設(shè)計(jì)前端放大電路。以16/ 32 位嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用于這個(gè)時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)的小體積、高可靠性能夠滿足便攜式虛擬儀器的要求。構(gòu)建基于嵌入式系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)示波器變得有意義。1.4 應(yīng)用分析本設(shè)計(jì)是應(yīng)用stm32系列芯片完成采樣量化、ad轉(zhuǎn)換、 波形分析、波形顯示等多項(xiàng)技術(shù)。ar

8、m 是面向低價(jià)位市場(chǎng)設(shè)計(jì)的一種risc 微處理器，其優(yōu)勢(shì)是性價(jià)比高，適合嵌入式數(shù)字示波器的需求。當(dāng)前采用arm芯片設(shè)計(jì)的嵌入式數(shù)字示波器主要基于cortex-m3內(nèi)核的微控制器stm32f103ve。采用種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嵌入式數(shù)字示波器，由于時(shí)鐘頻率和并行處理能力較低，因此通常用于通道數(shù)較少的設(shè)計(jì)中，無(wú)法滿足對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高的多通道嵌入式數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)。arm 是當(dāng)今嵌入式時(shí)代的主流產(chǎn)品, 隨著arm 技術(shù)的發(fā)展, 嵌入式示波器將成為一種功能越來(lái)越強(qiáng)大, 使用也更方便的檢測(cè)設(shè)備。而虛擬儀器的應(yīng)用又使得示波器克服了傳統(tǒng)示波器在價(jià)格、功能、靈活性等方面所受到的限制。本課題所設(shè)計(jì)的基于arm的示波

9、器已經(jīng)具有了數(shù)據(jù)采集、信號(hào)調(diào)理、傳輸、存儲(chǔ)、分析處理、顯示輸出等功能。1.5 本章小結(jié)本章主要介紹了選擇本課題的背景等，應(yīng)用arm設(shè)計(jì)示波器的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)的宗旨和選擇方案的基本描述。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 總體框圖輸入信號(hào)放大電路（模擬通道）采樣和量化12位adc單片機(jī)lcdarm鍵盤圖2-1 總體框圖2.2 總體設(shè)計(jì)分析本設(shè)計(jì)接收選擇的是小信號(hào)，因?yàn)樾⌒盘?hào)比較穩(wěn)定，能很好的顯示波形。本設(shè)計(jì)如果選擇的是dsp，設(shè)計(jì)中用到芯片就會(huì)增多，而且因?yàn)閐sp造價(jià)高于arm并且小信號(hào)的采集如果應(yīng)用dsp放大芯片有很多限制，不易選取。而應(yīng)用arm則減少了這方面的問(wèn)題。在嵌入式處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，risc1已經(jīng)

10、成為處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必然選擇。嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。并且該系統(tǒng)是以提高對(duì)象體系智能性、控制力和人機(jī)交互能力為目的，通過(guò)相互作用和內(nèi)在指標(biāo)評(píng)定的，嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件，是決定嵌入式系統(tǒng)功能強(qiáng)弱的主要因素，也決定了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和開(kāi)發(fā)復(fù)雜度。小信號(hào)在送入示波器的adc部分電壓稍小，量化選擇不好選。故應(yīng)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大，才能送進(jìn)ad轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過(guò)ad轉(zhuǎn)換電路之后，就是要數(shù)據(jù)計(jì)算和顯示芯片進(jìn)行使能控制，進(jìn)入開(kāi)始界面后才能實(shí)現(xiàn)示

11、波器的功能。數(shù)據(jù)計(jì)算部分應(yīng)用比較器對(duì)所設(shè)預(yù)設(shè)值跟ad送出值進(jìn)行比較，高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候則計(jì)數(shù)顯示示波器上，并進(jìn)行前一個(gè)數(shù)和后一個(gè)數(shù)進(jìn)行比較，算出峰峰值。本設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題包括硬件部分和軟件部分。硬件部分的設(shè)計(jì)主要是芯片選擇，控件的選擇，放大倍數(shù)的控制，衰減倍數(shù)的選擇。軟件部分的設(shè)計(jì)主要是驅(qū)動(dòng)程序的編譯，主函數(shù)主要功能的實(shí)現(xiàn)，按鍵控制的選擇。2.3 硬件部分分析2.2.1 電源部分（1） 輸出功率是否滿足要求；（2） 輸出電壓是否穩(wěn)定；2.2.2 adc 部分12位adc是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。各通道的a/d轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。adc的結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在

12、16位數(shù)據(jù)寄存器中。adc有16個(gè)多路通道?？梢园艳D(zhuǎn)換分成兩組：規(guī)則的和注入的。在任意多個(gè)通道上以任意順序進(jìn)行的一系列轉(zhuǎn)換構(gòu)成成組轉(zhuǎn)換。2.2.3 主控制芯片本設(shè)計(jì)應(yīng)用主控制芯片為stm32f103系列，完成采樣時(shí)鐘的控制，判斷計(jì)數(shù)是否完成，完成后送數(shù)給lcd顯示。本設(shè)計(jì)應(yīng)用stm32系列按性能分成兩個(gè)不同的系列2：stm32f103增強(qiáng)型3系列和stm32f101基本型系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72mhz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36mhz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32k到128k的閃存，不同的是sra

13、m的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72mhz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，stm32功耗36ma，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5ma/mhz。2.2.4 鍵盤輸入控制本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是stm32內(nèi)部的的鍵盤控制芯片?，F(xiàn)在應(yīng)用鍵盤的掃描方法主要包括以下幾種掃描方式：（1） 逐點(diǎn)掃描法4。逐點(diǎn)掃描的優(yōu)點(diǎn)是它的編程簡(jiǎn)單，易于理解，可以作同時(shí)按多個(gè)鍵的識(shí)別。缺點(diǎn)是它的速度慢，處理程序代碼較長(zhǎng)。（2） 逐行掃描法。逐行掃描的照逐點(diǎn)掃描要好的多，程序相對(duì)簡(jiǎn)單，速度快，也支持同時(shí)多按鍵處理。一般的掃描鍵盤多用此法。（3） 全局掃描法。全局掃描只用兩次掃描，速度快，易學(xué)易用，程序簡(jiǎn)單，可是它不支持同時(shí)多鍵處

14、理，最佳適用44掃描鍵盤，可以用在一般的用途。2.2.5 lcd 顯示部分lcd驅(qū)動(dòng)程序的安排設(shè)置應(yīng)簡(jiǎn)單，顯示芯片最好相距近些，減少信道噪聲引起波形改變。液晶顯示屏5的技術(shù)參數(shù)：（1） 可視面積；液晶顯示器所標(biāo)示的尺寸就是實(shí)際可以使用的屏幕范圍一致。（2） 可視角度；液晶顯示器的可視角度左右對(duì)稱，而上下則不一定對(duì)稱。一般來(lái)說(shuō)，上下角度要小于或等于左右角度。（3） 點(diǎn)距；14英寸lcd的可視面積為285.7mm214.3mm，它的最大分辨率為1024768，那么點(diǎn)距就等于：可視寬度/水平像素（或者可視高度/垂直像素），即285.7mm/1024=0.279mm（或者是214.3mm/768=0.

15、279mm）。（4） 色彩度；任何一種色彩都是由紅、綠、藍(lán)三種基本色組成的。lcd面板上是由1024768個(gè)像素點(diǎn)組成顯像的，每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)（r、g、b）三種基本色來(lái)控制。大部分的液晶顯示器，每個(gè)基本色（r、g、b）達(dá)到6位，即64種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有646464=262144種色彩。也有frc（frame rate control）技術(shù)以仿真的方式來(lái)表現(xiàn)出全彩的畫面，也就是每個(gè)基本色（r、g、b）能達(dá)到8位，即256種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有高達(dá)256256256=16777216種色彩了。（5） 對(duì)比值；對(duì)比值是定義最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑

16、）的比值。（6） 亮度值；液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極射線管（背光源）來(lái)決定，亮度值一般都在200250 cd/m2間。（7） 響應(yīng)時(shí)間；響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，此值當(dāng)然是越小越好。響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，就有可能使液晶顯示器在顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，有尾影拖曳的感覺(jué)。一般的液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間在2030ms之間。2.4 軟件部分分析軟件部分應(yīng)該解決的問(wèn)題如流程圖所示： 初始化鍵盤掃描數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理波形顯示前端通信底層驅(qū)動(dòng)圖2-2 軟件部分框圖被測(cè)信號(hào)由示波器探頭輸入進(jìn)來(lái)，由于各種被測(cè)信號(hào)的幅度等參數(shù)有很大差別，所以信號(hào)進(jìn)來(lái)后首先進(jìn)行調(diào)理，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理后，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，

17、經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入ram中，同時(shí)arm從ram中取出保存的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送入lcd進(jìn)行顯示。運(yùn)行在arm程序是在arm公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境ads下完成的，主要完成的任務(wù)是根據(jù)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用軟件選擇了keil3.5版本，軟件能夠應(yīng)用arm編寫程序。keil軟件是目前開(kāi)發(fā)mcs-51系列單片機(jī)和stm32系列arm的軟件。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要pentium或以上的cpu，16mb或更多ram、20m以上空閑的硬盤空

18、間、win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。2.5 本章小結(jié)本章主要目的是對(duì)設(shè)計(jì)中用到的部分做了系統(tǒng)的分析，分析了現(xiàn)在arm的發(fā)展前景和本設(shè)計(jì)應(yīng)用arm區(qū)別于其他的應(yīng)用軟件所擁有的優(yōu)勢(shì)。本章還簡(jiǎn)單并系統(tǒng)的介紹了硬件部分和軟件部分。其中包括硬件部分總體思路的設(shè)計(jì)，軟件部分主函數(shù)的設(shè)計(jì)等。第3章 硬件結(jié)構(gòu)3.1 電源部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)目的是顯示出完整的波形，供應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換部分芯片需要穩(wěn)定的電壓。本設(shè)計(jì)芯片所需的電壓5v。轉(zhuǎn)換成5v的穩(wěn)壓電源有很多種形式其中包括mc3406、lm7805等穩(wěn)定電壓的芯片。mc3406是24v轉(zhuǎn)換成5v的，需要得到這樣的高壓不容易，如果穩(wěn)壓芯片接反會(huì)引起瞬時(shí)

19、高壓，容易擊穿芯片。應(yīng)用7805是12v轉(zhuǎn)換為5v的芯片，5v電壓對(duì)接下來(lái)芯片不會(huì)造成傷害。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的芯片是7805。三端穩(wěn)壓集成電路7805的內(nèi)部電路如圖6所示：圖3-1 7805內(nèi)部電路圖7805也有其缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5a以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái)，使其最大輸出電流為n個(gè)1.5a，在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。78*系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是36v，最低輸入電壓為輸

20、出電壓的3-4v以上。 7805是一款低成本的穩(wěn)壓芯片。它能滿足在設(shè)計(jì)中的要求。比如它能做到熱過(guò)度保護(hù)，短路保護(hù)，輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)，提供穩(wěn)定的5v電壓。它的的參數(shù)足夠應(yīng)用了。應(yīng)用一個(gè)穩(wěn)壓源，加上電解電容穩(wěn)壓作用。電路能輸出穩(wěn)定的5v電壓。本設(shè)計(jì)的電路電源的應(yīng)用如下圖：圖3-2 電源部分設(shè)計(jì)電路圖本設(shè)計(jì)應(yīng)用電解電容調(diào)節(jié)平衡點(diǎn)，使之能夠輸出穩(wěn)定的5v電壓。獲得穩(wěn)定電壓后送到放大電路部分，繼電器控制部分，芯片控制使能部分。為芯片運(yùn)行提供電壓支持。7805各個(gè)部分的電路：（1） 啟動(dòng)電路（2） 基準(zhǔn)電壓電路（3） 取樣比較放大電路和調(diào)整電路3.2 放大部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為小信號(hào)波形的顯示電路，數(shù)據(jù)

21、采集前進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，stm32系列芯片存在內(nèi)部ad轉(zhuǎn)換模塊，該模塊的輸入電壓為3.3v，我們所接收到的信號(hào)只有10mv至100mv，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。由此可判斷放大倍數(shù)約為100倍左右，兩級(jí)放大能夠達(dá)到預(yù)期的效果。在電壓放大之前對(duì)接收到的信號(hào)電壓穩(wěn)定工作點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)電壓跟隨電路。lm324是包含四個(gè)放大器的芯片，滿足設(shè)計(jì)中所用的兩級(jí)放大以及一級(jí)電壓跟隨。lm324系列器件是帶有真差動(dòng)放大輸入的四運(yùn)放放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比它有一些顯著優(yōu)點(diǎn)： 短路保護(hù)輸出，真差動(dòng)輸入級(jí)，可單電源工作：3v-32v，低偏置電流：最大100na，每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器，具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽?/p>

22、共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列，輸入端具有靜電保護(hù)功能。lm324的管腳連接圖如下圖：圖3-3 管腳連接圖其管腳設(shè)置4管腳為輸入電壓，11管腳為接地部分。其他部分為各個(gè)放大器。lm324系列采用兩個(gè)內(nèi)部補(bǔ)償，二級(jí)運(yùn)算放大器。每個(gè)運(yùn)放的第一級(jí)由帶輸入緩沖的晶體管，以及差動(dòng)到單端轉(zhuǎn)換器的晶體管、第一級(jí)不僅完成第一級(jí)增益功能，而且要完成電平移動(dòng)和減小跨導(dǎo)的功能，由于跨導(dǎo)減小，僅需使用一個(gè)較小的跨導(dǎo)電容，從而就能減小芯片尺寸。第二級(jí)含標(biāo)準(zhǔn)電流源負(fù)載放大器級(jí)。因?yàn)槟軌驖M足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用此電路。本設(shè)計(jì)應(yīng)用三個(gè)放大器，一級(jí)放大和二級(jí)放大電路以下電路為二級(jí)放大部分。放大器不能顯示負(fù)值，設(shè)計(jì)一個(gè)

23、基準(zhǔn)電壓，在波形顯示部分，低于正向輸入端的電壓值，設(shè)置為基準(zhǔn)之下。圖3-2 二級(jí)放大電路圖3.3 控制部分設(shè)計(jì)控制部分主要繼電器的控制，前端選壓電路使波形完整。選壓的目的是能夠完整的顯示出波形，并且能夠顯示出當(dāng)前所選電壓的值，反映到顯示部分，顯示出當(dāng)時(shí)的電壓。并且獲得當(dāng)時(shí)的峰峰值和頻率。在本設(shè)計(jì)中要獲得穩(wěn)定的波形，電壓部分就要穩(wěn)定。在選址的時(shí)候就能夠達(dá)到穩(wěn)定的波形。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用的繼電器為hrs2，其參數(shù)設(shè)置為兩組常開(kāi)，兩組常閉，兩組轉(zhuǎn)換。能夠滿足要求設(shè)置。完成觸點(diǎn)平移時(shí)電壓的變動(dòng)。hrs2觸點(diǎn)在阻性負(fù)載時(shí)交流120v承受最大1a的電流，直流24v時(shí)承受最大1a的電流。觸點(diǎn)的阻性越大時(shí)，對(duì)大電流

24、的負(fù)載越不利，有些應(yīng)用對(duì)壓降很敏感，阻性大的繼電器觸點(diǎn)勢(shì)必會(huì)影響這部分應(yīng)用的正常工作。最大切換電壓是指由于觸點(diǎn)尖隙等物理因素形成的可安全切斷的電壓，如果觸點(diǎn)間距不足，會(huì)導(dǎo)致電壓直接電離空氣直接在觸點(diǎn)間跳火而無(wú)法斷開(kāi)。最大切換電流是指觸點(diǎn)在接觸時(shí)能承受的最大電流，它與電流密度有關(guān)，當(dāng)電流密度超過(guò)允許的極限時(shí)，也就是觸點(diǎn)的表面積小于通過(guò)電流應(yīng)有的截面積時(shí)，產(chǎn)生的熱量可能過(guò)高，使觸點(diǎn)熔化而導(dǎo)致粘連。設(shè)繼電器的的斷開(kāi)狀態(tài)為觸點(diǎn)0，接通狀態(tài)為1由芯片控制它的開(kāi)合，它的開(kāi)合決定了電壓的放大倍數(shù)和采樣衰減倍數(shù)。衰減倍數(shù)如表3-1所示：表3-1 衰減倍數(shù)表程序控制一號(hào)繼電器衰減倍數(shù)00.51005放大倍數(shù)如表

25、3-2所示：表3-2 放大倍數(shù)表程序控制繼電器放大倍數(shù)0010110101001110003.4 鍵盤功能在這個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置了5個(gè)按鈕分別為：運(yùn)行與停止，放大倍數(shù)增大，放大倍數(shù)減小,觸發(fā)電平上移，觸發(fā)電平下移。運(yùn)行與停止鍵：是通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉atmega16 adc轉(zhuǎn)換完畢中斷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。放大倍數(shù)的增大與減?。菏峭ㄟ^(guò)atmega16控制模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的數(shù)字化控制。cd4051為8通道的模擬開(kāi)關(guān)，所以程控放大器可以有8檔。觸發(fā)電平的上移與下移：是通過(guò)對(duì)采樣來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字觸發(fā)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制值在增加的過(guò)程中某個(gè)數(shù)據(jù)的大小剛好與數(shù)字觸發(fā)的二進(jìn)制數(shù)值一樣，在此以后的波形數(shù)據(jù)才存入顯示ram

26、中。當(dāng)這5個(gè)按鍵中的某一個(gè)被觸發(fā)，都會(huì)置位相應(yīng)的標(biāo)志位，以便刷新lcd液晶屏上相應(yīng)的顯示信息。3.5 芯片采集及顯示部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)鍵控和放大使電壓值滿足3.3v的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)采集和顯示波形，數(shù)據(jù)分析芯片和lcd使能芯片控制波形顯示部分。本設(shè)計(jì)應(yīng)用stm32f103ve實(shí)現(xiàn)電路功能。本設(shè)計(jì)應(yīng)用stm32f103ve完成使能單片機(jī)芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，還能達(dá)到數(shù)值運(yùn)算，計(jì)數(shù)顯示等功能。要比dsp利用多個(gè)芯片完成簡(jiǎn)潔的多。而且芯片自帶通道的去噪效果要比多個(gè)芯片搭接去噪效果好得多。信息采集部分首先要做的就是要把模擬電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路，a/d轉(zhuǎn)換部分之后，就是數(shù)據(jù)計(jì)算以及顯示部分。stm32f103

27、vet6基于cortex-m3的mcu，一片總線擴(kuò)展的sram（128kb），一片總線擴(kuò)展的nor flash(512kb)，一片總線擴(kuò)展的nand flash，一片m25pe80 spi flash，兩個(gè)rs232連接插座(db9)，通過(guò)跳線選擇連接兩個(gè)uart，一個(gè)b型usb插座，通過(guò)跳線連接usb，一個(gè)can連接插座（db9），通過(guò)跳線連接can，一個(gè)sd卡座（標(biāo)準(zhǔn)sdio方式），通過(guò)跳線連接sd卡座，主時(shí)鐘振蕩器8mhz用戶可更換振蕩器（416mhz）和32khz振蕩器。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的stm32f103系列的優(yōu)點(diǎn)包括7：（1） 從僅需少量的存儲(chǔ)空間和管腳應(yīng)用到需要更多的存儲(chǔ)空間和管腳的應(yīng)

28、用。（2） 從苛求性能的應(yīng)用到電池供電的應(yīng)用。（3） 從簡(jiǎn)單而成本敏感的應(yīng)用到高端應(yīng)用。（4） 全系列腳對(duì)腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，全方位的靈活性。（5） 在不必修改您原始框架及軟件的條件下，將應(yīng)用升級(jí)到更多存儲(chǔ)空間。（6） 在不必修改您原始框架及軟件的條件下，精簡(jiǎn)到使用更少存儲(chǔ)空間或用不同的封裝規(guī)格。本設(shè)計(jì)應(yīng)用stm32f103系列的以上優(yōu)點(diǎn)，完成了電路的設(shè)置。借助stm32f103系列芯片速度達(dá)20 mips的高性能內(nèi)核，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)本設(shè)計(jì)完成采集。該芯片擁有領(lǐng)先的130納米制造工藝，優(yōu)異的性價(jià)比。程序空間從4k到128k，芯片選擇從20腳到80腳，寬范圍尋址，提供足夠的空間。系統(tǒng)

29、成本低，內(nèi)嵌eeprom和高精度rc振蕩器。開(kāi)發(fā)容易，擁有本地工具支持。stm32f103系列包含7個(gè)定時(shí)器8：(1) 3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/pwm或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入。(2) 1個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的pwm高級(jí)控制定時(shí)器。(3) 2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的)。(4) 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)器。stm32f103系列包含9個(gè)通信接口：多達(dá)2個(gè)i2c接口（支持smbus/pmbus）多達(dá)3個(gè)usart接口（支持iso7816接口，lin，irda接口和調(diào)制解調(diào)控制）多達(dá)2個(gè)spi接口（18m位/秒）can

30、接口（2.0b 主動(dòng)）usb 2.0全速接口3.5.1 采集部分信號(hào)采集最先做的就是就是a/d轉(zhuǎn)換。若選用芯片ad603，雖然能夠達(dá)到要求但是它的工作溫度比較小，完成這部分還要完成新片所需的溫度補(bǔ)償。而在stm32系列內(nèi)部的12位adc所用的溫度跟數(shù)據(jù)分析部分的溫度是一樣的。減少了這部分操作。adc使用dma操作。模擬看門狗功能允許非常精準(zhǔn)地監(jiān)視一路、多路或所有選中的通道，當(dāng)被監(jiān)視的信號(hào)超出預(yù)置的閥值時(shí)，將產(chǎn)生中斷。由標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器（timx）和高級(jí)控制定時(shí)器（tim1）產(chǎn)生的事件，可以分別內(nèi)部級(jí)聯(lián)到adc的開(kāi)始觸發(fā)和注入觸發(fā)，應(yīng)用程序能使ad轉(zhuǎn)換與時(shí)鐘同步。stm32f103系列芯片的adc部分

31、是12位adc是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有18個(gè)通道，可測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。各通道的a/d轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。adc的結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在16位數(shù)據(jù)寄存器中。stm32f103系列芯片的adc9有以下特點(diǎn)：（1） 12-位分辨率（2） 轉(zhuǎn)換結(jié)束，注入轉(zhuǎn)換結(jié)束和發(fā)生模擬看門狗事件時(shí)產(chǎn)生中斷（3） 單次和連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（4） 從通道0到通道n的自動(dòng)掃描模式（5） 自校準(zhǔn)（6） 帶內(nèi)嵌數(shù)據(jù)一致的數(shù)據(jù)對(duì)齊（7） 通道之間采樣間隔可編程（8） 規(guī)則轉(zhuǎn)換和注入轉(zhuǎn)換均有外部觸發(fā)選項(xiàng)（9） 間斷模式（10） 雙重模式（帶2個(gè)adc的器件）（11） adc轉(zhuǎn)換速

32、率1mhz（12） adc供電要求：2.4v到3.6v（13） adc輸入范圍：vref- vin vref+（14） 規(guī)則通道轉(zhuǎn)換期間有dma請(qǐng)求產(chǎn)生。3.5.2 顯示部分顯示部分所應(yīng)用的是的320240的lcd屏幕，應(yīng)用軟件對(duì)lcd使能使其開(kāi)啟開(kāi)始畫面。用lcd的優(yōu)勢(shì)是它顯示的波形穩(wěn)定能夠完整顯示。與傳統(tǒng)的crt相比，lcd不但體積小，厚度?。壳?4.1英寸的整機(jī)厚度可做到只有5厘米），重量輕、耗能少（1到10 微瓦/平方厘米）、工作電壓低（1.5到6v）且無(wú)輻射，無(wú)閃爍并能直接與cmos集成電路匹配。所需為320640的液晶顯示屏，經(jīng)過(guò)連接能夠達(dá)到波形的顯示功能，并能滿足完整的波形的顯

33、示，峰峰值的計(jì)算等。各個(gè)類型的lcd10工作原理： （1）被動(dòng)矩陣式lcd工作原理tn-lcd、stn-lcd和dstn-lcd之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的tn-lcd為例，向大家介紹其結(jié)構(gòu)及工作原理。在厚度不到1厘米的tn-lcd液晶顯示屏面板中，彩色濾光片是由紅、綠、藍(lán)三種顏色構(gòu)成的濾片，有規(guī)律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個(gè)像素是由三種顏色的單元（或稱為子像素）所組成。假如有一塊面板的分辨率為12801024，則它實(shí)際擁有38401024個(gè)晶體管及子像素。每個(gè)子像素的左上角（灰色矩形）為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產(chǎn)生rgb三原色。每個(gè)夾

34、層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子（液晶空間不到510-6m）。在同一層內(nèi)，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長(zhǎng)軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長(zhǎng)軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長(zhǎng)軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來(lái)排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個(gè)液晶盒，并與驅(qū)動(dòng)ic、控制ic與印刷電路板相連接。在正常情況下光線從上向下照射時(shí)，通常只有一個(gè)角度的光線能夠穿透下來(lái)，通過(guò)上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過(guò)液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏

35、光板穿出，形成一個(gè)完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當(dāng)液晶層施加某一電壓時(shí)，由于受到外界電壓的影響，液晶會(huì)改變它的初始狀態(tài)，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)。因此經(jīng)過(guò)液晶的光會(huì)被第二層偏光板吸收而整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不透光的狀態(tài)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。當(dāng)液晶層不施任何電壓時(shí)，液晶是在它的初始狀態(tài)，會(huì)把入射光的方向扭轉(zhuǎn)90度，因此讓背光源的入射光能夠通過(guò)整個(gè)結(jié)構(gòu)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)白色。為了達(dá)到在面板上的每一個(gè)獨(dú)立像素都能產(chǎn)生你想要的色彩，多個(gè)冷陰極燈管必須被使用來(lái)當(dāng)作顯示器的背光源。（2）主動(dòng)矩陣式lcd工作原理tf

36、t-lcd液晶顯示器的結(jié)構(gòu)與tn-lcd液晶顯示器基本相同，只不過(guò)將tn-lcd上夾層的電極改為fet晶體管，而下夾層改為共通電極。 tft-lcd液晶顯示器的工作原理與tn-lcd卻有許多不同之處。tft-lcd液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式11”照射方式。當(dāng)光源照射時(shí)，先通過(guò)下偏光板向上透出，借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線。由于上下夾層的電極改成fet電極和共通電極，在fet電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的排列狀態(tài)同樣會(huì)發(fā)生改變，也通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于fet晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會(huì)一直保持這種狀態(tài)，直到fet電極下一次再加電改變其排列方式為止

37、。3.5.3 數(shù)值計(jì)算部分波形顯示完成，要計(jì)算峰值，首先應(yīng)用到串行口，控制傳輸使能。應(yīng)用通用復(fù)用硬件完成寄存器計(jì)數(shù)功能。串行外設(shè)接口12(spi)允許芯片與外部設(shè)備以半/全雙工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，這種工作模式下，它要為外部從設(shè)備提供通信時(shí)鐘(sck)。接口還能以多主配置方式工作。它可用于多種用途，包括可選第三根雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸，或使用crc校驗(yàn)的可靠通信。通用和復(fù)用部分應(yīng)用寄存器計(jì)數(shù)。gpio端口的每個(gè)位可以由軟件分別配置成多種模式。每個(gè)gpi/o端口有兩個(gè)32位配置寄存器（gpiox_crl，gpiox_crh），兩個(gè)32位數(shù)據(jù)寄存器（gpiox_id

38、r，gpiox_odr），一個(gè)32位置位/復(fù)位寄存器（gpiox_bsrr），一個(gè)16位復(fù)位寄存器（gpiox_brr）和一個(gè)32位鎖定寄存器（gpiox_lckr）。gpi/o端口每個(gè)i/o端口位可以自由編程，然而i/o端口寄存器必須按32位字被訪問(wèn)（不允許半字或字節(jié)訪問(wèn)）。gpiox_bsrr和gpiox_brr寄存器允許對(duì)任何gpio寄存器的讀/更改的獨(dú)立訪問(wèn)；這樣，在讀和更改訪問(wèn)之間產(chǎn)生irq時(shí)不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。3.6 本章小結(jié)本章是對(duì)硬件部分進(jìn)行了細(xì)致的解釋，包括了電源部分，放大部分，控制部分，鍵盤部分，芯片采集及顯示部分。硬件部分芯片采集部分是重點(diǎn)，包括采樣部分，數(shù)據(jù)計(jì)算和顯示部分的使

39、能。就stm32系列芯片的功能進(jìn)行應(yīng)用分析。第4章 軟件分析4.1 軟件框圖分析ynnyyn測(cè)量信號(hào)的頻率電壓確定采樣時(shí)鐘發(fā)采樣時(shí)鐘和程控放大器控制字fifo數(shù)據(jù)是否已滿讀fifo數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理得到信號(hào)的各種參數(shù)重新計(jì)算最佳控制字控制字是否與上一次相同arm將數(shù)據(jù)處理送顯示頻率是否大于6.25mhz等效采樣實(shí)時(shí)采樣圖4-1 軟件流程圖4.2 應(yīng)用軟件本設(shè)計(jì)采用c語(yǔ)言編譯方式，c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)換軟件應(yīng)用為keil。輸入源程序，建立工程、對(duì)工程進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，以及如何將源程序變?yōu)槟繕?biāo)代碼。keil 提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集

40、成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。4.2.1 工程文件的建立4.2.1.1 源文件的建立使用菜單“filenew”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕。源文件就是一般的文本文件，不一定使用keil 軟件編寫，可以使用任意文本編緝器編寫。4.2.1.2 建立工程文件點(diǎn)擊“projectnew project ”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字，不需要擴(kuò)展名。4.2.2 工程的詳細(xì)設(shè)置首先點(diǎn)擊左邊 project 窗口的target 1，然后使用菜單“projectoption for target target1”即出現(xiàn)對(duì)工程設(shè)置的對(duì)話框

41、。4.2.3 編譯、連接在設(shè)置好工程后，即可進(jìn)行編譯、連接。選擇菜單 projectbuild target，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行編譯，然后再連接已產(chǎn)生的目標(biāo)代碼。4.3 ad轉(zhuǎn)換部分信號(hào)采集部分在ad轉(zhuǎn)換部分首先要設(shè)置按鍵的狀態(tài)，由兩個(gè)按鍵控制實(shí)現(xiàn)三個(gè)狀態(tài)，幫助頁(yè)面、采集狀態(tài)、暫停狀態(tài)。三個(gè)狀態(tài)能完善ad轉(zhuǎn)換的設(shè)置，開(kāi)始狀態(tài)為暫停界面，全速采集信號(hào)多層顯示。單次轉(zhuǎn)換模式里，adc只執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換。這個(gè)模式既可通過(guò)設(shè)置adc_cr2寄存器的adon位(只適用于規(guī)則通道)啟動(dòng)也可通過(guò)外部觸發(fā)啟動(dòng)(適用于規(guī)則通道或注入通道)，這時(shí)cont位為0。enums_h

42、elp= 0,/* 幫助頁(yè)面 */s_run= 1,/* 采集狀態(tài) */s_hold= 2,/* 暫停狀態(tài) */;while (1)switch (mainstatus)case s_help:dsohelp(&mainstatus);/* 顯示幫助 */break;case s_run:dsorun(&mainstatus);/* 全速采集，實(shí)時(shí)顯示 */break;default:break;用一個(gè)while循環(huán)體選擇索要進(jìn)行的操作，控制部分由按鍵部分控制。采集部分調(diào)用函數(shù)不成立時(shí)跳出完成程序。4.4 調(diào)用的按鍵設(shè)計(jì)按鍵的控制包括上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、復(fù)位鍵等。void gpio_con

43、figuration(void)gpio_inittypedef gpio_initstructure;rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioa | rcc_apb2periph_gpioc| rcc_apb2periph_gpiod | rcc_apb2periph_gpiof | rcc_apb2periph_gpiog;enable);以上部分是先對(duì)控制部分進(jìn)行判斷，判斷其是否成立，若成立則對(duì)各個(gè)按鍵先進(jìn)行浮點(diǎn)模式的設(shè)置，為下一步按鍵是按下還是彈起做準(zhǔn)備狀態(tài)。控制波形移動(dòng)方位，使之能夠更清晰的顯示出來(lái)。以下程序是對(duì)各個(gè)按鍵的控制的調(diào)用。gpi

44、o_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_0;gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_in_floating;gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz;gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_7 | gpio_pin_8 | gpio_pin_13 | gpio_pin_14 | gpio_pin_15;gpio_init(gpiog, &gpio_initstructure);/* pg7,8,13,14,15 */對(duì)四個(gè)led

45、調(diào)用部分是為了顯示各個(gè)通道的接通情況。調(diào)用函數(shù)控制顯示。gpio_setbits(gpiof, gpio_pin_6 | gpio_pin_7 | gpio_pin_8 | gpio_pin_9);gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_6 | gpio_pin_7 | gpio_pin_8 | gpio_pin_9;gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp;gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz;以下函數(shù)是為了顯示編輯者姓名，編輯日期部分調(diào)用的

46、函數(shù)為下面的函數(shù)。static void displogo(void)printflogo(example_name, example_date);example_name命名部分在前面定義便于修改和更正。4.5 顯示部分設(shè)計(jì)以下函數(shù)定義lcd驅(qū)動(dòng)器的訪問(wèn)地址，32位尋址方式。#define lcd_base (uint32_t)(0x60000000 | 0x0c000000)#define lcd (lcd_typedef *) lcd_base)設(shè)置lcd的物理坐標(biāo)void lcd_setcursor(uint16_t xpos, uint16_t ypos)lcd_writereg(0

47、x0200, ypos); /* px */lcd_writereg(0x0201, 399 - xpos);/* py */設(shè)置lcd水平和垂直方向的起始地址和結(jié)束地址。共80個(gè)設(shè)置格。void lcd_setdisplaywindow(uint16_t xpos, uint16_t ypos, uint16_t height, uint16_t width)if (xpos = height)lcd_writereg(r80, (xpos - height + 1);elselcd_writereg(r80, 0);lcd_writereg(r81, xpos);if (ypos = wi

48、dth)lcd_writereg(r82, (ypos - width + 1);elselcd_writereg(r82, 0);lcd_writereg(r83, ypos);lcd_setcursor(xpos, ypos);4.6 定時(shí)器設(shè)計(jì)本函數(shù)是定時(shí)器變量指針，每隔1ms減1。static void softtimerdec(soft_tmr *_tmr)if (_tmr-count 0)if (-_tmr-count = 0)_tmr-flag = 1;延時(shí)函數(shù)，延遲長(zhǎng)度，單位1 ms。延遲精度為正負(fù)1ms。void delayms(uint32_t n)g_tmr0.count

49、 = n;g_tmr0.flag = 0;while (1)cpu_idle();if (g_tmr0.flag1)break; 4.7 本章小結(jié)本章主要是對(duì)軟件部分進(jìn)行了細(xì)致的分析。包括ad轉(zhuǎn)換的調(diào)用，按鍵控制分析，lcd分析設(shè)置等。本章函數(shù)應(yīng)用調(diào)用的庫(kù)多是stm32系列的函數(shù)庫(kù)。第5章 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果5.1 測(cè)試的理論基礎(chǔ)5.1.1 設(shè)計(jì)方案選擇本設(shè)計(jì)輸入信號(hào)，在示波器上顯示。電壓不能出現(xiàn)負(fù)值，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)輸入基準(zhǔn)電壓。并且電壓變動(dòng)范圍應(yīng)在a/d轉(zhuǎn)換電壓范圍內(nèi)。要保證輸入電壓為正，需要對(duì)電壓預(yù)處理，抬高基準(zhǔn)電壓位置。方案一：利用集成運(yùn)放，外接直流電壓，進(jìn)行加法、除法處理信號(hào)電壓。用運(yùn)放完

50、成加法運(yùn)算。改變了各點(diǎn)的電壓值，不改變a/d轉(zhuǎn)換范圍。方案二：電阻串聯(lián)，抬高電壓。要精確抬高就要精確計(jì)算阻值，對(duì)結(jié)果輸出有影響。綜上所述，選擇集成運(yùn)放抬高電壓。5.1.2 信號(hào)采樣采樣速率又成為數(shù)字化速率。是指單位時(shí)間內(nèi)對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣次數(shù)，常以mss（多少兆個(gè)采樣點(diǎn)每秒）表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象造成讀數(shù)誤差其現(xiàn)象是在測(cè)試過(guò)程中顯示的信號(hào)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的頻率。造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸铀俾侍?。產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象。方案一：外接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。應(yīng)用芯片ad603，雖然轉(zhuǎn)換速度可以達(dá)到2m/s，但是其精度不高。方案二：應(yīng)用arm

51、自帶12位adc。1us轉(zhuǎn)換時(shí)間（多達(dá)16個(gè)輸入通道），轉(zhuǎn)換范圍為0至3.6v，具有雙采樣和保持功能。綜上所述，選擇arm自帶ad轉(zhuǎn)換模塊。5.2 系統(tǒng)測(cè)試及分析5.2.1 測(cè)試儀器直流穩(wěn)壓電源，信號(hào)發(fā)生器，萬(wàn)能表5.2.2 測(cè)量步驟（1） 信號(hào)發(fā)生器輸入10mv正弦信號(hào)，送入電路，判斷是否需要衰減電路。（2） 測(cè)量衰減電路輸出電壓，判斷是否對(duì)電壓原樣輸出。（3） 功率測(cè)量。外接標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率與幅值，根據(jù) (u為信號(hào)的峰值)，分別測(cè)量各信號(hào)的功率。（4）經(jīng)壓值處理電路，知電壓uo(02.5v)，在系統(tǒng)的處理電壓(03.3v)范圍內(nèi)。設(shè)定的單片機(jī)采樣率為6.25khz，能完成題目

52、要求分析的信號(hào)范圍。5s刷新一次，實(shí)時(shí)顯示信號(hào)總功率和前兩個(gè)頻率分量都可在lcd上觀察。5.2.3軟件調(diào)試通過(guò)波形判斷是否失真，應(yīng)用程序控制衰減開(kāi)關(guān)開(kāi)合。程序調(diào)試判斷放大倍數(shù)的確定。5.3 測(cè)試結(jié)果分析小信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，送入ad轉(zhuǎn)換。獲得數(shù)字量經(jīng)過(guò)arm處理，送入lcd顯示?；就瓿扇蝿?wù)要求。大信號(hào)經(jīng)過(guò)衰減送入ad中，波形顯示略有失真。完成要求但需改進(jìn)有缺陷。5.4 本章小結(jié)本章主要是對(duì)設(shè)計(jì)的硬件、軟件進(jìn)行測(cè)試，硬件分析衰減電路是否完成，放大部分能夠完成所需放大。軟件部分實(shí)現(xiàn)編譯能夠控制繼電器開(kāi)合，控制arm芯片的計(jì)算，分析。結(jié) 論本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以下功能和技術(shù)：波形的顯示：能夠完成周期信號(hào)在屏幕顯

53、示大于一個(gè)周期的波形，非周期信號(hào)實(shí)時(shí)采樣，實(shí)現(xiàn)周期波形的左右平移。波形峰值的實(shí)時(shí)采集：實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器所記值進(jìn)行比較，獲得峰值。波形頻率的測(cè)量：實(shí)現(xiàn)了當(dāng)峰值出現(xiàn)時(shí)開(kāi)始時(shí)間寄存器計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)，峰值出現(xiàn)時(shí)停止計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用stm32其特有的優(yōu)勢(shì)：（1）應(yīng)用stm32自帶的ad轉(zhuǎn)換模塊，節(jié)省了通道的時(shí)間和空間設(shè)置。（2）應(yīng)用stm32的電壓檢測(cè)軟件，達(dá)到了峰峰值的測(cè)量并減少硬件設(shè)備搭建時(shí)容易出錯(cuò)的弊病。設(shè)計(jì)有很多不足之處需要改進(jìn)，還有許多功能需要豐富。鍵盤控制部分可以選擇程序控制和手動(dòng)控制兩種方式，這樣能夠時(shí)刻采集到即時(shí)信號(hào)。參考文獻(xiàn)1 劉全,韓大強(qiáng),李柯霖.便攜式20m數(shù)字存儲(chǔ)示波器j.電子制作.20

54、05:70-75.2 周明輝,宋躍,張小平等. 基于arm的等效采樣手持式存儲(chǔ)示波表設(shè)計(jì)j.電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2005,18(6):24-28.3 張毅,周紹磊等.虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用m.北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004:231-232.4 張興會(huì),趙杰.智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究j.儀器儀表學(xué)報(bào),2001 ,22(4):101-102.5 劉振興,李宗福,劉林輝.arm嵌入式技術(shù)實(shí)踐教程m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.6 arm公司.arm architecture reference manualm.2000.7 桑楠.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,

55、2001:75-88.8 atmel公司.24c08 data sheet.9 林俊超,宋飛等.arm嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例m.西安:中國(guó)電力出版社,2005.10 arm limited.arm software development toolkit version2.0m.arm dui 0021a,1995.11 周立功.arm嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例（一）m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.12 沈連豐,宋鐵成等.嵌入式系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)應(yīng)用m.北京:電子工業(yè)出版社,2005.致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)全部結(jié)束了。在這期間，我得到了導(dǎo)師齊績(jī)老師大量的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。在總體方案設(shè)計(jì)、編碼設(shè)計(jì)、論文撰寫等很多方面，老師給了我很多幫助，他高度的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深的感染了我，激勵(lì)我不斷克服畢業(yè)設(shè)