原标题：基于stm32单片机简易数字示波器设计（实物图+原理图+PCB+论文）全套毕设资料

基于STM32单片机的简易数字示波器设计

一、引言

数字示波器是一种重要的电子测量仪器，能够实时显示和分析信号的波形。基于STM32单片机的简易数字示波器设计旨在提供一种低成本、高性能的解决方案，适用于教学、实验和简单的工程测试。

二、主控芯片型号及其在设计中的作用

1. 主控芯片型号

• STM32F103C8T6

• STM32F103ZET6

• STM32F407VET6

2. 作用

   设计中的作用：

• 数据采集与处理：主控芯片通过内置的ADC模块对输入信号进行采样和转换，将模拟信号转换为数字信号，并进行存储和处理。同时，主控芯片还负责波形的显示、触发功能的实现以及参数的测量和计算。

• 波形显示：主控芯片通过FSMC接口与TFT液晶屏连接，实现波形的实时显示。用户可以通过屏幕直观地观察到输入信号的波形和参数。

• 人机交互：主控芯片通过按键、旋钮等输入设备接收用户的指令，并根据指令调整示波器的功能和参数。同时，还可以通过LED指示灯等输出设备向用户反馈示波器的工作状态。

• 数据存储与传输：主控芯片支持SD卡存储功能，可以将当前屏幕的波形截图以JPG格式存储在SD卡上，方便用户随时调用查看。此外，还可以通过串口通信与上位机进行数据传输，实现虚拟示波器功能。

• STM32F103C8T6：这是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，具有丰富的外设接口和高性能的计算能力。其内部集成128KB的闪存和20KB的SRAM，能够满足示波器设计中的数据存储和处理需求。同时，STM32F103C8T6的最高工作频率可达72MHz，确保了示波器的高速响应和实时性。

• STM32F103ZET6：与STM32F103C8T6类似，但具有更大的闪存（512KB）和SRAM（64KB），适用于更复杂的设计需求。其高性能和丰富的外设接口使得它能够处理更多的波形数据和提供更高的采样率。

• STM32F407VET6：这是基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器，具有更高的性能和更丰富的外设接口。其内部集成1MB的闪存和192KB的SRAM，并支持硬件浮点运算，使得它在处理复杂的波形分析和计算时具有更高的效率。

三、硬件设计

1. 模拟前端处理电路

• 交直流耦合选择电路：用于选择输入信号的交直流耦合方式，通过电容的通交隔直特性实现交流信号的滤除和直流信号的保留。

• 电压衰减电路：用于将输入信号进行衰减，以适应不同幅值的信号测量需求。通过电阻分压网络实现信号的衰减，同时保证信号的精度和稳定性。

• 信号处理电路：包括运算放大器、滤波器等电路，用于对输入信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和测量精度。

• 频率检测电路：通过滞回比较器对输入信号进行比较，实现频率的测量功能。滞回比较器具有抗干扰能力强、稳定性好的特点，能够准确测量输入信号的频率。

2. 电源电路

• 负责给运放提供正负电源以及系统供电，是保障电路正常运行的基础。采用稳压电源电路，确保电压的稳定性和可靠性。

3. 人机交互电路

• 包括按键、旋钮、LED灯、显示屏等输入输出接口，用于控制示波器的功能和参数设置。通过合理的布局和设计，提高用户的使用体验和操作便捷性。

4. 显示电路

• 采用4.3寸TFT480×272 65K彩色LCD显示屏，通过FSMC接口与主控芯片连接，实现波形的实时显示。显示屏具有高分辨率和丰富的色彩显示效果，能够清晰地展示输入信号的波形和参数。

5. 其他电路

• 包括复位电路、时钟电路等辅助电路，用于保障系统的稳定性和可靠性。

四、软件设计

1. 硬件驱动层

• ADC驱动：用于配置和控制ADC模块，实现输入信号的采样和转换。

• 定时器驱动：用于配置和控制定时器模块，实现波形的实时显示和采样率的调整。

• 按键驱动：用于配置和控制按键输入电路，实现用户指令的接收和处理。

• 显示屏驱动：用于配置和控制显示屏电路，实现波形的显示和参数的显示。

2. 应用层

• 波形发生器：使用STM32的DA功能实现正弦波、三角波、方波和白噪声等波形的输出。通过触摸屏进行设置和调整波形的幅值、频率和占空比等参数。

• 波形存储与读取：通过SD卡存储功能将当前屏幕的波形截图以JPG格式存储在SD卡上，并可以随时调用查看。同时，还可以将波形数据以文本格式存储在SD卡上，方便后续的数据分析和处理。

• 参数测量与计算：实现频率、周期、占空比、交流峰峰值、平均值等参数的测量和计算，并在显示屏上实时显示。

• 触发功能：实现自动、常规和单次触发方式，以及上升或下降边沿触发功能。通过合理的触发设置，可以捕捉到输入信号的特定波形和事件。

• 上位机通信：通过串口通信与上位机进行数据传输，实现虚拟示波器功能。上位机可以接收示波器发送的波形数据和参数信息，并进行进一步的分析和处理。