葉豪文

摘 要：STM32數(shù)字示波器是不可缺少的，不論是在做實驗，或者是研究中，都需要用到，而且是需要不斷改進的。本篇文章主要通過以STM32微處理器為控制核心，在與外部處理單元結(jié)合起來，設計出一款STM32數(shù)字示波器。

關(guān)鍵詞：STM32數(shù)字示波器 研究 設計

中圖分類號：TM935.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）02-000-01

因為目前來說數(shù)字處理器不夠靈活，而且復雜，且成本較高，所以采用stm32微處理器作為核心控制系統(tǒng)，作為觸發(fā)源來設計數(shù)字示波器。這樣的話，避免了目前所使用的示波器的復雜性，不用反復去研究復雜的一些電路設計，硬件方面的電路設計，也不用去費勁腦汁去思考該怎么樣去設計程序，反復檢驗，這些過程所花費的時間大大降低，極大的降低了成本。再通過各種技術(shù)進行采樣，重建波形，定時采樣，輸送數(shù)據(jù)，等等構(gòu)成整個系統(tǒng)。再通過外部處理單元，讓系統(tǒng)具備它所還有的分辨率，觸發(fā)以及耦合等等，再通過各種技術(shù)結(jié)合提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

一、硬件系統(tǒng)的方案設計

1.輸入阻抗方面的設計

那么什么叫做輸入阻抗呢？其實我們大部分同學學過物理的都知道的，其實也就是我們平常所說的電阻，在一段導體通電時，阻止電流流過的電阻的大小其實就是我們所說的阻抗。這樣的話我們可以把輸入端想成一段導體，而輸入阻抗就是用通過輸入端的電壓除以電流，也就得到我們要求的阻抗了。而我們平時所見到的輸入阻抗不單單是一個電阻，他是有好多電容的電阻并肩起來的，也就是說可以通過電路的接通斷開來調(diào)節(jié)輸入阻抗的大小。我們在設計stm32數(shù)字示波器時，設立相應的電阻，因為我們所設計的數(shù)字示波器要求非常精準，不容易受到其他在家因素的影響，所以這是必須要考慮的問題，也是為什么示波器在不斷更新的原因，所以說數(shù)字示波器必須考慮到一個合適的輸入阻抗的值，能夠不受其他外界因素影響，更加精準的測量數(shù)字波形圖。

2.如何管理信號的放大和縮小

為什么要特別關(guān)注輸入信號的大小呢，因為在數(shù)字示波器種，只有達到一定頻率的信號才會被采樣，所以就需要在信號輸入時經(jīng)過輸入端前邊的濾波處理器將輸入信號調(diào)節(jié)到能夠被采樣的提前設定好的數(shù)值，這樣才能夠被采樣，根據(jù)不同的輸入信號的大小，進行放大或者縮小。

3.主控制芯片的設計

對于主控制芯片的選擇來說是尤其重要的，首先來說，他最重要的功能就是將輸入信號進行調(diào)整，將輸入信號調(diào)整到能夠被滿足輸入條件且可以被采樣的條件，然后被采樣的一個過程，這其中要用到ADC引腳進行采樣量化等等，對于應該選擇什么樣的芯片，這點是特別重要的，首先我們要想到的就是內(nèi)部資源要非常龐大，可以容納我們所需要的很多信息，所以這一點很重要，而我們平時所見到的C51，寄存器等等都是不滿足的，再有就是要用到對外部信號要求較低的，這樣的話，幸好比較好輸入，也不會太受到外界因素的干擾，否則會用到很多芯片，造成不必要的麻煩，而且還要考慮到成本問題，盡量發(fā)掘出低成本高效率的芯片材質(zhì)，所以以上兩點來看，DSP都是不太合適的，存在太多的限制條件。最近研發(fā)出的arm-CortexM3處理器是比較符合我們所要求的條件的，這就是我們所說的低成本高質(zhì)量，他憑借著易操作性以及成本低真的是在適合不過了，一個是能夠直接調(diào)用內(nèi)部硬件，根本不用擔心內(nèi)部硬件問題，大大地減少了內(nèi)部資源的占用率，快速高效，而且電路的設計也見到了很多，節(jié)約了很多人力和財力，也就是相當于成本降低很多，而且質(zhì)量很高。極大地提高的性價比，提高了功能性。是最適合的材質(zhì)了。

4.顯示部分的設計

什么叫做顯示部分呢，也就是說我們用示波器探測數(shù)字，那么我們是通過什么來觀察我們所測到的數(shù)字呢，這就是我們?nèi)庋鬯吹降牟糠?，也就是我們所說的是顯示部分，據(jù)一個簡單的例子，我們平時看電視，我們看到的人物圖像其實就是電視機的顯示部分，在拍攝時，演員的表顯示要求。當今發(fā)展需要更多的顯示窗口的出現(xiàn)，所以就需要更加便捷的顯示部分，觸摸式的顯示部分是更加便捷的，所以呢，以前所使用的LCD12368就被淘汰了，我們現(xiàn)在使用的都是TFT觸摸屏，能夠簡單操作，容易進行顯示內(nèi)容的出現(xiàn)。

二、示波器系統(tǒng)軟件方面的設計

演通過數(shù)字示波器紀錄起來，再通過電視機的數(shù)字示波器的顯示部分表現(xiàn)出來，就形成了我們所看到的畫面。其實現(xiàn)在來說以前的顯示部分已經(jīng)滿足不了我們當今發(fā)展所需要的

1.STM32示波器軟件分析

通俗易懂來說可以這樣理解，就是輸入信號在輸入短視會經(jīng)過濾波處理，在達到能夠接受的信號的范圍內(nèi)，輸出信號然后在進行采樣，采取的數(shù)據(jù)是需要保存起來的，那么就通過內(nèi)部來保存，保存好了之后又將數(shù)據(jù)讀出來，相識出來動態(tài)圖行，這個過程就結(jié)束了，那么怎么出現(xiàn)動態(tài)波形圖呢，其實就是在下一個信號輸入后，直到要讀取出下一個信號后，之前得信號圖形就會經(jīng)過變形，與后邊的信號圖形一起形成波形圖，也就是我們所看到的顯示部分得數(shù)字波形圖，我們就是通過觀察數(shù)字波形圖來做分析。

2.對于信號發(fā)生器軟件的分析

信號發(fā)生器是用來干什么的，這是需要弄清楚的，其實就是用來計算輸入信號的波形的，將輸入信號或者輸出信號的波形計算清楚后，存儲起來，然后進行循環(huán)使用，這些數(shù)據(jù)存儲起來以后等到有新的數(shù)據(jù)進來之后再進行更新，這就是信號軟件發(fā)生器的重要功能?？梢云鸬侥M的作用。是非常重要的軟件之一。

3.對于電路設計分析

第一個首先要注意的就是電源，電源雖然在整個電路中沒有實際操作的作用，但是確實至關(guān)重要的，特別是對于電壓的提供，是不可置疑的，所以一定要選擇合適的電源，各方面都要考慮到，負責會有危險發(fā)生。還有在選擇電阻時，一定要結(jié)合電路的各個電壓以及電流狀態(tài)去選擇電阻，還有就是在一些電位器中也存在有電阻，這些都是必須考慮到的，應該先進行模擬仿真選擇比較合適的電阻。最后是濾波的部分設計，要有合理的范圍，通過仿真模擬處理合理的濾波范圍。

總結(jié)

本篇文章主要是對STM32數(shù)字示波器進行簡單的模擬總結(jié)，帶領(lǐng)大家去了解一下示波器的含義以及作用，再有就是在設計過程中所要注意的問題以及探索電路的設計方法和規(guī)則，了解示波器的用處，示波器對于我國的科研發(fā)展來說有很大的推動作用，不斷創(chuàng)新不斷發(fā)展，想更加便捷高效的方向發(fā)展。

參考文獻

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