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  • 基于STM32/FPGA虚拟示波器/信号源/扫频/频谱仪【第二届立创商城电子制作节一等奖作品】
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第二届立创商城电子制作节6强正式揭晓!!!万元大奖,花落谁家?30强作品专家评审及最终得分,戳链接围观→http://club.szlcsc.com/article/details_9143_1.html

 

本作品为第二届立创商城电子制作节一等奖作品,作者立创社区ID:西城岛V3;转载请注明出处,未经允许不得用作商业用途。作品原链接:http://club.szlcsc.com/article/details_6386_1.html

一、作品简介

1.作品外观

加了一个亚克力外壳,简单的装着;

(点击可查看大图)

2.设计背景

电子初学者,学生,以及很多电子爱好者而言,示波器是常用工具,但是却相当昂贵,好的上万,一般的也要几千,这让很多电子爱好者望而却步,尤其是学生。基于此就有了做数字虚拟示波器的想法!虚拟示波器硬件少,主要通过电脑端计算显示波形,省去大部分成本。

3.作品亮点

(1)发挥了单片机的多功能,USB即可插上电脑使用,

(2)切换模式使用蓝牙串口连接手机,可以移动着使用,手机显示器可以拿来拿去

(3)在参数范围内的使用还是足够的,毕竟直观性的看到一些信号,价格不贵,还是很好的

二、系统构架图

下图为虚拟示波器/信号发生器的硬件框图。系统主控制器为STM32单片机,FPGA主要做高速数据采集。

图中上半部分为虚拟示波器功能,待测信号首先经过放大衰减电路和电位平移电路处理,使得信号在AD采集范围之内。

FPGA内部开辟一块FIFO用于缓存高速AD采集到的数据,然后再根据触发条件将需要的数据发送给STM32单片机,单片机再将数据通过USB上传给电脑或者通过蓝牙发送给手机,最后电脑或者手机将收到的数据绘制成波形显示出来,实现示波器功能。

图中下半部分为信号发生器功能。首先在电脑或者手机上选择要产生的波形,然后将波形发送到STM32单片机,然后单片机再将数据写入FPGA数据ROM表中。最后FPGA按照一定的频率把数据表中的数据发送给告诉DA,由DA产生模拟信号,信号再经过低通滤波器和放大/衰减后输出,就产生了我们需要的波形。

上位机将收到的波形数据做FFT变换,生成波形频谱,然后绘制变换后的图像,因此就多了一个频谱仪功能。

将信号源于示波器同时接入电路中,上位机再控制信号源产生频率可变的扫频信号,同时用示波器测量电路输出对应的幅度变化,绘制成幅频曲线,因此就多了一个扫频仪功能。

三、硬件部分的描述

1.原理图

图片不太清晰,可以下载附件源文件查看:

http://club.szlcsc.com/article/downFile_843A5404CC15A80E.html

http://club.szlcsc.com/article/downFile_5FBFF2A8B98F5CF1.html原理图是AD画的。

 PCB图原图下载链接: http://club.szlcsc.com/article/downFile_B87FC6DAD0847FCF.html

 大家可以下载来玩哦。PCB是PDS9.5画的。

2.原理介绍

首先经过放大衰减电路和电位平移电路对输入信号处理,使得信号在AD采集范围之内。FPGA内部开辟一块FIFO用于缓存高速AD采集到的数据,然后再根据触发条件将需要的数据发送给STM32单片机,单片机再将数据通过USB上传给电脑或者通过蓝牙发送给手机,最后电脑或者手机将收到的数据绘制成波形显示出来,实现示波器功能。

四、材料清单(BOM列表)

来自立创商城的元器件:

主要芯片模块功能封装链接

STM32F103C8T6:http://www.szlcsc.com/product/details_9243.html

EP1C3T100LQFP100:http://www.szlcsc.com/product/details_40715.html

EPCS1:http://www.szlcsc.com/product/details_10581.html

AD转换器ADS830E

运放OPA2356

HC05模块蓝牙模块

其他元件(阻容)BOM下载地址: http://club.szlcsc.com/article/downFile_A56AB46089044642.html

五、软件部分的描述

上位机软件采用VB编写,示波器通过USB连接电脑。

示波器界面:

 信号源界面:

 频谱仪界面:

扫评议界面:

安卓版 APP 示波器可以通过蓝牙连接手机,用手机测量信号,外出测量妥妥的。

此处附上上位机软件供大家下载测试:http://club.szlcsc.com/article/downFile_49A1FFDAB86C7484.html

 

六、视频演示

视频里面用一根杜邦线,手拿的测试功能,按道理需要用探头,大家可以看看啦~

七、总结

1、主要涉及USB 电脑和单片机,单片机和FPGA,以及前端的模拟部分的运放;

2、FPGA有些不良品,怀疑是静电导致某些引脚坏了;

3、总体来说是焊接问题,调试的时候基本就是这些;有的电脑由于是精简系统,所以驱动装不成功。WIN10默认自动驱动很厉害。


「关于」立创商城(WWW.SZLCSC.COM)成立于2011年,致力于为客户提供一站式电子元器件线上采购服务,成交量全国领先。自建6000多平米现代化元器件仓库,现货库存超40000种。本文由立创商城原创,转载请注明出处。

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  • 时间:2017-09-08 15:14
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