**单片机设计介绍，基于STM32的示波器信号发生器设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于STM32的示波器信号发生器设计概要主要涵盖了硬件设计、软件设计以及信号生成与示波功能实现等方面。以下是该系统的详细设计概述：

一、系统概述

本设计以STM32微控制器为核心，结合外围电路和模块，实现一个功能强大的示波器信号发生器。系统能够生成多种波形信号，如正弦波、方波、三角波等，并通过示波功能实时显示信号的波形和参数。同时，系统还具备信号调节、存储和传输等功能，以满足不同应用场景的需求。

二、硬件设计

STM32微控制器：作为系统的核心，负责信号生成、数据处理以及示波功能的实现。STM32系列微控制器具有高性能、低功耗的特点，适用于需要实时响应和精确控制的信号发生器。

DAC模块：用于将STM32微控制器输出的数字信号转换为模拟信号，以生成所需的波形信号。DAC模块的选择应根据所需的信号精度和输出范围来确定。

ADC模块：用于将输入的模拟信号转换为数字信号，以便STM32微控制器进行示波功能的处理和显示。ADC模块的分辨率和采样率应满足示波功能的要求。

显示屏：用于实时显示生成的波形信号以及相关的参数信息。可以选择LCD或OLED等类型的显示屏，根据实际需求进行配置。

按键与旋钮：提供用户与系统的交互接口，用于设置波形类型、频率、幅度等参数，以及控制示波功能的开关和调节。

电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，确保各个组件的正常工作。

三、软件设计

初始化设置：系统上电后，进行初始化设置，包括STM32微控制器的初始化、DAC和ADC模块的初始化以及显示屏和按键的初始化等。

波形生成算法：根据用户设置的参数，通过一定的算法生成所需的波形信号。这包括正弦波、方波、三角波等波形的生成算法，以及频率和幅度的调节算法。

示波功能实现：通过ADC模块采集输入的模拟信号，将其转换为数字信号后进行处理和显示。示波功能应能够实时显示信号的波形、频率、幅度等参数，并支持波形的放大、缩小、平移等操作。

人机交互界面：设计直观的用户界面，方便用户进行波形设置、参数调节以及示波功能的控制。界面应简洁明了，易于操作和理解。

四、系统特色

多功能性：系统能够生成多种波形信号，并具备示波功能，实现信号的实时显示和分析。

高精度与高稳定性：采用高性能的STM32微控制器和DAC/ADC模块，确保信号生成的精度和稳定性。

易于扩展与集成：系统的硬件和软件设计具有良好的可扩展性，可以根据实际需求添加更多的功能和模块，同时支持与其他系统的集成。

用户友好性：设计直观的用户界面和简单的操作方式，方便用户进行参数设置和功能控制。

综上所述，基于STM32的示波器信号发生器设计能够实现多种波形信号的生成和实时示波功能，为电子测量、教学和科研等领域提供便利和支持。

二、功能设计

USB虚拟示波器

USB示波器采用STMF103C8作为主控，片内ADC采样，USB模拟串口与上位机通信。性能并不强，但是结构简单，易于使用。

在原工程的基础上，添加了运放与二极管保护，一方面增加了输入阻抗，另一方面防止过电压损坏器件。

基本参数

最高采样率：70KSPS

采样深度：6144

测量范围：0-3.3V

输入阻抗：1M ohm

FFT频谱分析

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

————————————————

仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
————————————————

原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

————————————————

六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25