第二届立创商城电子制作节一等奖-虚拟示波器
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level 8
一、作品简介
1.整机外观图片:
2.研究背景、目的和功能:
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.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,还是很好的。
二、系统构架图
方案图:
上图为虚拟示波器/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&PCB实物图的图片:
大家可以下载来玩哦。PCB是PDS9.5画的。
2.实现原理:
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)
五、软件部分的描述(选填)
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。
六、作品演示
演示图:
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。因篇幅有限,所以这里只展示了一些基本的制作和设计内容,如果详细制作资料,可到原贴下载:http://club.szlcsc.com/article/details_6386_1.html
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。
2017年09月25日 02点09分 1
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