stm32示波器 嵌入式课程设计

1.概述 1 1.1国内外研究背景 1 1.2报告组织形式 2 2.系统结构设计 3 2.1设计方案分析 3 2.2系统结构 4 3.硬件设计 5 4.软件设计 7 4.1系统软件架构 7 4.2A/D采样值的DMA输送 8 4.3工程建立 9 4.4ADC的初始化函数 14 4.5按键控制程序设计 15 4.6峰峰值测量程序设计 16 4.7LCD显示程序设计 17 4.8动态刷新及显示波形 18 5.测试 19 5.1多种波形显示 19 5.2波形显示幅度 19 5.3频率和峰峰值 21 6. 结论 22 参考文献 23 本文利用STM32微处理器为控制核心,结合外部信号处理单元,进行了数字示波器系统的设计。提出了A/D采样的定时器控制法,利用微处理器定时器的PWM输出模式作为系统A/D采样的触发源,并利用DMA技术进行采样数据输送,形成了以定时器控制A/D采样、DMA数据输送、波形重建所构成的串级系统,最后在TFT屏上显示信号信息和波形图样。与现有数字示波器相比,该数字示波器系统具有性价比高、可操控性好、低功耗、便携方便等优点。  关键字：数字示波器、STM32、A/D采样 【概述】 数字示波器是现代电子测量领域不可或缺的工具，它借助于集成电路技术和数字信号处理技术，提供了比传统模拟示波器更为丰富的功能。近年来，随着微处理器和嵌入式系统的快速发展，数字示波器的设计也在不断创新。STM32微控制器因其高性能、低功耗的特性，在嵌入式系统设计中广泛应用，尤其在数字示波器的设计中展现出巨大的潜力。 本文以STM32为核心，设计了一款数字示波器系统，主要关注A/D采样、定时器控制和DMA数据传输等关键技术。通过利用STM32的定时器PWM输出模式作为A/D采样的触发源，确保了采样的同步性和精度。同时，采用DMA（直接存储器访问）技术，实现采样数据高效、无CPU干预的传输，提高了系统的实时性能。 【系统结构设计】 系统结构主要分为硬件和软件两大部分。硬件部分包括STM32微处理器、A/D转换器、信号调理单元、TFT显示屏以及用户交互界面，如按键等。软件部分则涵盖了系统软件架构、A/D采样控制、数据处理、波形重建、用户界面显示等功能模块。 - 设计方案分析：选择STM32作为核心处理器，是因为其强大的处理能力和丰富的外设接口，可以满足高速A/D采样和复杂的数据处理需求。 - 系统结构：系统采用主从结构，STM32作为主控，管理整个系统运行，A/D转换器在定时器触发下进行采样，DMA负责数据传输到内存，然后由STM32进行波形重建和数据显示。 【硬件设计】 硬件设计中，STM32的定时器配置为PWM模式，以生成稳定的采样时钟。A/D转换器的选择应考虑其转换速度和精度，以满足示波器对信号捕获的要求。TFT显示屏用于实时显示波形和测量结果，而按键等用户接口用于操作控制。 【软件设计】 - 系统软件架构：采用分层模块化设计，包括底层驱动、中间件和应用层，确保代码的可读性和可维护性。 - A/D采样值的DMA输送：通过编程配置STM32的DMA控制器，设定A/D转换完成中断，启动DMA传输，将采样数据自动搬移到内存。 - ADC的初始化函数：配置ADC的转换率、分辨率、通道选择等参数，确保采样过程的正确进行。 - 按键控制程序设计：实现对按键的扫描和解析，根据用户操作执行相应的系统功能。 - 峰峰值测量程序设计：通过软件算法计算出信号的峰值和谷值，以确定信号的幅度范围。 - LCD显示程序设计：处理数据显示，包括波形绘制、数值显示等，保证图形和信息的清晰度。 - 动态刷新及显示波形：利用STM32的实时处理能力，动态刷新屏幕，展示实时变化的波形。 【测试】 测试环节验证了系统的功能和性能。测试内容包括不同波形的显示、波形幅度的准确性、频率和峰峰值的测量精度。结果显示，该数字示波器系统能准确地捕获和显示各种信号，且性能稳定，符合设计预期。 【结论】 通过STM32驱动的数字示波器系统，实现了高性价比、良好操控性和低功耗的特点。利用定时器控制的A/D采样和DMA数据传输，提高了系统的实时性能和效率。该设计为便携式数字示波器提供了一种实用的解决方案，展示了嵌入式系统在电子测量设备中的应用潜力。 【参考文献】 （此处省略） 本文详细介绍了一种基于STM32的数字示波器设计，包括系统设计思路、硬件选型、软件实现以及测试验证。这种设计方法不仅适用于教学实践，也为实际工程应用提供了参考。通过持续优化和改进，此类数字示波器有望在更多领域得到应用。