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手持式多功能示波器

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简介

这是一款基于STM32F407VET6的手持式多功能示波器。它不仅仅是一个示波器,同时还是一个函数发生器,具有两路信号输入和两路信号输出,可同时采集两路信号和发出两路信号。

简介:这是一款基于STM32F407VET6的手持式多功能示波器。它不仅仅是一个示波器,同时还是一个函数发生器,具有两路信号输入和两路信号输出,可同时采集两路信号和发出两路信号。

开源协议

CC BY-NC-SA 3.0

(未经作者授权,禁止转载)
创建时间:2023-11-23 12:44:16更新时间:2025-04-08 07:19:26

描述

gitee仓库地址:https://gitee.com/zzwzt/oscilloscope_STM32F407

1、项目背景

       一次偶然的机会,刷到了B站唐老师讲解STC开源示波器原理的视频,就想着自己动手做一款手持示波器,从中提升自己的能力,于是就有了我的第一个开源项目--基于Air32的手持示波器。但是这个项目还是有很多不完善的地方,且在功能上也有一些不足,于是就有了这个项目,也算是上一个的升级款。

2、功能和特点

* 同时具有示波器和信号发生器的功能(可同时测量两路信号和发出两路信号);
* 示波器最高采样率2MHz,带宽50KHz,输入电压范围-50~+50
* 信号发生器可以产生正弦波、矩形波、三角波、输出电压范围0~3.3V,最高输出频率10KHz。
* 使用两个三向开关进行操作。

2023、12、8

* 优化了操作的流畅度

* 实现了预触发功能,显示触发前后的波形
* 新增触发条件选择,暂时支持上升沿和下降沿两种方式
* 新增触发模式选择,支持自动触发和单次触发,单次触发可采集一瞬间的波形

3、硬件设计

       本项目采用STM32F407VET6作为主控芯片,主频高达168MHz;示波器前级电路参考的STC示波器前级电路;显示方面使用的是3.5寸TFT高清彩屏(分辨率480*320),16位并口通信方式,操作方式使用两个三向开关,尝试过触摸方式,实际下来操作不方便,而且成本较高,后面就没有采用了。充电芯片使用TP4056线性充电芯片,充电电流0.9A,虽然发热明显,但是价格低廉,再加上使用的电池容量较小,就先用这个了。

屏幕推荐链接:https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.23b52e8dAoyY3G&id=636897428918&_u=f2iletacd766

电池推荐链接(1800mAh、3.7V/XH2.54反向插):https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.23b52e8dAoyY3G&id=539644377788&_u=f2iletacd726

螺丝使用M3*12的自攻螺丝。

4、软件设计

软件使用CubeMX配置底层驱动程序,自己移植了LVGL开源图形库。

5、使用说明

主界面

图5.1 主界面

如上图5.1所示,是开机的第一个界面,界面比较简单,左右两边各一个按钮,没有使用图标,怕有侵权行为。左边的按钮进入示波器界面,右边的按钮是信号发生器界面。通过拨动左上角的三向开关进行控制。

示波器界面

图5.2 示波器界面

        按下图5.1左边的按钮,进入示波器功能,如图5.2所示为示波器界面,拨动左上角三向开关,依次可以聚焦到CH1按钮、CH2按钮、黄色滑块、蓝色滑块、EXTI按钮;短按CH1按钮可以打开或关闭通道1,CH2同理,当聚焦到滑块时,短按进入编辑状态,拨动左上角三向开关可以控制波形的左右偏移,短按EXTI即退出示波器界面,回到主界面。长按CH1按钮,从左边会弹出一个设置界面,最上面显示当前的设置对应的是哪个通道,拨动右上角三向开关,依次可以聚焦到耦合方式、采样率、前级电路的增益、校准。当设置界面未弹出时,拨动右上角三向开关,可以选择两个通道波形的上下偏移,最下面则显示波形的峰峰值、最大值、最小值、频率参数。
!!!这里着重讲一下为什么要校准。首先讲讲原因,在电路中,会把采集到的波形抬升1.65V,由于电阻有误差,会导致有一定的偏移,所以这里需要用到校准。当短接示波器探头,屏幕上显示的线如果不在正中间(前提是纵向偏移调到正中间),先聚焦到Adjust按钮上,然后长按就会开始校准,校准完成后参数会保存到AT24C02里,下次上电会自动读取和应用。

信号发生器界面

图5.3 信号发生器界面

       按下图5.1右边的按钮,进入信号发生器功能。拨动左上角三向开关,依次可以聚焦到通道切换按钮、波形切换按钮、最大值设置按钮(目前最小值固定为0V),频率设置按钮、输出开关、退出按钮。具体操作可以看视频。

6、示例和演示

https://www.bilibili.com/video/BV1ue411Z7hE/

https://www.bilibili.com/video/BV1KC4y1w7kL/

7、扩展和改进

* 程序上一定会有一些BUG和不足,如果大家发现BUG,可以私信我,看到我会及时解决;

* 测量的频率越高误差越大,还需改进。

* 这个成本比上一个更高,元器件费用,再加上外壳的3D打印费用,自己动手成本在170左右,如果加上运费可能会更高;

* 软件上目前只提供bin文件和hex文件,硬件上提供原理图和PCB文件和3D外壳文件。

8、其它

* 如果大家想要知道原理,可以观看B站唐老师讲电赛的示波器相关的视频,讲的非常清楚;

* 本人于今年毕业,目前有本职工作,开源项目都是空闲时间做出来的,因为热爱,所以开源。

* 软件为什么不提供源代码?会提供bin文件和hex文件,没有源代码也能复刻出来。就像前面所说,这些开源项目都是再空闲时间完成的,前期打板、3D打印、元器件消耗对我来说也是一笔不小的开支,再加上本人刚刚毕业,钱包不够富裕,为了能够支撑自己继续开源,选择以这种方式开源。对于那些想要源代码同学,可以加我微信17674119712

* 如果大家懒得自己动手,也可以加我微信购买,后面我也会挂小黄车,收手工费和后续的技术服务费,开源项目暂不支持退货退款

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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