本作品為第二屆立創(chuàng)商城電子制作節(jié)一等獎(jiǎng)作品，作者立創(chuàng)社區(qū)ID：西城島V3；轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，未經(jīng)允許不得用作商業(yè)用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_6386_1.html。

一、作品簡(jiǎn)介

1.作品外觀

加了一個(gè)亞克力外殼，簡(jiǎn)單的裝著；

（點(diǎn)擊可查看大圖）

2.設(shè)計(jì)背景

電子初學(xué)者，學(xué)生，以及很多電子愛好者而言，示波器是常用工具，但是卻相當(dāng)昂貴，好的上萬，一般的也要幾千，這讓很多電子愛好者望而卻步，尤其是學(xué)生。基于此就有了做數(shù)字虛擬示波器的想法！虛擬示波器硬件少，主要通過電腦端計(jì)算顯示波形，省去大部分成本。

3.作品亮點(diǎn)

（1）發(fā)揮了單片機(jī)的多功能，USB即可插上電腦使用，

（2）切換模式使用藍(lán)牙串口連接手機(jī)，可以移動(dòng)著使用，手機(jī)顯示器可以拿來拿去

（3）在參數(shù)范圍內(nèi)的使用還是足夠的，畢竟直觀性的看到一些信號(hào)，價(jià)格不貴，還是很好的

二、系統(tǒng)構(gòu)架圖

下圖為虛擬示波器/信號(hào)發(fā)生器的硬件框圖。系統(tǒng)主控制器為STM32單片機(jī)，F(xiàn)PGA主要做高速數(shù)據(jù)采集。

圖中上半部分為虛擬示波器功能，待測(cè)信號(hào)首先經(jīng)過放大衰減電路和電位平移電路處理，使得信號(hào)在AD采集范圍之內(nèi)。

FPGA內(nèi)部開辟一塊FIFO用于緩存高速AD采集到的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)觸發(fā)條件將需要的數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32單片機(jī)，單片機(jī)再將數(shù)據(jù)通過USB上傳給電腦或者通過藍(lán)牙發(fā)送給手機(jī)，最后電腦或者手機(jī)將收到的數(shù)據(jù)繪制成波形顯示出來，實(shí)現(xiàn)示波器功能。

圖中下半部分為信號(hào)發(fā)生器功能。首先在電腦或者手機(jī)上選擇要產(chǎn)生的波形，然后將波形發(fā)送到STM32單片機(jī)，然后單片機(jī)再將數(shù)據(jù)寫入FPGA數(shù)據(jù)ROM表中。最后FPGA按照一定的頻率把數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)發(fā)送給告訴DA，由DA產(chǎn)生模擬信號(hào)，信號(hào)再經(jīng)過低通濾波器和放大/衰減后輸出，就產(chǎn)生了我們需要的波形。

上位機(jī)將收到的波形數(shù)據(jù)做FFT變換，生成波形頻譜，然后繪制變換后的圖像，因此就多了一個(gè)頻譜儀功能。

將信號(hào)源于示波器同時(shí)接入電路中，上位機(jī)再控制信號(hào)源產(chǎn)生頻率可變的掃頻信號(hào)，同時(shí)用示波器測(cè)量電路輸出對(duì)應(yīng)的幅度變化，繪制成幅頻曲線，因此就多了一個(gè)掃頻儀功能。

三、硬件部分的描述

1.原理圖

圖片不太清晰，可以下載附件源文件查看：

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

http://club.szlcsc.com/article/downFile_5FBFF2A8B98F5CF1.html，原理圖是AD畫的。

 PCB圖原圖下載鏈接： http://club.szlcsc.com/article/downFile_B87FC6DAD0847FCF.html。

 大家可以下載來玩哦。PCB是PDS9.5畫的。

2.原理介紹

首先經(jīng)過放大衰減電路和電位平移電路對(duì)輸入信號(hào)處理，使得信號(hào)在AD采集范圍之內(nèi)。FPGA內(nèi)部開辟一塊FIFO用于緩存高速AD采集到的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)觸發(fā)條件將需要的數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32單片機(jī)，單片機(jī)再將數(shù)據(jù)通過USB上傳給電腦或者通過藍(lán)牙發(fā)送給手機(jī)，最后電腦或者手機(jī)將收到的數(shù)據(jù)繪制成波形顯示出來，實(shí)現(xiàn)示波器功能。

四、材料清單（BOM列表）

來自立創(chuàng)商城的元器件：

主要芯片模塊功能封裝鏈接

STM32F103C8T6：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_9243.html

EP1C3T100LQFP100：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_40715.html

EPCS1：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_10581.html

AD轉(zhuǎn)換器ADS830E

運(yùn)放OPA2356

HC05模塊藍(lán)牙模塊

其他元件（阻容）BOM下載地址： http://club.szlcsc.com/article/downFile_A56AB46089044642.html。

五、軟件部分的描述

上位機(jī)軟件采用VB編寫，示波器通過USB連接電腦。

示波器界面：

 信號(hào)源界面：

 頻譜儀界面：

掃評(píng)議界面：

安卓版 APP 示波器可以通過藍(lán)牙連接手機(jī)，用手機(jī)測(cè)量信號(hào)，外出測(cè)量妥妥的。

此處附上上位機(jī)軟件供大家下載測(cè)試：http://club.szlcsc.com/article/downFile_49A1FFDAB86C7484.html。

 

六、視頻演示

視頻里面用一根杜邦線，手拿的測(cè)試功能，按道理需要用探頭，大家可以看看啦~

七、總結(jié)

1、主要涉及USB 電腦和單片機(jī)，單片機(jī)和FPGA，以及前端的模擬部分的運(yùn)放；

2、FPGA有些不良品，懷疑是靜電導(dǎo)致某些引腳壞了；

3、總體來說是焊接問題，調(diào)試的時(shí)候基本就是這些；有的電腦由于是精簡(jiǎn)系統(tǒng)，所以驅(qū)動(dòng)裝不成功。WIN10默認(rèn)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)很厲害。