基于ARM的简易示波器的设计.doc基于ARM的简易示波器的设计.doc

收藏 分享

资源预览需要最新版本的Flash Player支持。
您尚未安装或版本过低,建议您

本科生毕业设计(论文)摘要本设计对基于ARM(ADVANCEDRISCMACHINE)的简易示波器的设计过程进行了介绍。主要对系统的硬件设计部分和软件设计部分进行了分析。硬件设计部分首先给出了系统框图,然后对各个组成模块进行了介绍。并给出了各模块所使用的主要元器件。包括电源部分、放大部分、控制部分、键盘功能及芯片的采集和显示部分。软件设计部分编写了使能部分、AD转换、显示部分、数值计算部分。本设计实现了小信号波形的显示,实时采样速率为1M。本设计采用彩色TFT液晶显示。本设计实现了波形峰峰值的瞬时检测和左右移动变换,实现了波形频率的测量。关键词ARM;示波器;AD转换本科生毕业设计(论文)ABSTRACTTHISPAPERDESCRIBESTHEDESIGNOFTHEDIGITALOSCILLOGRAPHBASEDONARM(ADVANCEDRISCMACHINE)THEDESIGNOFHARDWAREANDSOFTWAREISTHEPAPER’SMAINCONTENTSATFIRST,THEHARDWAREDESIGNPARTDESCRIBESTHEFLOORPLANOFTHISSYSTEMTHEN,EVERYMODULEISINTRODUCEDINTHEPAPERTHEPAPERLISTSTHEMAINAPPARATUSTHATAREUSEDINTHESYSTEMINCLUDEPOWEROFTHEMOSTPART,ANDCONTROLFUNCTIONS,THEKEYBOARDANDTHECOLLECTIONANDDISPLAYCHIPSOFTWAREDESIGNPARTWRITTENTOBEPARTOFAD,CONVERT,THATPART,THEVALUEOFTHISISSUETHEAPPLICATIONOFTHESOFTWAREISTOCOMPLETETHEPROGRAMKEILAPPLIESTOSOFTWAREDESIGNEDTOACHIEVETHESIGNALWAVEFORMSDISPLAY,REALTIMESAMPLINGIS1MTHERATEISDESIGNEDTOACHIEVETRANSIENTWAVEFORMS’MAXMAXVALUESANDMOVEAROUNDTHEWAVEFORMACHIEVESTHEFREQUENCYOFTHESURVEYKEYWORDSARM;THEOSCILLOGRAPH;ADCONVERSION东北石油大学本科生毕业设计(论文)I目录第1章选题背景111课题来源112课题目的113课题意义114应用分析115本章小结2第2章系统总体设计321总体框图322总体设计分析323硬件部分分析424软件部分分析625本章小结6第3章硬件结构731电源部分设计732放大部分设计833控制部分设计1034键盘功能1035芯片采集及显示部分设计1136本章小结15第4章软件分析1641软件框图分析1642应用软件1743AD转换部分信号采集部分1744调用的按键设计1845显示部分设计1946定时器设计20东北石油大学本科生毕业设计(论文)II47本章小结20第5章系统测试与结果2151测试的理论基础2152系统测试及分析2153测试结果分析2254本章小结22结论23参考文献24致谢25附录26东北石油大学本科生毕业设计(论文)1第1章选题背景11课题来源传统模拟示波器是基于显像管技术的,通过电子枪将电子打向荧光屏而显示波形。对于周期信号来说,传统示波器可以显示出稳定的波形,但对非周期信号或瞬间信号却无能为力。数字示波器由于采样的原因,把有些毛刺过滤掉了,所以不太真实,但它偏数字化,对逻辑电路的测量很好,很容易存储,在电脑上分析数据,本课题基于ARM的数字存储式示波器可以显示瞬时信号和非周期信号。系统衔接时序采样控制、键盘接口、外扩存储器、LCD显示、系统和计算机的通信等各部分工作,以及产生系统各模块正常工作所需要的控制信号。推进本设计产生。12课题目的本课题的目的是能够显示接收到的波形,并且能够测量出峰峰值。波形失真调节使之能够显示出完整的波形,显示出波形的频率和幅度特性,得到波形的峰值和频率。13课题意义本课题实现了瞬时信号的显示,摆脱了传统示波器只能显示周期信号的弊病。基于STM32系列ARM的简易示波器,实时采样速率最大1M,采用彩色TFT液晶显示,需要设计前端放大电路。以16/32位嵌入式处理器和嵌入式操作系统应用于这个时代,嵌入式系统的小体积、高可靠性能够满足便携式虚拟仪器的要求。构建基于嵌入式系统的虚拟存储示波器变得有意义。14应用分析本设计是应用STM32系列芯片完成采样量化、AD转换、波形分析、波形显示等多项技术。ARM是面向低价位市场设计的一种RISC微处理器,其优势是性价比高,适合嵌入式数字示波器的需求。当前采用ARM芯片设计的嵌入式数字示波器主要基于CORTEXM3内核的微控制器STM32F103VE。采用种结构设计的嵌入式数字示波器,由于时钟频率和并行处理能力较低,因此通常用于通道数较少的设计中,无法满足对系统实时性要求较高的多通道嵌入式数字示波器的设计。ARM是当今嵌入式时代的主流产品,随着ARM技术的发展,嵌入式示波东北石油大学本科生毕业设计(论文)2器将成为一种功能越来越强大,使用也更方便的检测设备。而虚拟仪器的应用又使得示波器克服了传统示波器在价格、功能、灵活性等方面所受到的限制。本课题所设计的基于ARM的示波器已经具有了数据采集、信号调理、传输、存储、分析处理、显示输出等功能。15本章小结本章主要介绍了选择本课题的背景等,应用ARM设计示波器的优势,设计的宗旨和选择方案的基本描述。东北石油大学本科生毕业设计(论文)3第2章系统总体设计21总体框图图21总体框图22总体设计分析本设计接收选择的是小信号,因为小信号比较稳定,能很好的显示波形。本设计如果选择的是DSP,设计中用到芯片就会增多,而且因为DSP造价高于ARM并且小信号的采集如果应用DSP放大芯片有很多限制,不易选取。而应用ARM则减少了这方面的问题。在嵌入式处理器设计领域,RISC1已经成为处理器结构设计的必然选择。嵌入式微处理器嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。并且该系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的,通过相互作用和内在指标评定的,嵌入到对象体系中的专用计算机系统。而嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心部件,是决定嵌入式系统功能强弱的主要因素,也决定了嵌入式系统的应用范围和开发复杂度。小信号在送入示波器的ADC部分电压稍小,量化选择不好选。故应对小信号进行放大,才能送进AD转换电路。经过AD转换电路之后,就是要数据计算和显示芯片进行使能控制,进入开始界面后才能实现示波器的功能。数据计算部分应用比较器对所设预设值跟AD送出值进行比较,高于预设值的时候则计数显示示波器上,并进行前一个数和后一个数进行比较,算出峰峰值。本设计需要解决的问题包括硬件部分和软件部分。硬件部分的设计主要是芯片选择,控件的选择,放大倍数的控制,衰减倍数的选择。输入信号放大电路(模拟通道)采样和量化12位ADC单片机LCDARM键盘东北石油大学本科生毕业设计(论文)4软件部分的设计主要是驱动程序的编译,主函数主要功能的实现,按键控制的选择。23硬件部分分析221电源部分(1)输出功率是否满足要求;(2)输出电压是否稳定;222ADC部分12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。ADC有16个多路通道。可以把转换分成两组规则的和注入的。在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。223主控制芯片本设计应用主控制芯片为STM32F103系列,完成采样时钟的控制,判断计数是否完成,完成后送数给LCD显示。本设计应用STM32系列按性能分成两个不同的系列2STM32F103增强型3系列和STM32F101基本型系列。增强型系列时钟频率达到72MHZ,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHZ,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHZ时,从闪存执行代码,STM32功耗36MA,是32位市场上功耗最低的产品,相当于05MA/MHZ。224键盘输入控制本设计应用的是STM32内部的的键盘控制芯片。现在应用键盘的扫描方法主要包括以下几种扫描方式(1)逐点扫描法4。逐点扫描的优点是它的编程简单,易于理解,可以作同时按多个键的识别。缺点是它的速度慢,处理程序代码较长。(2)逐行扫描法。逐行扫描的照逐点扫描要好的多,程序相对简单,速度快,也支持同时多按键处理。一般的扫描键盘多用此法。(3)全局扫描法。全局扫描只用两次扫描,速度快,易学易用,程序简单,可是它不支持同时多键处理,最佳适用44扫描键盘,可以用在一般的用途。东北石油大学本科生毕业设计(论文)5225LCD显示部分LCD驱动程序的安排设置应简单,显示芯片最好相距近些,减少信道噪声引起波形改变。液晶显示屏5的技术参数(1)可视面积;液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。(2)可视角度;液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不一定对称。一般来说,上下角度要小于或等于左右角度。(3)点距;14英寸LCD的可视面积为2857MM2143MM,它的最大分辨率为1024768,那么点距就等于可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素),即2857MM/10240279MM(或者是2143MM/7680279MM)。(4)色彩度;任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。LCD面板上是由1024768个像素点组成显像的,每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分的液晶显示器,每个基本色(R、G、B)达到6位,即64种表现度,那么每个独立的像素就有646464262144种色彩。也有FRC(FRAMERATECONTROL)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位,即256种表现度,那么每个独立的像素就有高达25625625616777216种色彩了。(5)对比值;对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。(6)亮度值;液晶显示器的最大亮度,通常由冷阴极射线管(背光源)来决定,亮度值一般都在200~250CD/M2间。(7)响应时间;响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,此值当然是越小越好。响应时间太长,就有可能使液晶显示器在显示动态图像时,有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在20~30MS之间。
编号:201312012308288449    类型:共享资源    大小:510.92KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-01
  
9
关 键 词:
专业文献 学术论文 精品文档 基于ARM?
  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:基于ARM的简易示波器的设计.doc
链接地址:http://www.renrendoc.com/p-138449.html

当前资源信息

4.0
 
(2人评价)
浏览:91次
21ask上传于2013-12-01

官方联系方式

客服手机:17625900360   
2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   

精品推荐

相关阅读

人人文库
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

网站客服QQ:2846424093    人人文库上传用户QQ群:460291265   

[email protected] 2016-2018  renrendoc.com 网站版权所有   南天在线技术支持

经营许可证编号:苏ICP备12009002号-5