[发明专利]多功能便携示波器

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，尤其涉及单片机的领域。

背景技术

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。

目前示波器可分为两类：模拟类与数字类。模拟类示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。数字类示波器则利用了模数转换器(ADC)把连续变化的电压信号转换为了数字信号传输给微处理器进行处理。这样使得数字类示波器比模拟类示波器具有更多的功能。

使用示波器的时候信号频率在多数电路中基本在1M以下，对于这样的低频信号可以直接使用单片机片内AD采样实现，不需要昂贵的高速ADC，同时因为单片机的处理速度并不高，所以如果使用了高速ADC那么必须要使用CPLD或者FPGA这类可编程的逻辑门芯片来达到配合ADC实现高速的AD采样和数据的存储，这样一来，使用高速ADC的示波器成本会大大增加。所以，开发一款小型、低功耗、低成本的示波器成为了必要。

现在市场上常见的传统示波器体积一般很大，而且很笨重，单手提起来都感觉较重，更别说随身携带了。同时普通的示波器价位都已上千，性能再高的都上万，可以明显的看出价格相当昂贵。

当然，也有一些小型示波器已经被研发出来，比如专利号为CN200420023369.6的专利，该示波器虽然体型较小，但是必须通过USB和计算机才能正常工作，即使用牺牲屏幕的方法来减小的体积，这样做不能满足便携的需求。

再者，如CN200620017850.3这项专利，这是通过将各单元通过层叠或平铺的方式绑定在示波器电路板上来减小的体积，但是这样做体积仍然不能减小太多，因为本项作品相对于CN200620017850.3的做法，并没有通过改变空间的组合来减小的体积，而是仅仅以单片机完成采样，存储，处理，显示这几大项工作，相对于其他示波器需要多个模块来共同完成这些工作来讲，从根本上减小了体积，同时还节约了成本。

发明内容

发明目的：解决现有仪器普通示波器体积大，价格贵等缺点，发明了小型的，低价且便携的仅以单片机为核心的示波器。

技术方案：一种多功能便携示波器，由系统硬件和系统软件组成，系统硬件包括信号输入和衰减电路，触发电路，信息采集和处理模块(MCU模块)和液晶模块，衰减电路内设有信号输入模块，衰减电路与单片机的ADC输入引脚相连接，与FSMC(可变静态存储器)与TFT液晶屏相连接，单片机还通过SPI总线与TFT屏幕上的触摸屏相连接，在单片机内设有MCU模块。

信号输入包括信号衰减电路的输入电路，由电阻和电容组成，在电阻分压的电路上并联两个电容，电容的容值比例和电阻阻值比例成反比。

对衰减电路进行阻抗转换，即利用电压跟随器输入电阻大和输出电阻小的特性，让衰减器满足1/4的比例同时输送到加法器。

在MCU的ADC采样电压前加上一个加法器。

触发电路构成为利用电压比较器，当运放工作在开环模式时，如果同相输入端即IN1+和IN2+的电压高于反相输入端即IN1-和IN2-的电压，运放输出端即OUT1和OUT2会输入高电平，否则会输出低电平，这样能通过电位器即RES_AJ来调节反相端电压来产生合适的触发脉冲。

信号采集和处理通过MCU的ADC1和ADC2两个通道来进行采样，信号采集采用DMA传输方式，ADC1采用了DMA2的Stream0的Channel0，ADC2采用了DMA2的Stream2的Channel1。

1：输入信号直接连接到衰减电路对原信号进行衰减,同时进行阻抗转换。

2：处理之后的信号直接与单片机的ADC输入引脚相连接，以供单片机采样和处理。

3：单片机通过FSMC(可变静态存储器)与TFT液晶屏连接，以此来显示图像。

4：单片机还通过SPI总线与TFT屏幕上的触摸屏相连接，以获取用户触控到屏幕时的坐标。