STM32系統示波器設計 C#上位機及下位機源程序,硬件電路圖

ID:478635 · 發表于 2019-7-7 15:15

用于STM32F103V的示波器制作。
有2個通道
個人愛好設計都DIY可以用20MHZ這樣
專的的200MHZ以上去買現成的。

設計指標：
主控:                   STM32F103ZET6
液晶屏:                4.3寸TFT480×272  65K彩色LCD顯示屏  FSMC
AD:                   12位1MHz采樣速率
最高實時取樣率：       1Msps  8Bits
取樣緩沖器深度：       5K
垂直靈敏度：          5V，1V，500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;
水平時基范圍：2S,1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS
輸入阻抗：             ≥1MΩ
最高輸入電壓：          30Vpp
耦合方式：             AC/DC
觸發功能：             實現自動、常規、單次觸發方式 ,上升或下降邊沿觸發
參數計算：             頻率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值
觸發電平：             觸發電平高低位置可調，觸發時基位置可調
實現RUN/STOP功能

功能預留：
1、波形發生器：使用STM32一路DA實現正弦，三角波，方波輸出。任意一種波形幅值在
            0-3.3V任意可調、頻率在一定范圍任意可調、方波占空比可調。調節選項
            可以通過觸摸屏完成設置。
2、SD卡存儲： SD卡波形存儲輸出，能夠對當前屏幕截屏，以JPG格式存儲在SD卡上。能夠存儲1S內的波形數據，可以隨時調用查看。
3、數據傳輸：  用C#編寫上位機，通過串口完成對下位機的控制。初步功能為：（1）實現STOP/RUN功能（2）輸出波形電壓、時間參數（3）控制截屏（4）控制波形發生器（5）其他
4、圖形接口：  完成UCGUI的移植和使用工作。
5、遠期計劃：  添加FFT等等
1、采樣速率：600Sa/s，6kSa/s ，60kSa/s，600kSa/s ，3MSa/s，，6MSa/s，30MSa/s ，60MSa/s
2、水平掃速：250 ns*、500ns、1μs、5 μs、10μs、50μs、500 μs、5ms 、50ms
3、垂直電壓靈敏度：10mV/div, 20mV/div, 50mV/div, 0.1V/div, 0,2V/div, 0.5V/div, 1V/div,
2V/div, 5V/div
4、被測信號的各種參數屏幕顯示，包括頻率、電壓峰峰值等。

硬件電路
Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)

Multisim原理圖如下（仿真工程文件可到本帖附件中下載）

單片機源程序如下:

/*------------------------------------------------------------------------------------
STM32+UCOS+UCGUI示波器
任務列表
+---------------------+-------------+-----------+
| 任務名稱 | 任務優先級 | 任務堆棧 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_MAIN | 11 | 2048 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_RTC | 12 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_SD | 13 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_TOUCHSCREEN | 14 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_GUI | 15 | 1024 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_START | 5 | 64 |
+---------------------+-------------+-----------+
時間: 2013年11月13日 BoX編寫
-------------------------------------------------------------------------------------*/
#include "ucos_ii.h"
#include "stdio.h"
#include "app.h"
#include "pincfg.h"
#include "delay.h"
#include "tft_api.h"
#include "oscilloscope.h"
#include "indkey.h"
#include "timer.h"
#include "EXTI.H"
#include "adc.h"
#include "iwdg.h"
#include "tsc2046.h"
#include "task_main.h"
#include "task_gui.h"
#include "task_rtc.h"
#include "task_sd.h"
#include "task_touchscreen.h"
#include "GUI.h"
/*-----------------------------------------
聲明任務棧
UCOSII的任務堆棧沒有8字節對齊,在聲明任務堆
棧時,強制8字節對齊就可以了,系統默認是4字節
對齊.否則sprintf時會出問題,系統會崩潰.
------------------------------------------*/
__align(8) OS_STK Task_TouchScreen_Stk[TASK_TOUCHSCREEN_STK_SIZE];
__align(8) OS_STK Task_Main_Stk[TASK_MAIN_STK_SIZE];
__align(8) OS_STK Task_RTC_Stk[TASK_RTC_STK_SIZE];
__align(8) OS_STK Task_SD_Stk [TASK_SD_STK_SIZE];
__align(8) OS_STK Task_GUI_Stk[TASK_GUI_STK_SIZE];
/*-----------------------------------------
聲明變量
------------------------------------------*/
extern u16 ADC1_DMA_Value;
extern u8 LCD_Buffer[LCD_BUFFER_SIZE];
extern u16 Tpx,Tpy,ZBX,ZBY; //觸摸屏AD值,坐標值
extern void BSP_Init(void);
extern WaveType WaveInfo; //波形參數
extern WaveMode WaveCtrl; //控制參數
extern FG_WaveType FG_WaveInfo; //信號發生器參數
/*-----------------------------------------
開始任務
------------------------------------------*/
void Task_Start(void *pdata)
{
pdata = pdata;
BSP_Init(); //完成片上外設的初始化
OSStatInit(); //初始化統計任務
while(1)
{
// ShowWelcomeScreen();
// OSTimeDlyHMSM(0,0,3,0);
/*觸摸屏任務*/
OSTaskCreateExt(Task_TouchScreen,
(void *)0,
&Task_TouchScreen_Stk[TASK_TOUCHSCREEN_STK_SIZE - 1],
TASK_TOUCHSCREEN_PRIO,
TASK_TOUCHSCREEN_PRIO,
&Task_TouchScreen_Stk[0],
TASK_TOUCHSCREEN_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
/*實時時鐘任務*/
OSTaskCreateExt(Task_RTC,
(void *)0,
&Task_RTC_Stk[TASK_RTC_STK_SIZE - 1],
TASK_RTC_PRIO,
TASK_RTC_PRIO,
&Task_RTC_Stk[0],
TASK_RTC_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
/*SD卡任務*/
OSTaskCreateExt(Task_SD,
(void *)0,
&Task_SD_Stk[TASK_SD_STK_SIZE - 1],
TASK_SD_PRIO,
TASK_SD_PRIO,
&Task_SD_Stk[0],
TASK_SD_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
/*GUI任務*/
OSTaskCreateExt(Task_GUI,
(void *)0,
&Task_GUI_Stk[TASK_GUI_STK_SIZE - 1],
TASK_GUI_PRIO,
TASK_GUI_PRIO,
&Task_GUI_Stk[0],
TASK_GUI_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
/*主任務*/
OSTaskCreateExt(Task_Main,
(void *)0,
&Task_Main_Stk[TASK_MAIN_STK_SIZE - 1],
TASK_MAIN_PRIO,
TASK_MAIN_PRIO,
&Task_Main_Stk[0],
TASK_MAIN_STK_SIZE,
(void *)0,
OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
// PinCfg_Beep(1); //蜂鳴器響起提示系統啟動成功
OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); //掛起Task_Start任務
}
}
/*-----------------------------------------
觸摸屏任務
------------------------------------------*/
void Task_TouchScreen(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
TP_Read(&Tpx,&Tpy);
TP_ADtoZB(&Tpx,&Tpy,&ZBX,&ZBY); //計算觸摸坐標
TouchEventDetected(); //檢測觸摸事件
BOARD_LED1 = !BOARD_LED1;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100);
}
}
/*-----------------------------------------
Real Time Clock任務
------------------------------------------*/
void Task_RTC(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
u8 AlarmTemp;
GetFrequence(); //獲取時間參數并顯示
AlarmTemp = GetTempSensor();
if(AlarmTemp>60) //芯片保護溫度報警定值60℃
BEEP = 1;
else if(AlarmTemp>50)
PinCfg_Beep(3); //接近紅線短鳴3聲
else
BEEP = 0;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,500);
}
}
/*-----------------------------------------
主任務
------------------------------------------*/
void Task_Main(void *pdata)
{
pdata = pdata;
WaveCtrl.TimeBase = 99; //上電默認時基99
WaveCtrl.Gain = 3; //上電默認增益號3
while(1)
{
// TaskStackChack(); //是否堆棧使用情況檢查
GetWaveADCValue(); //核心函數
IWDG_Feed(); //1000ms內喂狗
BOARD_LED2 = !BOARD_LED2;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,50);
}
}
/*-----------------------------------------
SD任務
------------------------------------------*/
void Task_SD(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
SendDataToPC(); //發送編碼數據到上位機
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,999);
}
}
/*-----------------------------------------
GUI任務
------------------------------------------*/
void Task_GUI(void *pdata)
{
pdata = pdata;
DrawControlPanel();
while(1)
{
DisplayWaveInfo(); //顯示參數
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}