基于FPGA為主控核心示波器設計(0-20Mhz，幅值10V)

ID:229099 · 發表于 2017-8-24 11:28

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第九屆電子設計大賽
示波器（D題）

學院：電子信息工程學院
專業：電氣工程及其自動化
隊員：李勝珂，陳國陸，吳越
指導教師：楊光

摘要

為了能夠實現0—20Mhz，幅值在10V以內的信號的測量，設計并采用了一種基于FPGA為主控核心，STM32F103為顯示控制器，LCD顯示屏為顯示器的簡易數字示波器，采用軟硬件結合的方式，前端電路采用高速A/D以50Mhz采樣速率，送到FPGA作數據處理，并配合高速比較電路，利用片內高速計數器，計算信號頻率，最后送給TFT屏顯示測量波形與參數顯示。

關鍵字：數字示波器；FPGA；STM32F103；50MHz采樣速率

Abstract

In order to achieve 0-20Mhz, the amplitude of the signal within 10V measurement, design and use a FPGA-based core, STM32F103 for the display controller, LCD display for the display of a simple digital oscilloscope, the use of hardware and software The front-end circuit using high-speed A / D to 50Mhz sampling rate, sent to the FPGA for data processing, and with high-speed comparison circuit, the use of on-chip high-speed counter, calculate the signal frequency, and finally to the TFT screen display measurement waveform and parameter display.

Keywords: digital oscilloscope; FPGA; STM32F103; sampling rate

設計方案的比較與選擇1、方案設計：

設計方案一：系統為了能夠采集到20Mhz，幅值10V以內的信號，采用STM32F103為核心芯片，前端設計一個衰減放大電路，將較大的信號衰減的到A/D可測范圍以內，通過A/D采樣電路，采集數據送給STMF103；采樣同時，將信號送至高速比較器電路，配合32內部ETR計數器計算出頻率；之后，統一將采集的信號，和計算得出的參數送到LCD顯示出來。

設計方案二：系統為了能夠采集到20Mhz，幅值10V以內的信號，采用FPGA為核心芯片，前端設計一個衰減放大電路，將較大的信號衰減的到A/D可測范圍以內，通過A/D采樣電路，采集數據送給FPGA；采樣同時，將信號送至高速比較器電路，配合FPGA內部計數器計算出頻率；之后，統一將采集的信號，和計算得出的參數送給STM32F103，控制LCD顯示出來。

2、方案選擇：

方案一雖然能夠實現示波器的功能，但是在高速采集以及顯示上，略顯不足，32處理器在示波器運行時，由于使用資源較多，加上要對信號進行高速采樣，以及采用高速率顯示，因此會降低整體速率；

相對比而言，方案二既能夠實現示波器設計參數的所有功能，又由于加入了FPGA對信號進行處理，利用FPGA的倍頻特點，強行提高了硬件電路的運行速率，提高了對信號的采樣與處理，又由于將32從大量繁瑣的工作中解放出來后，只用于顯示器控制，因此，可以準確控制數據傳輸的時間間隔。

綜上所述，設計方案二在實現示波器功能上，更加穩定，性能更加優越，整體運行速率得以提高，系統運行更加穩定，因此，采用設計方案二作為設計方案。

主電路、控制電路原理設計，器件選擇1、整體設計框圖：

圖1 整體設計框圖

2、主電路的設計

首先是單電源供電電路的設計，利用集成模塊對電池輸入電源轉換成系統電源，分別為5伏電路供電電源，和3.3伏STM32F103供電電源，具體電路如圖2，3所示：

圖2 12伏轉5伏電源

圖3 5伏轉3.3伏電源

3、控制電路的設計4、核心器件的選擇

選擇FPGA EP4CE6E22C8N，STM32F103ZET6，作為核心芯片，FPGA擁有豐富的資源，例如眾多的觸發器和I/O引腳，以及高速運行的特點，選擇作為主控芯片，而對于LCD的驅動，選擇頻率為72MHz，片內帶FSMC的STM32F103ZET6控制屏幕顯示芯片，比較器選擇轉換速率高達50MHz的TLV3501，作為測頻電路的核心芯片，

器件參數選擇及計算；控制方法與參數設計；效率提高方法設計
測試方案設計與測試條件；測試結果及其完整性；測試結果分析

完整題目下載：

示波器.docx (69 KB, 下載次數: 42)

stm32程序：http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-93166-1.html

ID:223324 · 發表于 2018-6-14 22:18

有沒有FPGA的程序

ID:390412 · 發表于 2019-6-8 17:53

東西不齊全,大家不要下載

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基于FPGA為主控核心示波器設計(0-20Mhz，幅值10V)