STM32系统示波器设计 C#上位机及下位机源程序,硬件电路图

ID:478635 · 发表于 2019-7-7 15:15

用于STM32F103V的示波器制作。
有2个通道
个人爱好设计都DIY可以用20MHZ这样
专的的200MHZ以上去买现成的。

设计指标：
主控:                   STM32F103ZET6
液晶屏:                4.3寸TFT480×272  65K彩色LCD显示屏  FSMC
AD:                   12位1MHz采样速率
最高实时取样率：       1Msps  8Bits
取样缓冲器深度：       5K
垂直灵敏度：          5V，1V，500mV,200mV,100mV,50mV,20mV,10mV;
水平时基范围：2S,1S,500mS,200mS,100mS,50mS,20mS,10mS,5mS,2mS,1mS,500uS,200uS,100uS,50uS,20uS,10uS,5uS,2uS,1uS
输入阻抗：             ≥1MΩ
最高输入电压：          30Vpp
耦合方式：             AC/DC
触发功能：             实现自动、常规、单次触发方式 ,上升或下降边沿触发
参数计算：             频率、周期、占空比、交流峰-峰值、平均值
触发电平：             触发电平高低位置可调，触发时基位置可调
实现RUN/STOP功能

功能预留：
1、波形发生器：使用STM32一路DA实现正弦，三角波，方波输出。任意一种波形幅值在
            0-3.3V任意可调、频率在一定范围任意可调、方波占空比可调。调节选项
            可以通过触摸屏完成设置。
2、SD卡存储： SD卡波形存储输出，能够对当前屏幕截屏，以JPG格式存储在SD卡上。能够存储1S内的波形数据，可以随时调用查看。
3、数据传输：  用C#编写上位机，通过串口完成对下位机的控制。初步功能为：（1）实现STOP/RUN功能（2）输出波形电压、时间参数（3）控制截屏（4）控制波形发生器（5）其他
4、图形接口：  完成UCGUI的移植和使用工作。
5、远期计划：  添加FFT等等
1、采样速率：600Sa/s，6kSa/s ，60kSa/s，600kSa/s ，3MSa/s，，6MSa/s，30MSa/s ，60MSa/s
2、水平扫速：250 ns*、500ns、1μs、5 μs、10μs、50μs、500 μs、5ms 、50ms
3、垂直电压灵敏度：10mV/div, 20mV/div, 50mV/div, 0.1V/div, 0,2V/div, 0.5V/div, 1V/div,
2V/div, 5V/div
4、被测信号的各种参数屏幕显示，包括频率、电压峰峰值等。

硬件电路
Altium Designer画的原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)

Multisim原理图如下（仿真工程文件可到本帖附件中下载）

单片机源程序如下:

/*------------------------------------------------------------------------------------
STM32+UCOS+UCGUI示波器
任务列表
+---------------------+-------------+-----------+
| 任务名称 | 任务优先级 | 任务堆栈 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_MAIN | 11 | 2048 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_RTC | 12 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_SD | 13 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_TOUCHSCREEN | 14 | 512 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_GUI | 15 | 1024 |
+---------------------+-------------+-----------+
| TASK_START | 5 | 64 |
+---------------------+-------------+-----------+
时间: 2013年11月13日 BoX编写
-------------------------------------------------------------------------------------*/
#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"
/*-----------------------------------------
声明任务栈
UCOSII的任务堆栈没有8字节对齐,在声明任务堆
栈时,强制8字节对齐就可以了,系统默认是4字节
对齐.否则sprintf时会出问题,系统会崩溃.
------------------------------------------*/
__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];
/*-----------------------------------------
声明变量
------------------------------------------*/
extern u16 ADC1_DMA_Value;
extern u8 LCD_Buffer[LCD_BUFFER_SIZE];
extern u16 Tpx,Tpy,ZBX,ZBY; //触摸屏AD值,坐标值
extern void BSP_Init(void);
extern WaveType WaveInfo; //波形参数
extern WaveMode WaveCtrl; //控制参数
extern FG_WaveType FG_WaveInfo; //信号发生器参数
/*-----------------------------------------
开始任务
------------------------------------------*/
void Task_Start(void *pdata)
{
pdata = pdata;
BSP_Init(); //完成片上外设的初始化
OSStatInit(); //初始化统计任务
while(1)
{
// ShowWelcomeScreen();
// OSTimeDlyHMSM(0,0,3,0);
/*触摸屏任务*/
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);
/*实时时钟任务*/
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卡任务*/
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任务*/
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);
/*主任务*/
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); //蜂鸣器响起提示系统启动成功
OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); //挂起Task_Start任务
}
}
/*-----------------------------------------
触摸屏任务
------------------------------------------*/
void Task_TouchScreen(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
TP_Read(&Tpx,&Tpy);
TP_ADtoZB(&Tpx,&Tpy,&ZBX,&ZBY); //计算触摸坐标
TouchEventDetected(); //检测触摸事件
BOARD_LED1 = !BOARD_LED1;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100);
}
}
/*-----------------------------------------
Real Time Clock任务
------------------------------------------*/
void Task_RTC(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
u8 AlarmTemp;
GetFrequence(); //获取时间参数并显示
AlarmTemp = GetTempSensor();
if(AlarmTemp>60) //芯片保护温度报警定值60℃
BEEP = 1;
else if(AlarmTemp>50)
PinCfg_Beep(3); //接近红线短鸣3声
else
BEEP = 0;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,500);
}
}
/*-----------------------------------------
主任务
------------------------------------------*/
void Task_Main(void *pdata)
{
pdata = pdata;
WaveCtrl.TimeBase = 99; //上电默认时基99
WaveCtrl.Gain = 3; //上电默认增益号3
while(1)
{
// TaskStackChack(); //是否堆栈使用情况检查
GetWaveADCValue(); //核心函数
IWDG_Feed(); //1000ms内喂狗
BOARD_LED2 = !BOARD_LED2;
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,50);
}
}
/*-----------------------------------------
SD任务
------------------------------------------*/
void Task_SD(void *pdata)
{
pdata = pdata;
while(1)
{
SendDataToPC(); //发送编码数据到上位机
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,999);
}
}
/*-----------------------------------------
GUI任务
------------------------------------------*/
void Task_GUI(void *pdata)
{
pdata = pdata;
DrawControlPanel();
while(1)
{
DisplayWaveInfo(); //显示参数
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500);
}
}