發(fā)布時間：2017-10-18 23:06

  本文關鍵詞：基于STM32的教學示波器的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 教學示波器 STM32F103ZET C++Builder 波形調(diào)節(jié) 出題界面 評分界面

【摘要】：示波器作為一種常用的電子測量儀器,在各行各業(yè)都有舉足輕重的作用,因此推廣使用示波器具有非常重要的意義。在教育界尤其是中小學,很多學校因經(jīng)費不足,示波器使用的實驗只能老師在課堂上講,學生操作的機會不多,不能滿足教學的需求。因此開發(fā)一款低成本、具有練習與考試功能的教學示波器顯得尤為重要。本研究設計了一款具有練習與考試功能的教學示波器。設計前期研究了教學示波器系統(tǒng)的開發(fā)流程,并確定了本文的設計思路：首先進行教學示波器的設計需求分析,然后進行總體方案設計,再詳細進行系統(tǒng)的具體功能和性能指標設計,在此基礎上,進行硬件模塊和軟件模塊的設計調(diào)試,最后完成了本文的教學示波器。其創(chuàng)新點是利用計算機的顯示器來顯示波形,面板可以像普通示波器一樣操作,同時具有練習、考試和評分功能。本研究采用的技術路線是以STM32F103ZET作為主控芯片,Altium Designer Summer軟件作為電路圖設計工具,Keil uVision4作為下位機程序開發(fā)工具,C++ Builder作為軟件開發(fā)工具來實現(xiàn)教學示波器軟件界面設計。完成的主要工作為：硬件模塊的設計和調(diào)試,軟件模塊的設計和調(diào)試,并最終集成為教學示波器系統(tǒng)。本設計完成的硬件模塊主要包括STM32主控芯片電路、信號發(fā)生器面板、教學示波器面板；完成的軟件模塊包括教學示波器界面、出題界面和評分界面。本文的主要研究內(nèi)容從以下幾個部分具體展開：1.研究了示波器的發(fā)展歷程、示波器的分類和國內(nèi)外現(xiàn)狀,介紹本設計的選題依據(jù)和研究意義；2.分析了傳統(tǒng)示波器和虛擬示波器的原理和特點,分析了本設計采用虛擬示波器的優(yōu)勢并對設計進行應用分析；3.研究了教學示波器的整體設計流程,分析了具體的性能指標,提出了三種實現(xiàn)方案并確定最終采用的設計方案,確定了要使用的元器件；4.本研究在教學示波器的硬件模塊設計時,采用Altium Designer Summer軟件完成了主控PCB板的設計,并進行焊接和測試,給出了設計步驟和注意事項。采用Keil uVision4軟件編寫下位機程序,下位機程序主要實現(xiàn)矩陣鍵盤數(shù)據(jù)輸入的功能,實現(xiàn)旋鈕調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的功能。硬件模塊最終實現(xiàn)的功能有：STM32系統(tǒng)與計算機軟件界面的通信；信號發(fā)生器面板實現(xiàn)波形頻率的設置,波形類型的選擇；教學示波器面板實現(xiàn)聚焦調(diào)節(jié)、水平位移調(diào)節(jié)、垂直位移調(diào)節(jié)、信號衰減調(diào)節(jié)、掃描范圍調(diào)節(jié)等。5.本研究在進行教學示波器的軟件模塊設計時,分析了C++ Builder軟件的特點和使用的控件,采用C++ Builder軟件,進行了教學示波器波形顯示界面、出題界面和評分界面設計,實現(xiàn)的功能包括：波形顯示功能,教學示波器界面包含調(diào)節(jié)旋鈕和波形顯示窗,軟件旋鈕和硬件面板旋鈕位置相對應,波形顯示窗顯示波形；出題功能,出題界面的題庫內(nèi)包含十道題,每題十分,按題目要求在硬件面板調(diào)節(jié)波形,點擊提交可以解答下一題；評分功能,評分界面可以對完成的答題進行評判,并給出最終得分。教學示波器系統(tǒng)的操作步驟是首先打開軟件的串口開關,在信號發(fā)生器硬件面板上設置信號的頻率和選擇波形類型；然后通過操作教學示波器硬件面板,調(diào)節(jié)軟件界面波形的變化。學生可以通過動手實踐來熟悉、掌握示波器的使用方法,老師也可以通過出題系統(tǒng)和評分系統(tǒng)了解學生的具體掌握情況。
【關鍵詞】：教學示波器 STM32F103ZET C++Builder 波形調(diào)節(jié) 出題界面 評分界面
【學位授予單位】：廣西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM935.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 選題背景和意義9-10
• 1.1.1 選題依據(jù)9
• 1.1.2 研究目的和意義9
• 1.1.3 示波器的發(fā)展歷程9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 本文的組織結構12
• 1.5 本章小結12-13
• 第二章 示波器概述13-16
• 2.1 傳統(tǒng)示波器13-14
• 2.1.1 模擬示波器13
• 2.1.2 數(shù)字示波器13-14
• 2.2 虛擬示波器14-15
• 2.2.1 基本概念14
• 2.2.2 虛擬示波器的特點14-15
• 2.2.3 虛擬示波器與傳統(tǒng)示波器的比較15
• 2.3 本章小結15-16
• 第三章 整體設計方案16-20
• 3.1 整體設計流程圖16
• 3.2 系統(tǒng)的性能指標16-17
• 3.3 具體實現(xiàn)方案17-19
• 3.3.1 可供選擇的系統(tǒng)方案17-18
• 3.3.2 實現(xiàn)方案的介紹18-19
• 3.3.3 元件的選擇19
• 3.4 本章小結19-20
• 第四章 硬件模塊的設計與實現(xiàn)20-34
• 4.1 系統(tǒng)整體框圖20
• 4.2 硬件模塊的設計流程20
• 4.3 電路原理圖的設計20-22
• 4.4 PCB板的布局設計22
• 4.5 PCB的布線設計22-23
• 4.5.1 布線規(guī)則22-23
• 4.5.2 連接地線的方法23
• 4.6 檢查并制板23-24
• 4.7 下位機程序的調(diào)試24-31
• 4.7.1 ADC設置24-30
• 4.7.2 Keil μVision軟件和程序說明30-31
• 4.8 本章小結31-34
• 第五章 軟件模塊的設計與實現(xiàn)34-49
• 5.1 軟件設計工具C++ Builder簡介34-35
• 5.2 主要控件設計35-38
• 5.2.1 TChart控件35
• 5.2.2 文本框控件35
• 5.2.3 串口控件35-36
• 5.2.4 Button控件36-37
• 5.2.5 旋鈕控件37
• 5.2.6 MainMenu控件37
• 5.2.7 ImageList控件37-38
• 5.3 波形調(diào)節(jié)功能的設計和實現(xiàn)38-44
• 5.3.1 輸入頻率模塊設計38-39
• 5.3.2 波形選擇模塊設計39-40
• 5.3.3 波形聚焦模塊設計40-41
• 5.3.4 波形垂直位移模塊設計41-42
• 5.3.5 波形水平位移模塊設計42-43
• 5.3.6 信號衰減模塊設計43-44
• 5.3.7 掃描范圍模塊設計44
• 5.4 練習與考試功能設計44-47
• 5.4.1 練習功能介紹44-45
• 5.4.2 考試功能介紹45-47
• 5.5 評分功能設計47-49
• 第六章 總結與展望49-51
• 6.1 總結49
• 6.2 展望49-51
• 參考文獻51-54
• 攻讀碩士學位期間公開發(fā)表學術論文情況54-55
• 致謝55-56

【共引文獻】

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本文編號：1057647