一种便携式波形显示和信号发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种便携式波形显示和信号发生装置，通过STM32F4内置A/D转换模块，能够实现6 MHz的采样速度，带宽500 kHz，可以测出从1 Hz到500 kHz的频率，输入信号幅度可以是‑25V‑25 V(通过示波器探头衰减10倍之后)，通过电路上电阻的选择控制它的放大和衰减。并且利用其丰富的外设资源，通过内置DA模块实现了信号发生器的功能，可输出指定参数的波形。本发明专利技术具有触发模式选择、波形整体平移、峰峰值、有效值、频率、周期、占空比、波形存储、波形回放、波形发生等功能。充分利用集成处理器的外设资源，简化外围电路的设计，集成化程度更高；用触摸显示屏的虚拟按键代替传统按键，缩小了产品的体积，方便携带。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式波形显示和信号发生装置
本专利技术属于嵌入式仪表测量
，具体涉及一种便携式波形显示和信号发生装置。
技术介绍
示波器是电子行业中应用最为普遍的电子测量仪器。它能将人眼看不到的电信号转换为动态波形曲线，便于人们研究各种电现象的变化过程，示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，因此示波器的发展和应用也是一直以来众人关注的焦点。目前，数字示波器以其具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点占据了较大的市场份额。但由于台式数字示波器有控制按键等外部设备，按键复杂、体积大、便携性差的不足，越来越不能满足人们的生产需要，因此，便携式数字示波器应运而生。常见的便携式数字示波器和信号发生器往往是两个互相独立的设备，两者集成化程度不高，且便携式示波器价格最低在1500元左右，对于喜欢小制作、参加竞赛需要对信号进行测量的在校学生来说还是有一定的经济负担。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便携式波形显示和信号发生装置，以解决
技术介绍
中提到的问题。为了达到上述目的，本专利技术的所采用的技术方案是：一种便携式波形显示和信号发生装置，包括微处理器和波形显示调理模块，还包括A/D转换模块、D/A转换模块、TFT显示模块、波形存储调取模块、信号发生调理模块，所述波形显示调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连，所述A/D转换模块的输出端与所述微处理器的输入端相连，所述微处理器分别与所述TFT显示模块和所述波形存储调取模块双向连接，所述微处理器的输出端与所述D/A转换模块的输入端相连，所述D/A转换模块的输出端与所述信号发生调理模块的输入端相连。优选的，所述微处理器还与所述定时器触发模块双向连接，所述定时器触发模块的两个输出端分别与所述D/A转换模块的输入端和所述A/D转换模块输入端相连。优选的，所述波形显示调理模块包括依次相连的模拟输入电路、过压保护电路、信号衰减电路、跟随电路和加法电路，所述加法电路的输出端与所述A/D转换模块输入端相连；所述信号发生调理模块包括依次相连的减法电路、程控放大电路以及波形输出电路，所述减法电路的输入端与所述D/A转换模块的输出端相连。优选的，所述微处理器的供电电压为+3.3V，所述波形显示调理模块和所述信号发生调理模块中所包含的电路所采用的输入电压为+5V与-5V中的一种或两种。优选的，+5V输入电压由包含LM2596稳压芯片的降压电路Ⅰ所提供，所述降压电路Ⅰ包括LM2596稳压芯片、电感L1、开关K1、滑动变阻器W1、电容C8、电容C9以及电容C10，所述LM2596稳压芯片的电压输入端口VIN+与所述开关K1的一端相连，所述开关K1的另一端分别与所述电容C10的正极和7.2V锂电池的正极相连，所述电容C10的负极接地，所述LM2596稳压芯片的输出端口Output与所述电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端分别与所述电容C8的正极、所述电容C9的一端以及所述滑动变阻器W1的一端相连，所述滑动变阻器W1的另一端接地，所述滑动变阻器W1的移动端与所述LM2596稳压芯片的反馈端口Feedback相连，所述电容C8的负极与所述电容C9的另一端相连后接地，所述LM2596稳压芯片的接地端口Ground与所述LM2596稳压芯片的控制端口ON/OFF相连后接地。优选的，-5V输入电压由包含ICL7660A稳压芯片的转换电路所提供，所述转换电路包括ICL7660A稳压芯片、电容C1、电容C6以及电容C7，所述ICL7660A稳压芯片的电压输入端口V+分别与所述电容C1的正极和所述LM2596稳压芯片的输出端口Output相连，所述电容C1的负极与所述电容C6的正极相连后接地，所述电容C6的负极与所述ICL7660A稳压芯片的输出端口Output相连，所述ICL7660A稳压芯片的接地端口Ground接地，所述ICL7660A稳压芯片的电容连接端口CAP+和CAP-分别与所述电容C7的正极和负极对应连接。优选的，+3.3V供电电压由包含LSM1117稳压芯片的降压电路Ⅱ所提供，所述降压电路Ⅱ包括LSM1117稳压芯片、二极管D1、电容C3、电容C5、电容C2以及电容C4，所述LSM1117稳压芯片的输入端口IN分别与所述二极管D1的负极、所述电容C2的正极以及所述电容C4的一端相连，所述电容C2的正极与所述LM2596稳压芯片的输出端口Output相连，所述LSM1117稳压芯片的输出端口OUT分别与所述二极管D1的正极、所述电容C3的正极以及所述电容C5的一端相连，所述电容C2的负极、所述电容C4的另一端、所述电容C3的负极以及所述电容C5的另一端相连后接地，所述LSM1117稳压芯片的接地端口Ground接地。优选的，所述微处理器为STM32F4处理器。一种便携式波形显示和信号发生装置的发生方法，该发生方法包括波形显示方法和信号发生方法，所述波形显示方法包括以下步骤：S11：被测信号通过信号接线端子与所述波形显示调理模块相连，所述波形显示调理模块包括依次相连的过压保护电路、信号衰减电路、跟随电路和加法电路，其中，所述过压保护电路对被测信号进行限幅处理，所述信号衰减电路对经过限幅处理的被测信号进行衰减以保证微处理器的正常工作，所述跟随电路对经过衰减的被测信号进行缓冲与隔离处理，所述加法电路将经过缓冲与隔离处理的被测信号抬升至零电压以上；S12：所述加法电路的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连；经过加法电路抬升的被测信号经过A/D转换模块的转换后被传送到微处理器的内置ADC采样端口，所述微处理器分别与所述TFT显示模块和所述波形存储调取模块双向连接，被测信号经过微处理器处理的同时，微处理器还对被测信号的频率、周期、占空比、均值和峰峰值进行测量，并将测量后得到的数据通过波形存储调取模块进行存储，所述TFT显示模块可通过微处理器调取所述波形存储调取模块中存储的被测信号信息并进行显示；所述信号发生方法包括以下步骤：S21：通过TFT显示模块设置所需要的目标模拟信号的参数值，然后TFT显示模块将预设的参数值传送至微处理器，微处理器将预设的参数值通过D/A转换模块转换为模拟信号并将该模拟信号传送至信号发生调理模块；S22：所述信号发生调理模块包括依次相连的减法电路和程控放大电路，所述减法电路的输入端与所述D/A转换模块的输出端相连，模拟信号被传送至信号发生调理模块中的减法电路，减法电路对模拟信号进行偏移处理，偏移处理后的模拟信号通过程控放大电路放大到指定的幅值后即可生成目标模拟信号并输出给用户使用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过STM32F4内置A/D转换模块，能够实现6MHz的采样速度，带宽500kHz，可以测出从1Hz到500kHz的频率，输入信号幅度可以是-25V-25V(通过示波器探头衰减10倍之后)，通过电路上电阻的选择控制它的放大和衰减。并且利用其丰富的外设资源，通过内置DA模块实现了信号发生器的功能，可输出指定参数的波形。本专利技术具有触发模式选择、波形整体平移、峰峰值、有效值、频率、周期、占空比、波形存储、波形回放、波形发生等功能。充分利用集成处理器的外设资源，简化外围电路的设计，集成化程度更高；用触摸显示屏的虚拟按键代替传统按键，缩小了产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式波形显示和信号发生装置，包括微处理器和波形显示调理模块，其特征在于：还包括A/D转换模块、D/A转换模块、TFT显示模块、波形存储调取模块、信号发生调理模块，所述波形显示调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连，所述A/D转换模块的输出端与所述微处理器的输入端相连，所述微处理器分别与所述TFT显示模块和所述波形存储调取模块双向连接，所述微处理器的输出端与所述D/A转换模块的输入端相连，所述D/A转换模块的输出端与所述信号发生调理模块的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种便携式波形显示和信号发生装置，包括微处理器和波形显示调理模块，其特征在于：还包括A/D转换模块、D/A转换模块、TFT显示模块、波形存储调取模块、信号发生调理模块，所述波形显示调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连，所述A/D转换模块的输出端与所述微处理器的输入端相连，所述微处理器分别与所述TFT显示模块和所述波形存储调取模块双向连接，所述微处理器的输出端与所述D/A转换模块的输入端相连，所述D/A转换模块的输出端与所述信号发生调理模块的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种便携式波形显示和信号发生装置，其特征在于：所述微处理器还与所述定时器触发模块双向连接，所述定时器触发模块的两个输出端分别与所述D/A转换模块的输入端和所述A/D转换模块输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种便携式波形显示和信号发生装置，其特征在于：所述波形显示调理模块包括依次相连的过压保护电路、信号衰减电路、跟随电路和加法电路，所述加法电路的输出端与所述A/D转换模块输入端相连；所述信号发生调理模块包括相连的减法电路和程控放大电路，所述减法电路的输入端与所述D/A转换模块的输出端相连。4.根据权利要求1所述的一种便携式波形显示和信号发生装置，其特征在于：所述微处理器的供电电压为+3.3V，所述波形显示调理模块和所述信号发生调理模块中所包含的电路所采用的输入电压为+5V与-5V中的一种或两种。5.根据权利要求4所述的一种便携式波形显示和信号发生装置，其特征在于：+5V输入电压由包含LM2596稳压芯片的降压电路Ⅰ所提供，所述降压电路Ⅰ包括LM2596稳压芯片、电感L1、开关K1、滑动变阻器W1、电容C8、电容C9以及电容C10，所述LM2596稳压芯片的电压输入端口VIN+与所述开关K1的一端相连，所述开关K1的另一端分别与所述电容C10的正极和7.2V锂电池的正极相连，所述电容C10的负极接地，所述LM2596稳压芯片的输出端口Output与所述电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端分别与所述电容C8的正极、所述电容C9的一端以及所述滑动变阻器W1的一端相连，所述滑动变阻器W1的另一端接地，所述滑动变阻器W1的移动端与所述LM2596稳压芯片的反馈端口Feedback相连，所述电容C8的负极与所述电容C9的另一端相连后接地，所述LM2596稳压芯片的接地端口Ground与所述LM2596稳压芯片的控制端口ON/OFF相连后接地。6.根据权利要求4所述的一种便携式波形显示和信号发生装置，其特征在于：-5V输入电压由包含ICL7660A稳压芯片的转换电路所提供，所述转换电路包括ICL7660A稳压芯片、电容C1、电容C6以及电容C7，所述ICL7660A稳压芯片的电压输入端口V+分别与所述电容C1的正极和所述LM2596稳压芯片的输出端口Output相连，所述电容C1的负极与所述电容C6的正极相连后接地，所述电容C6的负极与所述ICL7660A稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：付主木，高爱云，刘晓真，黄永全，陶发展，范波，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41