CN211348393U - 基于stm32的太阳能便携式示波器 - Google Patents
基于stm32的太阳能便携式示波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211348393U CN211348393U CN201921621832.XU CN201921621832U CN211348393U CN 211348393 U CN211348393 U CN 211348393U CN 201921621832 U CN201921621832 U CN 201921621832U CN 211348393 U CN211348393 U CN 211348393U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- signal
- stm32
- attenuation
- gain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 25
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于STM32的太阳能便携式示波器。包括供电电路、衰减电路、程控增益电路、检波电路、信号搬移电路、STM32电路、信号发生器、用户界面电路和蓝牙通信模块,太阳能电池与各模块电路电源相连,所述的衰减电路与外部信号输入端口、程控增益电路相连,程控增益电路与衰减电路、检波电路、STM32电路、信号搬移电路相连,检波电路与衰减电路、程控增益电路相连,信号搬移与程控增益电路、STM32电路相连,STM32电路与信号搬移电路、信号发生器、用户界面电路、蓝牙模块电路相连,信号发生器与STM32电路、检波电路相连;本实用新型能够对特殊信号的幅度、频率、频谱和幅频特性等参数的精准测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是对正弦波、方波、三角波和合成波等任意信号的基本波形、幅度和频率参数观测,还涉及对信号的频谱分析,外部器件的幅频特性曲线测试功能,以及手机端实时读取存储测量信号的参数。
背景技术
随着全球电子科学技术的飞速发展,电子电路设计日益成熟,信息传输方式更加快速、更加多样化,信号逐渐从高端技术人员的手里逐渐向普通学生、工人普及,由于信号处理方式不同,各种形状、频率和幅度的信号层出不穷,示波器作为观察信号的唯一工具诞生了,而传统示波器体积大,携带不便,有线供电的缺点限制了示波器的使用。因此,基于STM32的太阳能便携式示波器的需求日益上升。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种基于STM32的太阳能便携式示波器,旨在解决示波器体积大、携带不便、有线供电等问题。
本实用新型提出了一种基于STM32的太阳能便携式示波器,包括太阳能电池供电电路、衰减电路、程控增益电路、检波电路、信号搬移电路、STM32电路、信号发生器、用户界面电路和蓝牙通信电路:所述的太阳能电池供电电路与各模块电路电源相连,所述的衰减电路与外部信号输入端口、程控增益电路相连,所述的程控增益电路与衰减电路、检波电路、STM32电路、信号搬移电路相连,所述的检波电路与衰减电路、程控增益电路相连,所述的信号搬移与程控增益电路、STM32电路相连,所述的STM32电路与信号搬移电路、信号发生器、用户界面电路、蓝牙通信电路相连,所述的信号发生器与STM32电路、检波电路相连,所述的程控增益电路包括PGA202程控增益芯片和运放AD811,信号从 Sig_IN口输入,通过STM32电路的2根I/O口控制线输入A0、A1控制口实现增益变换,再由Sig输出得到增益后的信号;所述的信号搬移电路包括运算放大器AD811构成的加法器电路和AD811构成的反相运放;信号搬移电路采用2块 AD811运放芯片,第一级使用AD811运放负极输入多路信号实现信号的相加,使用第二级AD811进行反相输出,最终得到输出信号。
更进一步,所述的太阳能电池供电电路包括太阳能充电板、充电锂电池、二极管,锂电池电量充足时,二极管截止,锂电池与其他电路模块连接供电;当锂电池电量不足时、二极管导通,太阳能充电板与锂电池连接充电。
更进一步,所述的STM32电路内部的ADC模块的输入有3路,1路与衰减电路检波输出相连,2路与信号搬移电路输出相连,3路与信号发生器检波输出相连。
更进一步,所述的信号衰减电路包括2级AD811反相衰减。
更进一步,所述的检波电路包括AD637有效值检波电路,该芯片内部集成运放。
更进一步,蓝牙通信模块为STM32F767,串口3将测量结果及信号波形数组通过蓝牙发送至手机安卓端。
本实用新型能够具有便于携带、使用便捷的优点。
附图说明
图1是STM32软件系统设计总体示意图。
图2是STM32软件系统设计流程图。
图3是STM32软件系统设计功能流程图。
图4是手机端APP程序流程图。
图5是手机端APP界面示意图。
图6是程控增益电路图。
图7是有效值检波电路图。
图8是信号搬移电路图。
图9是太阳能充电电路示意图。
图10是一种基于STM32的太阳能便携式示波器系统实现框图。
图11是系统模具设计图。
图12是系统连接管脚图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰、明确,以下参考附图并举例进一步详细说明。
针对信号的测量要求和分析方法,本实用新型采用STM32F767为核心控制器,PGA202以程控增益芯片为核心器件,并与幅度衰减电路组合,在STM32 的控制下,调节输入信号的幅度直至移动至测量门限内,以满足不同被测信号的输入要求;利用AD637有效值检波器检波获取被测信号的幅度信息,从而控制程控增益模块控制输入信号增益倍数;利用加法器将输入信号和分压电路提供的 1.65V电压相加,获得一个全部在x轴上方的输入信号;利用STM32的12位 AD逐点采集出输入信号的各点数据,然后将这组波形数据进行快速傅里叶变换 (FFT),最终获得所需要的基波的幅度、频率以及其他频谱信息;在TFT-LCD 显示频上通过按键切换显示信号基本参数与波形测量图、频谱图和幅频特性曲线图;利用蓝牙模块实现与手机端通信,在手机端获取被测信号的数据各项参数图。
图1是STM32软件系统设计总体示意图。在整个系统中,主控制器 STM32F767起着关键作用,控制程控增益模块的增益值,采集信号信息、软件快速傅里叶变换、蓝牙传输、用户界面更新等功能均由它来完成。STM32F767 软件系统的设计主要分为六个模块:第一个是有效值检波模块,通过检波器检测输入信号有效值,再利用ADC模块采集模拟量转换成数字量,判断输入电压范围,对不同电压范围进行程控增益;第二个是程控增益模块,通过ADC采集回来的输入信号幅值,使用2个I/O口进行1,10,100,1000种不同的增益,使输入信号幅值控制在330mV~3.3V,保证ADC采集精度;第三个是ADC模块,利用 STM32F767片内集成的A/D转换器逐点读取输入信号的各点幅值,通过存储在数组中,在STM32电路内部绘制出一副输入信号的X-Y离散波形图;第四个是 FFT模块,将输入信号逐点采集,获得离散的信号波形,通过快速傅里叶变换函数,得到各频点幅值数组,最后查询幅度最大的频点得到基波信息;第五个是蓝牙通信模块,利用STM32F767的串口3将测量结果及信号波形数组通过蓝牙发送至手机安卓端,用户可在手机端查询实时测量结果;第六个是显示界面模块,使用测量结果数组,在TFT-LCD屏上绘制X-Y轴坐标图,再将数组中的数据逐点打印在显示屏上,得到最终的测量数据及波形图、频谱图和幅频特性曲线。
图2是STM32软件系统设计流程图。STM32F767上电后完成对应外设模块及内部程序的初始化,再通过ADC模块采集输入信号幅值进行幅度范围判断:本仪器设有4个峰值区间,当检测峰值在0-3.3mV是,控制程控增益为1000;当检测峰值在3.3-33mV时,控制程控增益为100;当检测峰值在33-330mV时,控制程控增益为10;当检测峰值在330~3300mV时,控制增益为1,使输入信号的幅值能够保持在ADC最佳测量范围内,从而保证测量精度;在通过搬移电路后,进行AD采集输入信号的离散信号点,最后通过按键选择测量功能,进入各功能的专属测量界面,实现信号的功能测量。
图3是STM32软件系统设计功能流程图。STM32F767除完成上述初始化进入功能界面后,根据不同功能进行不同操作:信号测量界面将输入信号进行离散点采集后,通过FFT函数对离散信号数组进行217点傅里叶变换,从而计算基波幅度与频率,并将FFT变换前数组绘制在X-Y坐标轴中;频谱分析界面同样采集信号进行FFT变换,可以得到个频点幅度,软件查询幅度最大的频点得到基波,再测量基波频率n倍的频率点得到谐波,最后将得到的基波与各次谐波数据绘制在X-Y坐标轴中得到频谱图;幅频特性测量界面系统DDS扫频输出接入外部测量器件,再通过AD637检波得到各频点幅值,存入数组,绘制对应幅频特性曲线;最后通过串口和蓝牙模块,将测量信息发送至安卓APP端。
图4是手机端APP程序流程图。手机端负责获取被测信号三种数据信息,当 STM32电路处理完一组信号后,通过蓝牙模块连接至手机蓝牙,将数据信息逐位发送,手机端接收到数据组后存入存储端并开始解析数据,在设置好的坐标轴界面上显示对应信号图,在下方数据显示栏显示各功能对应的参数,最后将屏幕显示结果保存,方便后续查看。
图5是手机端APP界面示意图。上半部分区域为坐标轴,用来显示被测信号的各类波形图(波形、频谱、幅频特性)。当手机接收到一系列数据后,进行数据解析,一个频率点(时间点)对应一个幅度信息,通过在坐标区域描点连线,显示被测信号的波形图;下方为数据显示界面,用来显示测量精准数值。
图6是程控增益电路图。采用PGA202增益芯片,能够实现带宽为10MHz 的增益控制,信号从Sig_IN口输入,通过STM32电路2根I/O口控制线输入 A0、A1控制口实现4种增益变换,再由Sig输出得到增益后的信号。
图7是有效值检波电路图。有效值检波芯片选择AD637,其输出为线性响应直流电压,输入信号幅度与输出直流电压关系为1:0.707,保证了3.3V信号输入后检波输出电压小于3.3V,能供ADC采集,此外该芯片内部集成运放,还可通过输出校准滑阻调节输出电压,可调节至峰值。
图8是信号搬移电路示意图及电路图,采用2块AD811运放芯片,第一级使用AD811运放负极输入多路信号实现信号的相加,将输入幅值为-1.65V~1.65V 的信号加上1.65V的直流电压搬移至0~3.3V,但由于负极输入,因此使用第二级AD811进行反相输出,最终得到幅度为0~3.3V的输出信号。
图9是系统太阳能充电电源示意图,采用太阳能充电板和锂电池循环供电方式,锂电池电量充足时,二极管左侧电压小于右侧电压,二极管截止,锂电池单独供电;当锂电池电量不足时,二极管左侧电压大于右侧电压,二极管导通,太阳能充电板给锂电池充电,最终实现循环用电。
图10是一种智能自动增益控制的频谱分析仪的系统实现框图。其主要工作原理如下:
外部输入信号输入后通过一个衰减指数为3.3的衰减器,将输入信号峰峰值控制在0~3.3V内,保证输入信号不会烧坏ADC采集模块;衰减输出再由AD637 有效值检波得到大致幅值,由STM32电路判断区间控制程控增益放大;增益后信号输入信号搬移电路一端,另一端输入5V电源分压得到的1.65V电压,实现信号中心点的搬移,将信号搬移至0~3.3V,保证不让负电压烧坏ADC模块;最后由STM32电路内部ADC模块进行信号离散点采集,利用单片机资源进行软件快速傅里叶变换,得到该信号的信号测量数据及频谱信息等;同时,系统控制 DDS信号发生器输出扫频信号,经由外部器件后再通过AD637模块检波得到幅值,由此可以绘制某外部器件的幅频特性曲线图;完成系统测量后,STM32电路通过串口将信息发送给蓝牙模块,由蓝牙发送至连接的手机端。
安卓用户端接受蓝牙传输的数据,通过一定数据解析,在坐标轴上绘制对应信号图,下方显示详细信息,并实时保存。
图11是系统模具设计图,为保证用户使用安全,设计专用外壳模具进行包装,隔离电路与人体。
图12是系统连接管脚图。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于,包括太阳能电池供电电路、衰减电路、程控增益电路、检波电路、信号搬移电路、STM32电路、信号发生器、用户界面电路和蓝牙通信电路:所述的太阳能电池供电电路与各模块电路电源相连,所述的衰减电路与外部信号输入端口、程控增益电路相连,所述的程控增益电路与衰减电路、检波电路、STM32电路、信号搬移电路相连,所述的检波电路与衰减电路、程控增益电路相连,所述的信号搬移与程控增益电路、STM32电路相连,所述的STM32电路与信号搬移电路、信号发生器、用户界面电路、蓝牙通信电路相连,所述的信号发生器与STM32电路、检波电路相连,所述的程控增益电路包括PGA202程控增益芯片和运放AD811,信号从Sig_IN口输入,通过STM32电路的2根I/O口控制线输入A0、A1控制口实现增益变换,再由Sig输出得到增益后的信号;所述的信号搬移电路包括运算放大器AD811构成的加法器电路和AD811构成的反相运放;信号搬移电路采用2块AD811运放芯片,第一级使用AD811运放负极输入多路信号实现信号的相加,使用第二级AD811进行反相输出,最终得到输出信号。
2.根据权利要求1所述的基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于:所述的太阳能电池供电电路包括太阳能充电板、充电锂电池、二极管,锂电池电量充足时,二极管截止,锂电池与其他电路模块连接供电;当锂电池电量不足时、二极管导通,太阳能充电板与锂电池连接充电。
3.根据权利要求1所述的基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于,所述的STM32电路内部的ADC模块的输入有3路,1路与衰减电路检波输出相连,2路与信号搬移电路输出相连,3路与信号发生器检波输出相连。
4.根据权利要求1所述的基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于,信号衰减电路包括2级AD811反相衰减。
5.根据权利要求1所述的基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于,所述的检波电路包括AD637有效值检波电路,该芯片内部集成运放。
6.根据权利要求1所述的基于STM32的太阳能便携式示波器,其特征在于,蓝牙通信模块为STM32F767,串口3将测量结果及信号波形数组通过蓝牙发送至手机安卓端。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201921621832.XU CN211348393U (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 基于stm32的太阳能便携式示波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201921621832.XU CN211348393U (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 基于stm32的太阳能便携式示波器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN211348393U true CN211348393U (zh) | 2020-08-25 |
Family
ID=72102017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201921621832.XU Expired - Fee Related CN211348393U (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 基于stm32的太阳能便携式示波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN211348393U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110609161A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-24 | 江苏理工学院 | 基于stm32的太阳能便携式示波器 |
-
2019
- 2019-09-26 CN CN201921621832.XU patent/CN211348393U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110609161A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-24 | 江苏理工学院 | 基于stm32的太阳能便携式示波器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105307099B (zh) | 一种扬声器功率试验系统及功率和低频参数的测试方法 | |
CN111404625B (zh) | 一种指控装备通信抗干扰性能测试仪 | |
CN101504428A (zh) | 一种电子测量方法及多功能电子测量仪 | |
CN211352201U (zh) | 一种指控装备通信抗干扰性能测试仪 | |
CN102973275B (zh) | 一种人体运动状态的采集系统及采集方法 | |
CN201974294U (zh) | 自动台架标定装置 | |
CN211348393U (zh) | 基于stm32的太阳能便携式示波器 | |
CN111142008A (zh) | 电路板电源参数测试系统和方法 | |
CN201926755U (zh) | 交直流泄漏电流测试仪检定装置 | |
CN111404619B (zh) | 一种复杂电磁环境下指控通信保障设备 | |
CN110609161A (zh) | 基于stm32的太阳能便携式示波器 | |
CN207181570U (zh) | 一种电子测量集成系统 | |
CN211878121U (zh) | 电路板电源参数测试设备和系统 | |
CN108828359A (zh) | 一种实现直流充电桩电能量误差校验功能的检验方法 | |
CN106405477B (zh) | 在动态负荷下的计量性能的评估方法及装置 | |
CN2935178Y (zh) | 二次电池性能测试装置 | |
CN205158065U (zh) | 一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置 | |
CN108508378B (zh) | 一种电源启动特性的测试方法及系统 | |
CN203786176U (zh) | 一种基于智能移动终端的便携式示波器 | |
CN202770912U (zh) | 分流器测试仪 | |
CN211151964U (zh) | 一种复杂电磁环境下指控通信保障设备 | |
CN213302074U (zh) | 一种新型活立木边材含水率测量仪 | |
CN211653008U (zh) | 一体化多仪器检测仪 | |
CN208421080U (zh) | 一种充电桩现场校验仪 | |
CN205049531U (zh) | 一种超声探头测试装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200825 |