CN212905104U - 一种用于课程教学的小型示波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于课程教学的小型示波器，该示波器包括外端信号输入模块、信号显示调节模块、Arduino单片机和OLED显示模块；Arduino单片机上集成有CPU核心模块、电源模块、储存模块和运算模块；外端信号输入模块上设有与外端设备连通的串口；信号显示调节模块上设置有启动开关和调节按钮；外端信号输入模块的输出端与CPU核心模块的电路连接，CPU核心模块分别与运算模块和储存模块连接，运算模块和储存模块的输出端与OLED显示模块电路连接。本实用新型基于Arduino单片机软硬件开发自行设计的一款可以用于电子技术课程的小型式便携示波器，通过Arduino单片机的程序代码实现对整个示波器核心控制，通过接入待测信号在OLED显示屏上显示波形，小巧并检测准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及示波器技术领域，特别涉及一种用于课程教学的小型示波器。
背景技术
示波器是一种教学课程中比较常用的实验仪器，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的波形图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。同时，利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的波形。
目前，市场上的示波器的体积都是比较庞大的，应用起来很不方便，往往在实验室中运用，为了解决示波器可以带入课堂教学演示实验使用这个问题并设计一款相对较精确的示波器；同时要方便接线、操控和便于观测到示波器上液晶显示屏上图形变化，并及时地捕捉到电量变化情况，亟需设计一款用于课程教学的小型示波器。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于课程教学的小型示波器，其中，本实用新型基于Arduino单片机软硬件开发自行设计的一款可以用于电子技术课程的小型式便携示波器，通过自行编写Arduino单片机的程序代码实现对整个波形换算和储存进行控制，然后通过接入待测信号，在OLED显示模块上显示波形。
为实现上述目的，本实用新型提供一种用于课程教学的小型示波器，该示波器包括外端信号输入模块、信号显示调节模块、Arduino单片机和OLED显示模块；所述Arduino单片机上集成有CPU核心模块、电源模块、储存模块和运算模块；
其中，所述外端信号输入模块上设有与外端设备连通的串口，用于接入待测信号；所述信号显示调节模块上设置有启动开关和调节按钮，所述启动开关与电源模块连接，所述调节按钮与CPU核心模块连接，从而调节所述待测信号的波形位置；所述外端信号输入模块的输出端与所述CPU核心模块的电路连接，所述CPU核心模块分别与运算模块和储存模块连接，从而实现待测信号的波形换算和储存；所述运算模块和储存模块的输出端与所述OLED显示模块电路连接，所述OLED显示模块用于显示所述待测信号的波形。
进一步地，所述电源模块为独立地5V的直流电源；或者，所述电源模块上设有与外端电源设备连通的串口，通过所述串口进行供电。
进一步地，该示波器还包括通信模块，用于对整个示波器进行电连接。
进一步地，所述通信模块为若干个插孔式导线。
进一步地，所述调节按钮包括调整待测信号的波形频率按钮和调整待测信号的波形位置按钮。
进一步地，所述OLED显示模块显示的波形信息包括：所述待测信号的波长值、波峰值和波谷值。
进一步地，所述示波器响应待测信号的频率范围为25～35kHz。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本实用新型的核心是基于Arduino单片机软硬件开发自行设计的一款可以用于电子技术课程的小型式便携示波器，实用新型的基本方案是通过自行编写Arduino单片机的程序代码实现对整个实用新型核心的控制，然后通过接入待测信号，在OLED显示屏上显示波形，同时也可以通过调节接入端口的电位器来调整信号的波形位置，以及在屏幕中显示的多少。
2.本实用新型的设计初衷是因为目前市场上的示波器的体积都是比较庞大的，应用起来很不方便，仅仅可能只可以在实验室中运用，为了解决示波器可以带入课堂教学演示实验使用这个问题并设计一款相对较精确的示波器，我们选择运用Arduino单片机实现整个系统的控制，通过接入输入信号测量整个波形，由此而设计出整个实用新型。
附图说明
图1为按照本发明实现的一种用于课程教学的小型示波器的结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
外端信号输入模块-1，信号显示调节模块-2，CPU核心模块-3，电源模块-4，储存模块-5，运算模块-6，Arduino单片机-7，通信模块-8，OLED显示模块-9。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，提供一种用于课程教学的小型示波器，主要由外端信号输入模块1、信号显示调节模块2、Arduino单片机7和OLED显示模块9；Arduino单片机7上集成有CPU核心模块3、电源模块4、储存模块5和运算模块6；
其中，外端信号输入模块1上设有与外端设备连通的串口，用于接入待测信号；信号显示调节模块2上设置有启动开关和调节按钮，启动开关与电源模块4连接，调节按钮与CPU核心模块3连接，从而调节待测信号的波形位置；外端信号输入模块1的输出端与CPU核心模块3的电路连接，CPU核心模块3分别与运算模块6和储存模块5连接，从而实现待测信号的波形换算和储存；运算模块6和储存模块5的输出端与OLED显示模块9电路连接，OLED显示模块9用于显示待测信号的波形。
更优选地，Arduino是一种单片机系统，核心是ATMEGA系列单片机，配上示波器器件，集成安装在电路板上，能够独立完成示波器相应设定功能。该Arduino单片机7设置于示波器的底端。
更优选地，信号显示调节模块2包括电位器，通过获得输入待测信号的与位移量成一定关系的电阻值或电压来调节波的显示位置和波的显示区域。
更优选地，OLED显示模块9包括界面显示屏，该界面显示屏设置于整个示波器上表面，用于显示待测信号的波形。该界面显示屏优选为OLED12864显示屏。
优选地，电源模块4为独立地5V的直流电源；或者，电源模块4上设有与外端电源设备连通的串口，通过串口进行供电，该串口可以为USB端口。
更优选地，电源模块4为独立地5V的直流电源。
优选地，该示波器还包括通信模块8，用于对整个示波器进行电连接。
优选地，通信模块8为若干个插孔式导线。
优选地，调节按钮包括调整待测信号的波形频率按钮和调整待测信号的波形位置按钮。
更优选地，调整待测信号的波形频率按钮和调整待测信号的波形位置按钮为调节旋钮。设置于界面显示屏的一侧。
优选地，OLED显示模块9显示的波形信息包括：待测信号的波长值、波峰值和波谷值。
优选地，示波器响应待测信号的频率范围为25～35kHz。更优选地，示波器响应待测信号的频率范围为30kHz，在该范围内示波器的检测更加准确。
本实用新型操作原理包括：通过外端信号输入模块1将待测信号输入，CPU核心模块3控制运算模块6对该待测信号进行换算，生成对应波形信息，然后传输至OLED显示模块9进行显示，再通过信号显示调节模块2对相应的波形显示信息进行调节，CPU核心模块3可以控制储存模块5对相应的波形显示信息进行储存，可以通过信号显示调节模块2对之前的检测信息进行调出显示。
本实用新型中，为简化该示波器的设置，可以将所有模块设置于一个面包板上，将外端信号输入模块1、信号显示调节模块2和OLED显示模块9设置于该面包板的上表面，将Arduino单片机7设置于面包板的底表面，通过插孔式导线将各个装置或者模块进行连接。优选地，可以使用胶棒在Arduino单片机7周围搭建架子保持其稳定，以使整个示波器在硬件上看起来比较简单。
本实用新型的核心是基于Arduino单片机软硬件开发自行设计的一款可以用于电子技术课程的小型式便携示波器，实用新型的基本方案是通过自行编写Arduino单片机的程序代码实现对整个实用新型核心的控制，然后通过接入待测信号，在OLED12864显示屏上显示波形，同时也可以通过调节接入端口的电位器来调整信号的波形位置，以及在屏幕中显示的多少。
本实用新型的设计初衷是因为目前市场上的示波器的体积都是比较庞大的，应用起来很不方便，仅仅可能只可以在实验室中运用，为了解决示波器可以带入课堂教学演示实验使用这个问题并设计一款相对较精确的示波器，我们选择运用arduino单片机实现整个系统的控制，通过接入输入信号测量整个波形，由此而设计出整个实用新型。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于课程教学的小型示波器，其特征在于，该示波器包括外端信号输入模块(1)、信号显示调节模块(2)、Arduino单片机(7)和OLED显示模块(9)；所述Arduino单片机(7)上集成有CPU核心模块(3)、电源模块(4)、储存模块(5)和运算模块(6)；
其中，所述外端信号输入模块(1)上设有与外端设备连通的串口，用于接入待测信号；所述信号显示调节模块(2)上设置有启动开关和调节按钮，所述启动开关与电源模块(4)连接，所述调节按钮与CPU核心模块(3)连接，从而调节所述待测信号的波形位置；所述外端信号输入模块(1)的输出端与所述CPU核心模块(3)的电路连接，所述CPU核心模块(3)分别与运算模块(6)和储存模块(5)连接，从而实现待测信号的波形换算和储存；所述运算模块(6)和储存模块(5)的输出端与所述OLED显示模块(9)电路连接，所述OLED显示模块(9)用于显示所述待测信号的波形。
2.根据权利要求1所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，所述电源模块(4)为独立地5V的直流电源；或者，所述电源模块(4)上设有与外端电源设备连通的串口，通过所述串口进行供电。
3.根据权利要求1所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，该示波器还包括通信模块(8)，用于对整个示波器进行电连接。
4.根据权利要求3所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，所述通信模块(8)为若干个插孔式导线。
5.根据权利要求1所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，所述调节按钮包括调整待测信号的波形频率按钮和调整待测信号的波形位置按钮。
6.根据权利要求1所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，所述OLED显示模块(9)显示的波形信息包括：所述待测信号的波长值、波峰值和波谷值。
7.根据权利要求1所述的用于课程教学的小型示波器，其特征在于，所述示波器响应待测信号的频率范围为25～35kHz。
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