本文關鍵詞：基于STM32的教學示波器的設計與實現

  更多相關文章： 教學示波器 STM32F103ZET C++Builder 波形調節(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試,軟件模塊的設計和調試,并最終集成為教學示波器系統。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外現狀,介紹本設計的選題依據和研究意義；2.分析了傳統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矩陣鍵盤數據輸入的功能,實現旋鈕調節(jié)數據的功能。硬件模塊最終實現的功能有：STM32系統與計算機軟件界面的通信；信號發(fā)生器面板實現波形頻率的設置,波形類型的選擇；教學示波器面板實現聚焦調節(jié)、水平位移調節(jié)、垂直位移調節(jié)、信號衰減調節(jié)、掃描范圍調節(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,實現的功能包括：波形顯示功能,教學示波器界面包含調節(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,出題界面的題庫內包含十道題,每題十分,按題目要求在硬件面板調節(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和評分系統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 國內外發(fā)展現狀10-11
• 1.2.1 國外發(fā)展現狀10
• 1.2.2 國內發(fā)展現狀10-11
• 1.3 本文的主要研究內容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 傳統示波器13-14
• 2.1.1 模擬示波器13
• 2.1.2 數字示波器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 系統的性能指標16-17
• 3.3 具體實現方案17-19
• 3.3.1 可供選擇的系統方案17-18
• 3.3.2 實現方案的介紹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20-34
• 4.1 系統整體框圖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 波形調節(jié)功能的設計和實現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】

中國期刊全文數據庫 前8條

1 譚田天;張東勝;胡敬芬;王成碩;;基于LabVIEW的DAP單元安全生產仿真系統[J];電子設計工程;2014年13期

2 傅智河;劉世羲;連少霖;洛亞麗;;實驗室無線數據采集系統的設計[J];電子技術;2014年09期

3 鄺雄;;三點波源干涉三維圖像仿真設計[J];海南師范大學學報(自然科學版);2014年01期

4 唐黎明;;液壓與氣動技術立體化教學資源的研究與實踐[J];課程教育研究;2014年22期

5 尹曉琦;;虛擬實驗室在電子信息類課程教學中的應用——以通信原理課程為例[J];黑龍江教育(高教研究與評估);2014年10期

6 左明武;盧孔漢;朱郭豪;曹歡玲;;基于LabVIEW的虛擬溫度測控系統設計[J];機電工程技術;2015年02期

7 嚴小銳;;一種基于PXI總線的便攜式電學多參數校準裝置研究[J];計測技術;2015年S1期

8 潘紅;李冶;郭睿楠;王義濤;陸浩;;基于LabVIEW和FPGA的多功能虛擬頻譜分析儀設計[J];實驗室研究與探索;2014年12期

中國重要會議論文全文數據庫 前2條

1 許鳳慧;孫梯全;盧娟;孫文斌;;基于網絡的學導式電類實驗教學模式[A];中國電子教育學會高教分會2013年學術年會論文集[C];2013年

2 張洪波;李高升;;EMI自動測試系統的設計與實現[A];2015年全國微波毫米波會議論文集[C];2015年

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 于雷;鹽霧沉降率高精度測量技術研究[D];長春理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 湯震;基于Ⅵ的載流子遷移率測試系統的研制[D];汕頭大學;2011年

2 張晶;高壓水射流靶物分類識別三維顯示技術及射流分流器的研究[D];安徽理工大學;2013年

3 歐建鑫;基于虛擬儀器技術的槍瞄沖擊檢測裝置研究與設計[D];南京理工大學;2013年

4 潘帥;流化冰制取設備數據采集系統與設備創(chuàng)新研究[D];浙江海洋學院;2014年

5 曹健寧;基于四象限探測器的太陽光實時跟蹤技術研究[D];長春理工大學;2013年

6 盧校山;杭州灣含氣沉積物物理模型及聲學測試技術研究[D];浙江理工大學;2014年

7 粱召華;基于LabVIEW的現場動平衡技術研究[D];青島大學;2014年

8 郭偉海;基于LabVIEW的硬支承動平衡機測量系統的研制[D];上海師范大學;2014年

9 秦嶺;數據共享在監(jiān)控系統中的研究與應用[D];東北大學;2011年

10 劉建偉;基于LabVIEW的多功能溫度測量虛擬儀器的研究[D];東北大學;2011年

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本文編號：1057647