1.3  项目分析  

首先我们拿到题目要进行分析

   题目提醒我们是要做一个

   设计一个周期信号的波形识别及参数测量装置，该装置能够识别出给定信号

的波形类型，并测量信号的参数，这不就是示波器吗。

对于示波器的资料网上是挺多的，但是做一台功能强大的还是有困难的

 

 

 

   以上是发挥部分

   从发挥部分来看就是将基本部分的频率范围增大了，同时要求增加测量参数3个，这个就要求我们单片机的处理速度要快，所以我选择了STM32F4系列的单片机进行数据分析。同样对于前级放大电路也有很高的要求，不仅仅要求差模与共模信号的输入，同时还要求采用率必须很高，也就是压摆率。在这里我选用的运放是TL084，他是一个内部集成4个运算放大器的高速运放，压摆率为15v/us。

 

   TL084压摆率15V/us，完全符合要求。

   如果在这里我们选用通用运放，由于压摆率太低，输入50khz正弦波，输出波形会得到一个梯形波，波形完全失真。

设计一个好的前级处理部分，会让我们的设备更优，性能更强。所以我们重点要设计好前级处理部分。

主要的元件我就介绍到这里，后面我将介绍原理图和PCB。

同时这题最难的地方在于1Hz的极低频测量方法，并要在3s内完成，以平常的采样速率，需要采5个周期，但是我们通过过零检测器，检测到频率，再降低采样率，在1s之内可以完成采样。

 

 

1.4   原理图分析 

 

1、主电源电路

 

 

   电源供电部分。我们是用两片线性稳压芯片，7805和7905。为什么要用线性稳压芯片呢？因为我们这个电路为高频电路，容易受电源的影响，我们用线性稳压能降低纹波。输入用了防反接二极管，避免电源输入极性错误，从而烧坏主板。同时采用一片ams1117为后级电平转换电路供电，电源输出部分，使用了大量滤波电容，提高了电源的稳定性。

 

2、挡位检测及前级处理

  这个电路为前级主要电路，通过一片运放，实现了多个功能。首先进来的就是交直流耦合，接着就是电压跟随器接着就是三个运放，一个是负责将信号放大10倍，一个是负责将信号缩小两倍，另外一个是将信号缩小5倍U6是CD4051，负责将信号选择到后级电路，默认状态下是选择放大10倍，由后级电路检测到放大10倍，如超过阈值，切换到二档，直通，如果直通信号还很大，那么就切换到缩小两倍的，最后在再切换到缩小5倍。以上切换，是要根据信号的幅度来切换，由后级电路检测。这里我们应该注意，电阻的选择，必须要是高精度电阻，否则会影响放大倍数。

3、幅度检测电路

 首先后期处理部分分为电压抬升部分，过零检测部分，以及保护部分， U 1.4负责电压反转，将输入的正电压转换为负电压，再输到加法电路里面。两个负信号相加，得到正信号过零检测电路，检测输入信号到正电压时输出一个信号给单片机，从而得到信号的频率。准确的来说是电平抬升电路，否则单片机采集不到负信号。

屏幕我选用的是3.2寸TFT屏幕，带触屏同时刷新率高，立创商城编号：C189213

3.1  程序设计     

1  软件设计

1.1 主程序软件设计思路

相关代码已经上传附件

以下为测试数据