山东科技大学电子技术综合实践报告
设计题目：基于STM32的简易数字示波器
专业：电子信息科学与技术
班级学号：电科10-1 1001050903
学生姓名：
指导教师：
设计时间：2013.6.18
摘要
本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以STM32为控制核心简易示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，LCD显示灯模块。前级电路处理由程控放大衰减器，极性转换电路组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的峰峰值。
总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本，完全可以把本设计当做手持数字示波器。
关键词：AD ，STM32，实时采样，数字示波器
前言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1课题背景 (2)
1.2课题研究的目的和意义 (2)
1.3课题的主要研究工作 (3)
第2章系统整体设计方案 (3)
2.1硬件总体结构 (3)
2.2系统实现的原理介绍 (4)
2.2.1 STM32处理器介绍 (4)
2.2.2 LCD显示介绍 (5)
2.3软件整体设计 (6)
2.4数字手持示波器技术参数 (6)
第3章软件编程与调试 (7)
3.1软件设计总体框图 (7)
3.2键盘控制程序 (7)
3.3峰峰值测量程序设计 (8)
3.4LCD显示程序设计 (9)
第四章性能测试与分析 (11)
第五章总结 (13)
第六章参考文献 (14)
前言
由于传统示波器虽然功能齐全但是体积旁大，不方便携带，本设计针对这种缺点设计一种体积小、成本低、功耗小、便携数字示波器，同时达到学以致用，理论和实践相结合，进一步学习课外知识，培养综合应用知识，锻炼动手和实际工作的能力。示波器实现输入频率范围为1HZ—50KHZ，幅度范围为-3.3V—+3.3V，实现波形实时显示以及幅度测量。示波器在电子、电气、控制等领域应用十分广泛，随着计算机的发展，示波器已经实现了和计算机互联，共享数据，但现有示波器有诸多不足，体积庞大，价格昂贵，功能齐全的示波器在某些场合并不能得到充分的应用。本课题所研究的示波器定位于抵挡型，即在性能上满足大多场合的需要，努力实现小型化，价格低廉，携带方便，这样在财力有限的小用户能够普及，并和功能齐全高档示波器配合使用，取长补短。本设计对信号的采样，使用实时采样方式，这种方法的优点是，设计相对简单，能实时显示所测信号的波形。缺点是，由于受AD转换速率的限制不能测量频率很高的信号。另外，AD只能测量范围很小的电压信号，单输入信号可能更小，或者更大，所以要对信号进行程控放大和衰减。由于本设计使用的AD只能测量正极性的电压信号，而外界输入的信号有正有负，因此在输入AD前要把所有信号转换成正极性的，再做测量。
第1章绪论
1.1课题背景
在电子测量技术的发展史上，示波器的出现给测量技术带来了翻天覆地的变化，可以说的上是一场革命，从布劳恩的第一台示波器问世以来，示波器的功能越来越丰富，性能也与日俱增。
从70年代开始人们的注意力主要转向自动化、实用化和提高准确度。微型计算机和仪器通用接口的出现，给示波器的自动化发展推到了一个崭新的水平。微机的引入使示波器在设计、性能、功能、实用以及操作和故障诊断等方面都产生了巨大变化，随着工业发展对示波器的设计和测量的需要，示波器的功能已从时域分析扩展到了数据域分析。当前，高精度、功能多样、使用灵活、操作方便、性能可靠，已成为示波器生产厂家追求的主要目标。
1.2课题研究的目的和意义
随着电子工业的发展，电子技术已经渗透到过敏经济个领域中利用电子技术进行的测量即电子测量技术发展很快，已经成为一门学科，并在一定程度上反映了一个国家科学技术水平。在电子测量仪器中，示波器所占的地位越来越重要，对电量和许多非电量的测试来说是一种主要的、通用的测量工具。其实用之广泛和发展速度之快都远远超过其他测量仪器，已经广泛应用于国防、科研、学校以及工农商业等各个领域和部门。
数字示波器是随着数字电路的发展而发展起来的一种新型示波器。它是采用数字电路，把输入信号经过AD转换，把模拟波形变换成数字信息，并存储在存储器中，待需要读出时，在通过DA转换，能捕捉触发前的信号，可通过接口与计算机相连接等特点，与计算机连成系统。
传统模拟的示波器也有其优点，即具有迅速的响应特性、面板直接控制操作、可直接观测输入信号、价格低廉等。目前数字示波器已经完全能够做到，特别是在捕获非重复信号、避免信号虚化和闪烁等方面，数字示波器显示出了模拟示波器无可比拟的优势。因此，数字示波器由于其性能优越，和良好的性价比，现在已成为示波器的主流产品。通过本设计，可以达到学以
致用，把理论与实践相结合，学会处理设计过程中出现的一些问题，掌握设计的技巧，为以后工作打下基础，并完成一个能满足基本需要的手持示波器。
1.3课题的主要研究工作
数字示波器利用AD把被测量的模拟信号转换成数字信号，并在液晶上显示波形。在这里，主要对按键的控制和波形的液晶显示模块进行分析和探究。和传统模拟示波器相比，屏幕更新速率是数字示波器另一个限制因素，它不像模拟示波器那样实时显示波形的变化，波形在采样转换显示的过程中被延迟了，被测信号总要经过一段时间才能在屏幕上显示出来。为了使测量的波形更便于观测，需要对波形的幅度和周期进行放大和缩小。幅度的改变可通过对按键的检测来适当调整波形显示的系数比例；周期的放大和缩小可以通过调整采样间隔来在LCD上显示出适当大小的波形。
第2章系统整体设计方案
示波器的设计分为硬件设计和软件设计两部分。示波器的控制核心采用ARM9，由于STM32芯片里有自带的AD，采样速率最高为500KSPS,分辨率为10位，供电电压为3.3V，基本上能满足本设计要求，显示部分用3.2寸TFTLCD （分辨率：320*240）模块。软件部分采用C语言进行设计，设计环境为Keil。
2.1硬件总体结构
该设计采用模块化的设计方法，根据系统功能把整个系统分成不同的具有特定功能的模块，硬件整体框图如下图所示。
探头程控
放大
器
极
性
转
换
电
路
高速
A/D
STM32
键盘
LCD 图2-1 系统整体框图
该示波器由4部分电路构成，分别是：
(1) 输入程控放大衰减电路；
(2) 极性转换电路；
(3) AD转换电路；
(4) 显示控制电路；
(5) 按键控制电路；
整体设计思路是：信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，程控放大器对电压大的信号进行衰减，对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围，经过处理后信号进入极性转换电路进行电平调整成0—3.3V 电压，因为被测信号可能是交流信号，而AD只能测量正极性电信号，经调整后送入AD转换电器对信号进行采样，采样所得数据送入LCD显示，这样实现了波形的显示。按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，同时也可以改变采样间隔，以测量更大频率范围的信号。
2.2系统实现的原理介绍
2.2.1 STM32处理器介绍
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。
本设计所用的STM32F103VCT6集成的片上功能如下：
(1) 1.2v内核供电，1.8V/2.5V/3.3/V存储器供电，3.3V外部I/O供电
(2) 外部存储控制器
(3) LCD 控制器
(4) 4通道DNA并有外部请求引脚
(5) 3通道UART
(6) 2通道SPI
(7) 1通道IIC总线接口1通道IIS总线接口
(8) AC’97编解码器接口
(9) 兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版
(10) 2通道USB主机1通道USB设备
(11) 4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器
(12) 8通道10位ADC和触摸屏接口
(13) 80个通用I/O和24通道外部中断源
2.2.2 LCD显示介绍
LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。
LCD的主要技术参数有：
1. 对比度
LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对于一般用户而言，对比度能够达到350:1就足够了，但在专业领域这样的对比度还不能满足用户的要求。对比值定义是最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值
2. 亮度
LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需要借助于额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极涉嫌管来决定，亮度值一般都在200~250cd/m2间。
3. 可视面积
液晶显示器所表示的尺寸就是与实际可以使用的屏幕范围一致。
4.可视角度
当背光源通过偏极片、液晶和去向层之后，输出的光线变具有了方向性。也就是说大多说光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示时，便不能看到原来的颜色，甚至是只能看到全白或者全黑。为了解决这个问题，制造商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较
流行的技术，分别是：TN+FILM、IPS和MVA。
5. 色彩度
任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。LCD面板上是由480×272个像素点组成现象的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。
2.3软件整体设计
整体设计思路是：信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，程控放大器对电压大的信号进行衰减，对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围，经过处理后信号进入极性转换电路进行电平调整成0—3.3V 电压，因为被测信号可能是交流信号，而AD只能测量正极性电信号，经调整后送入AD转换电器对信号进行采样，采样所得数据送入LCD显示，实现波形的显示按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，同时也可以控制程控放大器，选择放大和衰减的倍数。
该示波器软件开发环境为Keil 4，代码采用C语言编写。ARM中软件完成的功能:
(1)输入波形显示和峰峰值测量。
(2)LCD的初始化和显示控制。
(3)按键的检测和控制。
2.4数字手持示波器技术参数
(1) 水平扫描速度可调
(2) 垂直电压灵敏度可调
(3) 被测信号的电压峰峰值在屏幕上显示。
(4) 能测量输入频率为1HZ~50KHZ的信号
(5) 测量幅度范围为-3.3V~3.3V
第3章 软件编程与调试
整体设计思路是：经过程控放大衰减和极性转换后的电压作为AD 转换的输入电压，然后通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，最后在LCD 屏上显示出大小适中的波形。同时测出电压峰峰值，并显示。以下是根据整个系统进行的软件设计。
3.1软件设计总体框图
系统总体框图如图3-1所示： 初始化
读A/D 转
换数据
送LCD 显示程序开始
按键检测
AD 转换
结束？
调整采
样间隔改变波形
K1、K2
K3、K4Y
图3-1系统总体框图
3.2键盘控制程序
利用4个按键K1,K2,K3,K4来选择波形的放大和缩小，按键采用外部中断方式。其中通过K1和K2来调整波形显示的高度比例，通过K3和K4来改
变采样间隔增加或减少一个周期内采样点数，达到控制水平扫描速度，使低频率波形能完整显示。当检测到K1时，波形幅度系数置为2，当检测到K2时，波形幅度系数置为1/2，否则波形幅度系数为1，以此控制幅度的放大和缩小。当检测到K3、K4时，采样函数中分别加入不同的延时函数来拉长或缩短波形。按键中断程序流程图如下图所示。
中断入口
清中断标志
处理数据，改变
波形
中断返回
图3-2 按键中断流程图
3.3峰峰值测量程序设计
通过遍历AD转换结果，取出最大值和最小值求差，结果即为电压峰峰值。
测量函数：
high_vpp=low_vpp=Buff[0];
for(i=0;i<200;i=i+1)
{
if(Buff[i]>high_vpp)
{
high_vpp = Buff[i];//最大值
}
if(Buff[i] { low_vpp = Buff[i];//最小值 } } vpp=(float)(high_vpp-low_vpp)*(6.6/4096); 3.4 LCD显示程序设计 本设计所使用的是3.2寸320×240图形点阵LCD，该部分程序主要有LCD初始化，AD转换过来的数据转换成显示数据。用数组连续存储AD转换结果，存满后依次在LCD上显示，依次循环。显示过程中由于STM32处理器频率较低，导致显示一屏的时间较长，从而使刷屏速度较慢，效果不好。这里采用每次刷一列的的算法，即每次显示下一列点之前将此列初始化为屏幕底色，从而改善视觉效果。 LCD显示主要程序为： int main() { Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 delay_init(72); //延时初始化 LCD_Init(); //初始化液晶 KEY_Init(); //按键初始化 Adc_init(); //ADC初始化 LCD_Clear(BLACK); //清屏 POINT_COLOR=RED; //点颜色 BACK_COLOR=BLACK; //背景色 while(1) { key=KEY_Scan(); //获取按键返回值 high_vpp=low_vpp=Buff[0]; for(i=0;i<200;i=i+1) { Buff[i]=Get_Adc(0); Choose_Delay(); //改变采样间隔 } for(i=0;i<200;i=i+1) { Clear_Line(i); //清列 first_point=next_point; temp=Buff[i]; Vpp_Change(); //调整电压显示幅度 next_point=100+temp*100/4096; //得到点坐标 Draw_net(); //画网格 LCD_DrawLine(first_point,i,next_point,i+1);//通过连线画波形} LCD_ShowChar(80,220,'V',18,0); vpp=(float)(high_vpp-low_vpp)*(6.6/4096); //求得峰峰值 temp=vpp; LCD_ShowChar(97,202,'o',18,0); LCD_ShowChar(50,220,'.',18,0); LCD_ShowNum(40,220,temp,1,18,0); //显示峰峰值整数位 vpp-=temp; temp=vpp*100; LCD_ShowNum(58,220,temp,2,18,0); //显示峰峰值小数位} } 第四章性能测试与分析 在最初的安装调试中，由于没有使用过函数发生器导致一些问题，波形始终不能正常显示，在老师的指导下最终正确显示。但硬件的缺陷与软件的实现仍然有些小弊端。 1、当采样间隔与波形频率不太匹配时并不能很好显示出波形。但适当调整采样时间仍可准确测量1HZ~60KHZ的信号，并显示电压峰峰值。 2、当信号频率大于60KHZ时正弦波波形不能很好分辨出来，当信号频率大于500KHZ时波形失真，发生重叠。 3、使用刷屏显示时会出现闪屏，这里采用刷列显示。但当信号频率较低时，由于处理器的速度较慢，使得刷列显示出的波形连续性不好，目前没找到更好的解决办法。 总体来讲，所有预期技术参数都能正确实现。 仿真波形如下： 图4-1正弦波 图4-2方波 图4-3三角波 第五章总结 本设计是基于ARM开发板设计的，利用了其内部自带的AD，和LCD控制器来控制外围的LCD，这部分用实物实现，并调试成功，能显示和控制波形，并能测量显示被测信号的峰峰值。在本次设计中遇见很多问题，采取了各种解决方法，例如，设计中采用读取一个转换值就立即显示的方法，仿真后才发现由于速度太慢以致测试信号频率太低。因此采取了存满一屏再显示，达到测量高频率波形的效果。尽管如此由于知识和时间有限，有不少地方需要改进，例如在按键控制模块，虽然可以通过按键改变波形显示幅度和周期，但改变有限，不具有连续性，仍不能很好地显示出理想波形。这也是遗留的一个问题，以后会学习并寻找更好的解决办法。 通过本次设计，学习并掌握了ARM的硬件结构，编程方式和技巧，为以后使用打下了坚实的基础，同时也体会到了学以致用的意义，对嵌入式产生了更加浓厚的兴趣。同时也体会到，合理的设计方案，正确的设计方法和良好的思维习惯对设计的帮助和益处，平时积累和对基础知识掌握和应用的重要性。对网路资源的充分利用，和合理筛选也让我受益匪浅。网络中有个种详尽的资料对论文的设计帮助不小，但是也正是因为资料各种各样，需要仔细查找自己需要的反而不容易。同时要吸收掌握巧妙的设计技巧。 这次设计也得到了老师的很大帮助，在这里表示衷心的感谢。 第六章参考文献 【1】潘祥. 基于ARM9的数字存储示波器—数字采集系统的研究与开发.无锡：江南大学，2008 【2】范圣一. ARM原理与嵌入式系统实战. 北京:机械工业出版社，2007 【3】徐宝文. C程序设计语言. 北京：机械工业出版社，2000 【4】刘振兴，李宗福. ARM嵌入式技术实践教程. 北京：航空航天大学出版社，2005 【5】周立功，ARM嵌入式系统软件开发实例（一）. 北京:北京航空航天大学出版社，2004. 【6】周立功. ARM嵌入式系统基础教程. 北京:北京航空航天大学出版社，2005 【7】严吉国. 基于嵌入式Linux的200MHZ数字存储示波器的设计与实现. 南京：东南大学，2009 【8】MiniGUI用户手册，北京飞漫软件技术有限公司，2006 【9】王志达等.嵌入式系统基础设计实验与实践教程.北京：清华大学出版社，2008 电路设计与PCB制板》 设计报告 题目：基于STM32F103ZET6最小系统 引言：Altium Designer基于一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需工具全部整合在一个应用软件中。 Altium Designer 包含所有设计任务所需工具：原理图和PCB设计、基于FPGA的嵌入式系统设计和开发。 目前我们使用到的功能特点主要有以下几点： 1、提供了丰富的原理图组件和PCB封装库并且为设计新 的器件提供了封装，简化了封装设计过程。 2、提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设 计思想，使大型电路设计的工作组开发方式称为可能。 3、提供了强大的查错功能，原理图中的ERC（电气规则 检查）工具和PCB 的DRC（设计规则检查）工具能帮助设计者更快的查出和改正错误。 4、全面兼容Protel系列以前的版本，并提供orcad格式文 件的转换。 一、课程设计目的 1、培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、制板的能力； 2.提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力； 3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Altium Designer 软件的功能及使用方法； 4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图； 5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库； 6. 熟练掌握手工绘制电路版的方法，并掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库； 7.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。 二、设计过程规划 1、根据实物板设计方案； 2、制作原理图组件； 3、绘制原理图； 4、选择或绘制元器件的封装； 5、导入PCB图进行绘制及布线； 6、进入DRC检查； 三、原理图绘制 ?新建工程： 1.在菜单栏选择File → New → Project → PCB Project 2.Projects面板出现。 3.重新命名项目文件。 ?新建原理图纸 1. 单击File → New→ Schematic，或者在Files面板的New单元选择:Schematic Sheet。 2.通过选择File → Save As来将新原理图文件重命名（扩展名为M 3.SchDoc），和工程保存在同一文件目录下。 13个基于STM32的经典项目设计实例，全套资料STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32 的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1.开源硬件-基于STM32的自动刹车灯设计 自动刹车灯由电池供电并内置加速度传感器，因此无需额外连接其他线缆。使用两节5号电池时，设计待机时间为一年以上(待机功耗66微安)，基本可以实现永不关机，即装即忘。 2.基于STM32F407的openmv项目设计资料 本项目是一个openmv，通过摄像头可以把图像实时传输给显示屏显示。MCU选择的是STM32F407（STM32F407数据手册），ARM Cortex-M4内核，最高频率可达180Mhz，包含一个单精度浮点DSP，一个DCMI（数字相机接口）。 3.STM32无线抢答器 无线抢答器采用STM32F302（STM32F302数据手册）芯片主控，同时用蓝牙，语音模块，数码管，七彩灯等部件构成，当主持人按下抢答键时，数码管进入倒记时，选手做好准备，当数码管从9变为0时，多名选手通过手机上虚拟按键进行抢答，同时语音播报抢答结果，显示屏上显示选手的抢答时间。 4.基于ARM-STM32的两轮自平衡小车 小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制小车的直立平衡、左右方向。 5.基于STM32F4高速频谱分析仪完整版（原创） 本系统是以STM32F407（STM32F407数据手册）进行加Blackman预处理，再做1024个点FFT进行频谱分析，最后将数据显示在LCD12864上，以便进行人机交互！该系统可实现任意波形信号的频谱显示，以及可以自动寻找各谐波分量的幅值，频率以及相位并进行8位有效数据显示。 6.基于STM32F4的信号分析仪设计（有视频，有代码） 这次基于discovery的板子做一个信号分析仪，就是练手，搞清楚STM32F4（STM32F4系列数据手册）中的USB固件编写，USB驱动的开发，上位机UI开发等一整套流程，过一把DIY的瘾。 7.基于STM32F4的解魔方机器人-stm32大赛二等奖（有视频） 本系统是基于Cortex-M4内核的STM32微控制器的解魔方机器人，在硬件方面主要有OV7670摄像头，LCD，舵机，在软件方面主要有OV7670的驱动，摄像头颜色识别算法，解魔方算法和舵机动作算法。整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术，包括需求分析，原理图的绘制，制版，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。 7个基于STM32单片机的精彩设计实例，附原理图、代码等相关资料 STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1、STM32与FPGA强强联合，实现完整版信号发生器 话说之前看过作者的另外一个作品，是STM32和FPGA实现的示波器，当然感觉不做。现在作者又推出了信号发生器。重点是TFT触屏来控制波形，相当于一个终端，STM32用来通信，起到了FPGA和TFT之间的纽带作用。最后波形输出作者使用了巴特沃斯滤波器，让输出的波形更加干净。虽然以高端的信号发生器无法比拟，但是用于平时信号输出使用时足够了。 2.采用STM32单片机基于uCOS II系统控制VS1053B语音芯片制作的MP3播放器 一看到uCOS II，就觉得是个高级货，绝对不是一般的小打小闹。该制作耗时半年能完成制作，不得不佩服作者的坚持。这个使用了VC1053B音频模块，TFT液晶显示，还是用了NRF24L01无线模块（暂时没明白这个无线如何使用的），最后作者还很细心的提供了理论指导，方便大家制作。 3.使用OV7670让STM32转身变成照相机（附原理图、代码源文件） 经常使用STM32的同学有没有做过照相机呢？虽说在智能手机遍布的时代，正经相机也要束之高阁了。但是能使用STM32做个相机，拿出去拍个照也是非常拉风的。这个相机使用了ST32F103C8T6（ST32F103C8T6数据手册），摄像头用的是OV7670，带SD卡和触摸屏2.4寸，整体尺寸和卡片机差不多。 4.基于STM32的手机WIFI 控制四轴飞行器设计 我们平时看到的四轴飞行器多是遥控手柄控制的，给你推荐的这个是手机通过wifi就可以控制了，重点在作者还提供了安卓版本的app，直接安装就可以控制飞行器了，当然前提是要根据作者提供的原理图、pcb、代码做出个飞行器了。对APP感兴趣的朋友不妨写写ios 版本的。 5、使用STM32F103RC实现数字万用表设计，具备常用功能 作为电子工程师，最经常用到的就是万用表，可以很少人知道万用表里面的结构、测电压的过程。现在就有人用STM32F103（STM32F103数据手册）做了个数字万用表，只有三个常用功能：测电压（0-50v），测电阻（1k-390k），短路档，使用了LCD5110显示数据，大家不妨动动手开发其他功能。 6、基于RFID技术、以STM32为终端的智能小区管理系统 话说现在高档小区越来越多，对小区的智能化管理也在日渐智能化。这个设计就使用了当下很火的wifi智能控制。系统由多个智能服务终端和系统服务器所组成。智能服务终端就是一个基于STM32的完备系统，涵盖了室内环境监测、高温火警GSM报警、A卡管理助手、天气助手、用户电子账单、万年历、小区意见反馈等功能。 海南大学 毕业论文（设计） 题目：基于stm32的智能小车设计学号：20112834320005 姓名：陈亚文 年级：2011级 学院：应用科技学院（儋州校区） 学部：工学部 专业：电子科学与技术 指导教师：张健 完成日期：2014 年12 月 1 日 摘要 本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制 Abstract This experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control 四川师范大学成都学院通信工程学院 基于STM32的简易电子计算器设计与实现---实验综合设计报告 学生姓名陶龑 学号2016301033 所在学院通信工程学院 专业名称嵌入式系统课程设计 班级2014级软件班 指导教师刘强 成绩 四川师范大学成都学院 二○一六年十一月 基于STM32的简易电子计算器设计与实现内容摘要：电子计算器即将传统意义上的计算器进行电子化和数字化，为其减少时间误差和体积，并提供更多的扩展实用功能，从而使电子计算器的应用更加广泛。在经过资料的查找与收集后，本论文以该理念设计了一款基于STM32芯片作为核心控制器，使用Keil5平台，以C语言为基础进行软件编程的简易电子计算器，其内在TFT-LCD液晶屏进行输出，以四个按键进行输入，从而实现显示输入数据以及加减乘除运算的基本功能。 通过软件程序的编写、硬件电路原理的实现、电子计算器正常工作的流程、原理图仿真实现、硬件实物的安装制作与硬件实物的调试过程，该简易电子计算器现可用于日常生活和工作中。 关键词：简易电子计算器STM32 C语言Keil5 Design and implementation of Multi Function Electronic Clock based on STM32 Abstract: The traditional electronic calculator calculator for electronic and digital, to reduce the time error and volume, and provide more extended utility function, so that the more extensive application of electronic calculators. After searching and collecting data, in this paper, the concept of a design based on STM32 chip as the core controller, using Keil5 platform, simple electronic calculator based on C language software programming, the TFT-LCD LCD screen for input and output, with four keys, so as to realize the display of input data and the basic the function of add, subtract, multiply and divide operations. Through the software program, hardware circuit principle of the electronic calculator realization, normal work process and the principle of graph simulation, hardware installation and hardware debugging process, the simple electronic calculator is used in daily life and work. Key words: Simple electronic calculator STM32 language C Keil5 本科毕业论文（设计） 论文题目：基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现 姓名：郝宇 学号：0930******** 班级：01班 年级：2009级 专业：电子信息工程学院：信息工程学院指导教师：丁光哲讲师完成时间：2013年5月20日 作者声明 本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。 毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。 特此声明 作者专业：电子信息工程 作者学号：0930******** 作者签名： 年月日 基于STM32的嵌入式操作系统 程序设计及实现 郝宇 The Design and Implementation of embedded operating system program based on STM32 Hao, Yu 2013年5月20日 摘要 随着科学技术不断的进步，工业生产越来越先进复杂，操作系统μC/OS-II 是高效、稳定、可靠、节能的系统，广泛应用安防，消费电子中。而基于Cortex-M3架构下的STM32是一款性价比优越新型微处理器，将μC/OS-II移植到STM32 上能够发挥其高效的性能，从而投入社会生产，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。 本文主要的研究内容是μC/OS-II操作系统理论分析、移植方法、应用程序设计及调试仿真实现。首先，对μC/OS-II的理论分析，研究其实际应用及系统结构；其次，分析STM32硬件平台及μC/OS-II的移植需求；最后，在μC/OS-II 上开发LCD，LED，按键KEY等应用程序，并对多任务系统调试分析。主要研究结论如下： （1）μC/OS-II操作系统主要分为任务管理、内存管理和时间管理三大部分，其间通信是通过消息队列和消邮箱。 （2）μC/OS-II移植主要在OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM三个文件中，涉及到数据类型、堆栈、中断定义和任务切换等。 （3）应用程序设计优先级分配要合理，硬件平台初始化模块化处理。 关键词：嵌入式系统；μC/OS-II；移植 中国矿业大学计算机学院2013 级本科生课程报告 报告时间2016.09.20 学生谊坤 学号08133367 专业电子信息科学与技术 任课教师王凯 任课教师评语 任课教师评语（①对课程基础理论的掌握；②对课程知识应用能力的评价；③对课程报告相关实验、作品、软件等成果的评价；④课程学习态度和上课纪律；⑤课程成果和报告工作量；⑥总体评价和成绩；⑦存在问题等）： 成绩：任课教师签字： 年月日 摘要 针对目前温度控制在生产生活中被广泛应用，而传统的温度控制系统是由功能繁杂的大量分离器件构成，为了节约成本、提高系统的可靠性，本文设计了一种基于STM32F103T6的温度控制系统。本设计是基于DS18B20的温度控制系统，以STM32F103ZET6为控制系统核心，通过嵌入式系统设计实现对温度的显示和控制功能。在该系统中，为了减小干扰的影响，用均值滤波算法对采样数据进行处理之后再进行温度判定等一系列操作的依据。设计中，基本上实现了该系统的功能，通过DS18B20采集温 度数据，使用LCD屏幕来显示相关的信息，能够通过加热和降温将温度控制在恒定的围，并可以手动设置恒温围，温度超出限制后会有声光报警。 关键词：STM32F103，均值滤波，恒温控制，DS18B20 目录 1 绪论 (1) 1.1选题的背景及意义 (1) 1.2设计思想 (1) 2 硬件设计 (2) 2.1硬件平台 (2) 2.2硬件设计模块图 (3) 2.3温度传感器DS18B20 (3) 2.4 LCD屏幕 (6) 2.5 DC 5V散热风扇 (8) 2.6加热片 (8) 3 软件设计 (9) 3.1软件平台 (9) 3.2软件设计模块图 (9) 3.3主程序流程图 (10) 3.4子程序流程图 (11) 3.4.1 恒温控制子程序流程图 (11) 3.4.2 flag标志设置子程序流程图 (12) 3.4.3温度设置子程序流程图 (13) 3.4.4温度读取函数流程图 (14) 3.4.5均值滤波程序流程图 (15) 3.4.6显示函数程序流程图 (16) 4 调试分析 (16) 摘要 本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制 Abstract This experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control . 中国矿业大学计算机学院2013级本科生课程报告 课程名称信科专业综合实践 报告时间2016.09.20 学生姓名张谊坤 学号08133367 专业电子信息科学与技术 任课教师王凯 任课教师评语 任课教师评语（①对课程基础理论的掌握；②对课程知识应用能力的评价；③对课程报告相关实验、作品、软件等成果的评价；④课程学习态度和上课纪律；⑤课程成果和报告工作量；⑥总体评价和成绩；⑦存在问题等）： 成绩：任课教师签字： 年月日 摘要 针对目前温度控制在生产生活中被广泛应用，而传统的温度控制系统是由功能繁杂的大量分离器件构成，为了节约成本、提高系统的可靠性，本文设计了一种基于 STM32F103T6 的温度控制系统。本设计是基于 DS18B20 的温度控制系统，以STM32F103ZET6 为控制系统核心，通过嵌入式系统设计实现对温度的显示和控制功能。 在该系统中，为了减小干扰的影响，用均值滤波算法对采样数据进行处理之后再进行温度 判定等一系列操作的依据。设计中，基本上实现了该系统的功能，通过 DS18B20 采集温度数据，使用 LCD 屏幕来显示相关的信息，能够通过加热和降温将温度控制在恒定的范围内，并可以手动设置恒温范围，温度超出限制后会有声光报警。 关键词： STM32F103，均值滤波，恒温控制，DS18B20 . 目录 1 绪论................................................................................................................................................................................. 1.1 选题的背景及意义 (1) 1.2 设计思想................................................................................................................................................................. 1.3 实现的功能 (2) 2 硬件设计........................................................................................................................................................................ 2.1 硬件平台................................................................................................................................................................. 2.2 硬件设计模块图 (3) 2.3 温度传感器DS18B20 (4) 2.4 LCD 屏幕 (8) 2.5 DC 5V 散热风扇 (10) 2.6 加热片 (10) 3 软件设计 (11) 3.1 软件平台 (11) 3.2 软件设计模块图 (12) 3.3 主程序流程图 (12) 3.4 子程序流程图 (14) 3.4.1 恒温控制子程序流程图 (14) 3.4.2 flag 标志设置子程序流程图 (15) 3.4.3 温度设置子程序流程图 (16) 3.4.4 温度读取函数流程图 (17) 3.4.5 均值滤波程序流程图 (18) 3.4.6 显示函数程序流程图 (19) 4 调试分析 (19) 4.1 硬件调试 (20) 4.2 软件测试 (20) 4.3 功能实现分析 (21) 5 实验总结 (21) 参考文献 (23) 项目设计报告 智能家居监控系统的总体设计框图如下图所示。该系统采用的主要模块是STM32F407ZE系列的单片机，负责对信息的接收和处理，将各个模块收集到的模拟信号转换成数字信号，以便OLED屏显示出来。而智能家居监控系统需要实现监控温湿度、光照强度、密码开锁等信号并及时的做出回应。本课程设计了一款智能家居环境监测报警系统，能够实时监测火灾、光照强度等温湿度异常、外人闯入等危险状态。 图1 智能家居系统框图 该智能家居监控系统由超声波模块、温湿度模块、光敏电阻、OLED 显示模块、蜂鸣器报警模块、LED显示以及按键输入模块组成基本的检测外设，由STM32F407ZE来对各个外设进行控制。其中超声波模块、温湿度模块和光敏电阻将检测到的一些外界环境因素的变化，转换成相应的电压变化，这便有利于在OLED显示屏等观察到相应的现象。 本系统是典型的嵌入式技术应用于测控系统，以嵌入式为开发平台， 系统以32位单片机STM32F407ZE为主控制器对各传感器数据进行采集， 经过分析后去控制各执行设备。 硬件电路部分为：微控制器最小系统电路、数据采集电路（光敏电 路、温湿度传感器、超声波模块）、输出控制电路（OLED显示屏、蜂鸣器、 发光二极管）组成。 图2 LED电路图 其发光二极管一段连接3.3V的电源，而另一端则连接着 STM32F407ZE单片机的GPIO口，同时可以看出当外设给一个低电平时，发光二极管则被点亮。 图3 按键电路 但按键按下时，则输出一个低电位；当按键不按时，则输出高电位。 图4 蜂鸣器电路 当输入一个高电平时，三极管将处于导通状态，此时蜂鸣器将正常工作；而当输入一个低电平时，三极管将处于截止状态，无法正常工作。 图5 串口电路图 串口的RXD和TXD分别连接STM32F407ZE单片机的U1_TX和U1_RX，分别表示数据的接收和传输；而串口UART1的3、4口连接A—A口线的两端，用于对数据的传输。 图6 光敏传感器电路图 其原理利用的是光敏二级管对光照强度的敏感性，通过光照强度的不同，其光敏二极管的导电率也会发生相应的改变，从而使R24的电压值发生改变，从而导致输出电压的大小发生改变。 软件设计：主要控制光敏电阻电压采集处理与控制部分、温度采集处理与控制部分、霍尔传感器报警部分和辅助指示部分。数模转换（ADC）外设用于将连续的模拟电压转换成离散的数字量。ADC模块含有一个可编程的序列发生器，它可在无需控制器的干扰的情况下对多个模拟输入进行采样。同时我们采用I2C模块，I2C为两线式串行总线,由PHILIPS公司开发用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC 之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。同时通信方式为半双工。 摘要 本篇论文主要介绍的一款基于Crotex3核设计的的MP3播放器。采用STM32F103A系列微处理器作为播放器的CPU，采用由凌通公司生产的DS250-10芯片作为音乐解码芯片。利用MPU6050 运动处理模块收集MP3播放器的加速度、空间位置等运动信息，用以控制MP3播放器的播放/暂停、上一首/下一首等功能的实现。通过BQ2057电源管理芯片对锂电池进行充电管理。音量是由光敏电阻收集到的环境光强信息控制。无需按键，用户只需要通过改变播放器的空间位置，就可以控制播放器的功能实现。增加了操作的趣味性，提高了用户的操作体验。使得在如今新鲜招数层出不穷的MP3市场更有竞争力。 关键词：MP3播放器，加速度，环境光感应，STM32，DS205-A103 Abstract This paper describes the design of a kernel-based Crotex3of the MP3player. Using STM32F103A Series microprocessor as the player of the CPU, using the Ling Tong produced DS250-10chip as the music decoding chip. Use MPU6050motion processing module collects acceleration MP3player, sports such as spatial location information, to control the MP3player, play / pause, previous / next track functions such implementation. By BQ2057power management chip for lithium battery charge management. V olume is a photoresistor light collected information control environment. No buttons, the user only needs by changing the spatial position of the player, the player can control the realization of the function. Increases operational interest, improving the user's operating experience. Making fresh tricks emerging in today's MP3market more competitive. Keywords:MP3player, accelerometer, ambient light sensor, STM32, DS205-A103 电子技术综合实践报告 设计题目：基于STM32的多功能画板设计 专业： 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 教师评语： 成绩： 1 摘要 Cortex-M3是ARM公司为要求高性(1.25DhrystoneMIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的内核。STM32 系列产品得益于Cortex-M3在架构上进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器，所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。 本系统是基于 Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器的画板设计，在硬件方面主要有最小系统板和TFTLCD液晶屏，在软件方 面主要有TFTLCD液晶屏的驱动，触摸功能的驱动，及滤波算法 设计。 整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术，包括需 求分析，原理图的绘制，pcb 板的绘制，制板，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。 关键字：STM32，TFTLCD液晶屏，画板 2 目录 1.系统描述 (4) 1.1综述 (4) 1.2系统框图 (5) 1.3功能实现 (5) 2.硬件设计 (6) 2.1总体框架 (6) 2.2STM32微控制器 (7) 2.2.1芯片介绍 (7) 2.2.2管脚图 (7) 2.2.3电路原理图 (8) 2.2.3.1STM32外围电路 (8) 2.2.3.2按键 (8) 2.3液晶屏 (9) 2.3.1TFT彩屏简介 (9) 2.3.2原理图 (9) 3.软件设计 (10) 3.1系统流程图 (10) 3.2主要函数介绍 (12) 3.2.1主函数 (12) 3.2.2触摸屏函数介绍 (14) 3.2.3LCD函数介绍 (15) 4. 开发与测试 (16) 4.1开发环境 (16) 4.1.1硬件设备 (16) 4.1.2软件环境 (16) 4.2开发步骤 (16) 4.2.1需求分析 (16) 4.2.2芯片选择 (17) 4.2.3电路图设计 (17) 4.2.4系统总体设计与测试 (17) 4.3成果展示 (17) 5.心得体会 (18) 6.参考文献 (19) 3 基于STM32的运动控制器设计 指导教师梁维源 摘要 运动控制器是现在社会的主流发展，不管是现在还是将来都会有重要的运用。本文运用STM32输出PWM波对电机进行控制使他们能分别沿着X轴和Y轴以及Z轴移动，STM32发送指令，由TB6560驱动芯片驱动进电机，在图纸上实现绘画，定位，转孔。选用STM32芯片作为控制核心，通过控制步进电机来控制机器臂，带动X轴和Y轴以及Z轴进行平面画图。该运动控制器具有精度高、操作方便、速度快、低成本等特点。 关键词：运动控制器；STM32；步进电机；TB6560 Based on the STM32 motion controller design Electronic information engineering specialty level 2011 jiang shijian Supervisor Liang Weiyuan Abstract The motion controller is now the mainstream of the development of society, both now and in the future will have important applications. Great defense and industrial applications as well as in life. In this paper, the output PWM wave STM32 motor control so that they can along the X-axis and Y-axis and Z-axis movement, STM32 send commands respectively, driven by a stepping motor driver chip TB6560 realize painting, positioning, turn the hole in the drawings. The program makes the selection STM32 chip stepper motor control system by controlling the stepper motor to control the robotic arm from the drive to the X and Y and Z axis plane drawing. The motion controller with high precision, easy operation, fast, low cost. Has great development prospects. Keywords: Movement Control System, STM32,Stepping motor, TB6560基于STM32F103ZET6最小系统设计
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