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功能概述：

• 示波器：衰减、增益、触发沿、触发方式、峰值、峰峰值、周期、占空比、采样频率，栅格电压、栅格时间、参考/触发线、波形移动缩放
• DAC：频率、波形种类
• 万用表：多档位电压、电流、电阻、电容/电感测量
• 可调电压输出3.1-13.2V，最大1A
• 7.4V锂电池平衡充，1A以内

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参数：

• PCB板尺寸：99x58

示波器：

• 采样频率：
  档位1：（484Hz-58.8kHz）电位器设置64档（最小分辨率911Hz）
  档位2：（88.9kHz-800kHz）电位器设置64档（最小分辨率11.1kHz）
• 带宽：未测（无信号发生器）（前级运放增益后带宽为300kHz）
• 测量范围：±25V 最小分辨率：16mV (原设计参考电压2.5V，后使用3.3V)
• 波形实时显示（自动适应屏幕（Y=0轴位置不固定）），触发或暂停后，可X、Y轴移动（128档），Y轴缩放（0.2-1，1-5各16档），无X轴缩放（X轴缩放通过改变采样频率实现）

信号发生器：

• DAC波形输出（正弦波、方波、三角波、锯齿波），频率设置在77Hz-4.44kHz，电位器设置64档（最小分辨率68Hz）

万用表：

• 万用表误差来源（1%电阻误差+ADC基准电压误差+温漂…）
• 电压测量：2档（0-3Vref）（0-21.5Vref）
• 电流测量：2档（0-0.4A）（0-3.5A）（误差来源：+运放误差）
• 电阻测量：4档（基准电阻0.1k、1k、10k、100k）
• 电容测量：最终只设了一档，测量范围22nF-2.2uF，22nF-220nF误差在10%以内，220nF-2.2uF随容值增大误差增大至50%以内
• 电感测量：（1mH-68mH）（代码未写）

可调电压输出：

• SX1308 DC-DC可调电压输出3.3-12V（理论值），3.1-13.2（实际值），最大1A，功率5W以内
• SX1308 输出电流测量范围0-0.94A

7.4V锂电池平衡充：

• 充电电流在1A以内

经测量基准电压3.3V波动基本在0.5%以内，示波器增益（模拟开关+运放）、衰减（电阻分压）测量后整体输入输出误差在5%以内

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接口/开关：

• 跳线帽（交直流耦合、衰减倍数、电容电感测量开启、电感3档位）
• 拨码开关（电容3档位、（电压2、电流2、电阻4)档位）
• 测试点（用于测试）
• DC口（(电压、电流、电阻、电容)测量、可调电压输出、锂电池充电、锂电池直接输出）
• 排针（串口、SW口、屏幕）
• Type-C（5V供电）
• 拨动开关（锂电池供电、供电切换）
• 香蕉头（信号输入）

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程序框图：

杂谈：

• 项目目的：学习电路、Pcb、Stm32及相关软硬件，现学现卖；

• 主控为stm32f103rct6，基于hal库；

• 屏幕为2.8寸（320x240）旧屏幕（电阻触摸），40pin，实际使用的口差不多一半吧，8位数据口+锁存器，非spi；

• 电路主要就是一些芯片的典型应用，运放的放大、跟随、比较功能，电压电流电阻的计算，还有一个三点式振荡电路，通过测频来测电容、电感

• 代码相关：

  • 没有使用图形库，所以如果想移植不同大小屏幕的话就比较繁琐了，界面参考了B站up主 AxinDIY 的示波器界面（他好像参考的正点的界面），所以代码写界面虽然枯燥但也没花太多时间（感谢AxinDIY的分享，参考了界面，成品外观，部分电路）（另外感谢 嘉立创 的免费打板（一个6层、一个4层）和示波器案例（提供了示波器的大致概念、框架、思路））；
  • . 因为功能比较多，所以要触控的话，位置判断比较多，比较繁琐，界面参数相关的绘制也比较多；然后由于只有一个拨盘电位器，需要切换很多功能，也是比较繁琐的，但总体难度是不大的；
  • stm32主要使用功能：GPIO、Usart调试、TIM+ADC+DMA、TIM+DAC+DMA、TIM（输入捕获、定时）、按键外部中断、屏幕相关；

  • 波形显示相关：

    • 3个buf（只存储Y轴值），一个存储ADC输出值buf1，一个存储将ADC输出值转化为屏幕显示Y轴位置的值buf2，一个存储移动缩放后的值buf3；
    • 默认使用buf2绘制波形，单次触发或屏幕暂停后使用buf3绘制波形；
    • 流程为显示波形，显示参考线，仅清除有波形的位置，仅清除参考线，绘制格栅，新波形显示…（整屏刷新试过太慢了）；
    • 实际绘制波形区域大小为250x150；
  • 波形连线因为是相邻点只需要画竖线就好了，不需要计算斜率；
  • 单次/自动触发，这里自动触发未做触发处理，就是将采集到的信号进行显示

• 使用软件： AD24、立创EDA、LTspice、STM32CubeMX、VsCode+EIDE、Keil5

• 芯片使用情况：
  RAM: 9.5% 4.5KB/48.0KB
  ROM: 13.9% 35.5KB/256.0KB
  IO口基本上算是用完了

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原理图：

硬件问题及解决：

1. 参考电压原设计是2.5V，但未连到stm32相应引脚，最后使用的3.3V（解决方案：代码解决）
2. 电荷泵电路连线出错，有交叉（解决方案：物理切割加飞线解决）
3. 屏幕（硬件未使用spi接口，8位数据口+锁存器输出）8个数据端口连接stm32的引脚未连续且在两个GPIO组（解决方案：驱动写数据写命令的时候8个IO口单独判断操作，但降低了速率（本来几个指令的事一下子翻了好几倍），对屏幕刷新率有一定影响）
4. 屏幕40pin（20+20）布局左右反了（解决方案：有17+17个口左右只有一个口使用，直接飞线左右相连，剩下3+3个写代码的时候位置互换）
5. 振荡电路存在问题（解决方案：修改电路加飞线解决）
6. 拨盘电位器电压错误，连到了5V，应该为3.3V（解决方案：代码解决，同时物理标记3.3V的位置，拨动的时候不要拨过头）
7. 拨盘电位器封装错误（解决方案：飞线解决）
8. 连接上下两块板子的灰排线座放不下（解决方案：物理切割灰排线座）
9. 蜂鸣器驱动电压不够（解决方案：蜂鸣器也不是一定要用）
10. 锂电池平衡充位置设计有点问题，充电不太方便（解决方案：下次注意）
11. 外观上还有改进空间，可以更紧凑（解决方案：下次一定）
    

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存在问题：

• 屏幕刷新率不高，帧速率只有3~4

疑惑：

• 该振荡电路不太适合用来测量电容、电感，理论值和实际值偏差较大，代码上是用了一个系数才接近实际值（也有可能是使用的电感误差太大），疑惑的点是，在仿真里加大三极管偏置电压是会增大输出正弦波的幅值，而实际板子上是在正弦波的基础上叠加一个直流电压（波形整体向上移，峰峰值不变），不知道什么原因

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如果有下一版：

1. 可以考虑使用外部参考电压；
2. 修正电荷泵电路；
3. 屏幕换成常见的SPI接口（方便他人复刻），软排线（缩小体积），程序上使用DMA搬运数据；
4. 测量电容、电感的电路替换成电桥测量电路；
5. 拨盘电位器封装修正，电压连接参考电压；
6. 2x5p封装直接使用灰排线座封装，留足空间；
7. 蜂鸣器驱动电压改为5V；
8. 改善布局，修改部分元器件封装；
9. 提高屏幕刷新率；