#训练营#GD32E320开发板示波器训练营7412064A - 嘉立创EDA开源硬件平台

积极响应并参与了人生第一次的系统性的电子电路实践-#立创数字示波器训练营

参加了嘉立创组织的示波器训练营活动，自主观看和学习了官方发布的视频和网页学习资料，一步一个脚印，踏实的学习和制作了一个数字示波器，对于个人电子电路方面的综合能力非常有帮助，此款数字示波器项目包括单片机电路的设计与开发、信号调理电路的计算、人机交互的设计以及外壳模型的设计等内容，综合了模拟电路、单片机设计、电路与PCB设计、外壳设计等综合知识。适合大多数初学者，极力推荐人手一台手搓这台人生第一台数字示波器，该项目具有以下几个特点：

• 核心板选用国产GD32为主控，嘉立创发布的最小系统开发板GD32E230C8T6；
• 项目综合程度高，实用性强，完成后可作为桌面日常仪表使用；
• 项目学习资料丰富，包括电路设计教学、PCB设计以及keil代码编程的学习。

一、主控GD32E230C8T6

二、供电及负压电路

供电：TYPE-C接口或者通过连接到核心板的TYPE-C或SWD接口对整个示波器逆向进行供电，此处只讨论示波器主板的供电说明。

本案例选用的是2针2脚的TYPE-C接口，故1脚连接外接的正极vcc，2脚连接gnd，外部vcc通过SW1三脚开关进行通断改变，1-2脚为OFF，2-3脚为ON，获取的5Vvcc接入C1电容处理后首先给XD7660的负压电路进行供电，从而实现产生负电压供电。此处另串1k电阻外接一盏led进行供电指示。ps：此处C1电容作用是隔直耦合，用来传输交流信号并隔离直流，防止前后级间的直流电位互相影响，从而更有效的消除崎变，使方波图形更准确。

三、模拟前端采集电路

TL072IP：模拟前端的采集处理，072对采集的信号进行双路处理。

电路中，最左侧是信号采集接口BNC，用来采集所需数据，通过第一个开关SW2切换DC/AC(直流信号/交流信号)。

接着采集的信号，如果切换到AC信号，会先经过C5进行隔直通交，鉴频滤波的工作，然后经过R8、R12、R13分压后通过SW3的导入选择进入072芯片的处理，计算公式为20K/510K+470K+20K=20/1000=1/50，相当于输入信号衰减了50倍左右进行分析。ps：此处作用关键就是为了保护整个电路，推荐测量时先把SW2开关拨动到2-3的衰减档位先进行测量，当测量到的电压值较低时，可以再切换到1-2的档位进行测量。之前看到有朋友的072芯片烧掉大概率也是用的1-2档位进行测量，故极力推荐测量时优先考虑用2-3档进行测量，目的就是为了保护电路中的芯片，还有就是2-3档测量会更精确。

如果信号经由SW2的1-2的DC直流入口进入，首先通过C9进行去除高频信号噪声，电路耦合以及高频滤波，从而串联到R13等电阻接入SW3后接入072芯片的3脚进行处理。处理后通过SW3拨动选择1-2还是2-3，此处ps也是重点，“理想值:拨动到SW3的1-2脚后测量电压范围为-80V至250V,理想值:拨动到SW3的2-3脚后测量电压范围为-1.6V至5V,由于阻抗的存在，有可能会产生拨动SW3到2-3后示波器没有波形的情况，这和使用的BNC探头有关，理想状态要使用无源探头可能会规避此种情况，日常使用的是BNC转鳄鱼头的探头，所以出现无波形可能是由于测量的电压数值超出了此款示波器程序设计计算出的测量范围内的原因造成的，不用慌张，可以测量其他可测范围的电压来确定不是本示波器的问题。”此处篇幅太大，大家可参考官方教学视频学习

此处借鉴@Q1ngXun大大的电路说明。以下为引用@Q1ngXun的原创说明，如有侵权，告知立删！

-------------------------------------------------@Q1ngXun的原创说明--------------------------------------------------------------

“4、运放TL072IP中，U5.2部分起电压跟随器作用，输入引脚2接到输出引脚1，结合运放的虚短特性，V+=V-=Vout。根据虚断可知运算放大器的输入阻抗比较大，所以运算放大器正向输入电流很小，运放输出阻抗小所以输出的电流很大，说明这里的电压跟随器起着一个阻抗匹配的作用。

5、运放TL072IP中，U5.1部分起比例放大电路作用，分情况可以分为同相比例放大电路和反相比例放大电路。 假设运放正向输入端接地，构成反相比例放大电路；假设运放反向输入端接地，构成正相比例放大电路。”

-------------------------------------------------@Q1ngXun的原创说明--------------------------------------------------------------

此电路为核心电路，具体可参考立创教学视频https://www.bilibili.com/video/BV13x4y1k7mk/?spm_id_from=333.788&vd_source=2fafdf31a8203b41032c15579930bf64

从5分42秒左右有详细的教学说明！

四、比较器测频393电路

LN393：实现频率检测，使用单片机的定时器捕获功能计算出输入波形的周期大小。

8脚接入3V3电路，2脚接入由模拟信号转换后的数字信号提供给1脚从而输出得到比较后的FREQ（频率）。

3脚进行协作经3V3过来的串联10KΩ电阻的降压电压分别进入3脚，另一路串联510KΩ电阻一同流入1脚进行数据比较。

五、旋转编码器及tft电路

TFT：1.8寸，像素128 x 160 ，使用8针与单片机进行连接。用来显示采集到的信号波形、频率信息。

旋转编码器：调整屏幕波形显示的水平范围，按键用来暂停波形/开始波形。

六、按键控制电路及LED状态

KEY1：PWM的占空比。

KEY2：PWM输出开/关。

KEY3：调整PWM输出的频率波形，轮动显示1K/2K/4K。

LED2和LED3接入GD32的C14和C15端口进行控制是否闪烁，在程序源码中没有开启这两个LED灯的点亮，如需点亮可在源码main内加入开灯代码即可！两盏灯和KEY1-KEY3，还有EC11是联动的，会对按钮和旋转做出闪灯反应。

七、完工图

-------------------------------------遇到问题------------------------------------

1、暂无。

可能是天生对电子电路的热衷爱好，作为新手第一次完成这么复杂的电路，从绘制原理图到生成PCB，再到打样电路板，焊接电路板，刷入程序等基本都是一遍过，也没有遇到其他问题（这可能要归根到视频教学老师的负责和我自己认真观看了每一分钟的教学视频有关，视频每一集基本都是三刷或者5刷，遇到不懂的问题反复看视频，遇到不会画的模型或者走线也是反复的观看视频，播放暂停，这样一路学下来的，虽然占用了很多宝贵的陪家人的时间，但是这一切都觉得挺值得的，因为这个训练营让我从一个什么都不懂的小白到现在也能指点遇到问题的群里的小伙伴，我也觉得在这个学习的过程中非常的开心愉悦，不光学到了知识，还结识了很多好朋友，还有大神，由于篇幅限制，就不一一点名了，在此对帮助过我，指点过我的那些朋友们道一声“谢谢你们！”）

---------------------------------------总结---------------------------------------

本人是小白，第一次系统性的参加了立创开展的这次训练营，可能在文档说明中有不足之处，还请各位看官指正批评，希望和大家一起学习进步，也感谢立创开源平台给了我这次难得的学习机会，从中学到了很多之前不懂和未知的知识，尤其感谢莫工在视频和教学中的详细说明，才能让作为小白的我一次就复刻成功了这款数字示波器，无比的激动和感谢。

由于视频限制，完整视频投稿到B站，也请好朋友们批评指正！！！测试视频以及整个制作学习过程缩略为6分钟左右的视频里面了，音频已开启双声道，不想听我废话就只开左声道，不想听音乐就只开右声道！！！观看连接如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1rx421Q7D8/