示波器是一种用于显示电压信号随时间变化的仪器，是电子测量领域中常用的重要工具。它能够将电信号转换为可视化的波形图，帮助工程师和技术人员分析电路性能、故障诊断以及信号特性等。示波器在电子、通信、计算机等领域有着广泛的应用。示波器主要由输入部分、数据采集部分、信号处理部分和显示部分组成。当被测信号进入示波器时，输入部分负责将信号进行放大、滤波等处理，然后经过数据采集部分进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号。接下来，信号处理部分会对采集到的数字信号进行处理，如触发、解码等，最终通过显示部分将处理后的信号以波形图的形式显示出来。示波器有多种类型，包括模拟示波器、数字示波器和混合示波器。模拟示波器通过示波管显示波形，已逐渐被数字示波器所取代。数字示波器利用数字信号处理技术，具有高精度、多功能、易操作等优点，广泛应用于现代电子领域。示波器的基本参数包括带宽、采样率、垂直灵敏度、水平扫描速率等，这些参数决定了示波器的性能和适用范围。在实际应用中，示波器可以用来观测信号的振幅、频率、相位差、脉冲宽度等，帮助用户深入了解电路工作状态和信号特性。示波器作为电子测量领域中不可或缺的仪器，扮演着重要的角色。它不仅是工程师和技术人员日常工作中的得力助手，也是电子技术发展和创新的重要支撑。

1.2主控板选型-GD32E230C8T6

GD32E230C8T6是一款由国内芯片设计公司光峰微电子（GigaDevice Semiconductor Inc.）推出的微控制器芯片，属于GD32系列产品。其具有如下特点

性能稳定：GD32E230C8T6采用了ARM Cortex-M23处理器架构，具有高性能和低功耗的特点，适合在各种应用场景下使用。
丰富的外设资源：该芯片集成了丰富的外设资源，包括多种通信接口（如SPI、I2C、USART）、定时器、ADC/DAC模块等，可以满足不同应用的需求。
存储和内存：GD32E230C8T6内置Flash存储器和SRAM，同时支持外部存储扩展，有利于存储程序代码和数据。
低功耗设计：该芯片在设计上注重低功耗性能，可在电池供电或对功耗要求较高的应用中发挥优势。
开发支持：针对GD32E230C8T6芯片，光峰微电子提供了完善的开发工具链和开发支持，包括开发板、软件开发工具、技术文档等，方便开发者进行应用开发。

1.2.1立创开发板团队推出的GD32最小系统板

立创开发板团队推出的GD32最小系统板是一款针对光峰微电子（GigaDevice）GD32系列微控制器设计的最小系统开发板。以下是该开发板的简要介绍：

适用芯片：该最小系统板专门设计用于搭载光峰微电子GD32系列微控制器，为开发者提供一个简单方便的硬件平台进行应用开发和调试。
基本功能：最小系统板包含了微控制器的基本外围电路和接口，如时钟电路、复位电路、调试接口等，能够帮助开发者快速启动开发工作。
丰富接口：除了基本的外围电路外，该最小系统板通常还会提供一些常见的扩展接口，如LED指示灯、按键、UART接口等，方便开发者进行功能验证和测试。
开发支持：立创开发板团队通常会提供相应的技术文档、示例代码以及相关支持，帮助开发者快速上手GD32系列微控制器的开发工作。
应用领域：GD32最小系统板可用于各种嵌入式应用的原型设计、验证和开发，包括但不限于工业控制、智能家居、物联网设备等领域。

2、模块设计

2.1Type-C电源输入电路

该项目使用GD32最小系统板为核心，板载了5V转3.3V降压电路，所以在设计扩展板时只需要设计一个5V电源输入电路即可，这里选用了主流的Type-C为输入接口，这个Type-C接口仅用于供电，不能传输数据，如果需要使用传输数据，可以使用核心板上的Type-C接口。SW1为电源总开关、C1为输入滤波电容，R1是LED1的限流电阻。

2.2负压产生电路

为保障运算放大器对于负电压的测量性能，使用了XD7660负压产生电路得到一个负电压，该芯片外围电路简单，只需要两个电容和一个二极管即可工作，理论上输入电压为+5V，也可以输出一个-5V的电压，由于芯片内部存在一定压降及转换效率，实际测量负电压为-4.3V左右，也能满足运算放大器的要求。

2.3模拟前端处理电路

SW2双向开关用于交直流耦合切换，SW3双向开关进行档位选择，U5.2运放即电压跟随器起着一个阻抗匹配的作用，U5.1运放为比例放大器，该部分电路低压档位测量范围：-1.6V~5V，高压档位测量范围：-80V~250V。

2.4比较器测频电路

为了实现频率检测的功能，将ADC输入信号通过一个滞回比较器对输入信号进行比较，实现频率的测量功能。滞回比较器是属于电压比较器中的一种，常规的电压比较器是一个单限比较器，电路中只有一个阈值电压，但在输入电压在阈值附近有微小变化时都会引起输出电压的越变。为了增强电路的抗干扰能力，在单限比较器的基础上引入了正反馈，保障了在一定范围内信号的稳定性。通过滞回比较器电路后输出一个方波信号，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。

2.5单片机控制电路-GD32最小系统板

这款开发板是由立创开发板团队联合兆易创新推出的一款全国产的开发板，板载CH340下载芯片，只需要一根数据线就可以对板子进行烧录与串口调试。从原理图中知，需要注意与各个部分的接口连接。

2.7人机交互接口电路

2.7.1按键控制电路

由原理图知，三个按键一端与单片机引脚相连接，一端接地，当单片机引脚检测到按键按下时，单片机引脚直接接到GND接地，单片机收到该引脚接地信号的反馈后再去实现对应的功能。其中按键KEY1实现PWM波占空比调节功能，按键KEY2实现PWM波输出状态即开关功能，按键KEY3实现PWM波输出频率调节功能。

2.7.2 1.8寸TFT屏接口电路

1.8寸TFT显示屏是一种小尺寸的彩色液晶显示屏，常用于便携式设备、嵌入式系统和消费类电子产品中。其具有以下特点：

尺寸: 1.8寸TFT显示屏通常指的是其对角线长度为1.8英寸的尺寸，通常具有相对较小的显示面积，适合在空间受限的设备中使用。
TFT技术: TFT（薄膜晶体管）是一种主动矩阵液晶显示技术，具有高对比度、快速响应和良好的色彩表现，常用于彩色显示需求较高的应用场景。
分辨率: 1.8寸TFT显示屏的分辨率通常会根据具体型号而有所不同，但一般来说，它们具有较高的像素密度，能够提供清晰的图像显示效果。
接口: 这类显示屏通常会提供标准的显示接口，如SPI接口或RGB接口，方便与各种微控制器或处理器进行连接和通信。
适用范围: 1.8寸TFT显示屏广泛应用于智能穿戴设备、便携式测量仪器、小型工业控制设备、智能家居产品等领域，为这些设备提供良好的人机交互界面。

1.8寸TFT显示屏具有小巧精致、色彩丰富、显示效果好等特点，适合于对显示面积有限制、但又需要彩色显示的各种嵌入式系统和便携式设备中使用。

2.7.3LED灯指示电路

LED指示电路采用低电平驱动的方式，当单片机引脚输出为高电平时，LED灯熄灭。

2.7.4五向开关接口-旋转编码器

旋转编码器属于一种特殊的按键，该项目使用的EC11旋转编码器有五个引脚，其中DE两个引脚类似于普通按键引脚，按下导通，松手断开，其余ABC三个引脚用于检测旋钮的转动方向，C脚为公共端，直接接地就行。在旋转编码器时，A和B两个信号引脚存在相位差，也就是有一个引脚信号变化后另一个引脚信号再跟着变化，即两个引脚不同时变化，通过检测哪个引脚先变就能判断是正转还是反转功能。