简易数字示波器——基于硬木课堂开源项目

EDA仪器仪表训练营项目

新手区，复刻硬木课堂的 AFE03示波器信号源扩展：https://oshwhub.com/damihuang/AFE03/

作为仪器专业，看到嘉立创这次居然搞了一次仪器仪表设计，刚好保研后比较空闲，便第一次参加了立创的EDA训练营，想着示波器这玩意实用性挺高，看起来难度也不大，想都没想就选择了。

设计过程中，为了更好发挥自己对PCB的重新设计，考虑到硬木课堂H750开发板那高昂的售价和冗余的设计，又怕自己在一个月的时间没法完成软件的重新编写，出于对自己直接设计单片机核心板的经验不足，果断选择了同样是使用STM32H750VBT6的开源核心板。

于是，在EDA中画了核心板的元件和封装，为了直接兼容软件，直接参照了硬木课堂的引脚布局。

PCB设计过程：

1. 原理图

基于硬木课堂开源的原理图，将其中的元件都换成了立创商城能够提供的标准化元件，同时由于使用了自选的核心板，加上了开发板原有的蜂鸣器。其他部分基本复刻硬木课堂的原理图。要注意的是电源的几个LDO引脚容易连串，已经为此多打了一份板。

2. PCB

基本上是参考硬木课堂的布局，但为了美观能够加上顶盖，把输入输出口和按键都改到了侧面。同时，尝试使用了双层板的布线，将主要元件的放在了主板背面，正面保留排母和旋转编码器，以及屏幕预留空间。没想到这次设计的元件布局如此紧凑，为了保持信号线都在背面一层走线，算是设计生涯中比较难的一次布线了。尽量把贴片元件都放置在一个平面也算是方便焊接了。

3. 元器件与焊接

stm32核心板：

2.8寸TFT屏：

其余元件均从立创商城购买。

焊接这方面比较轻松，先上锡膏，把贴片元件上齐后直接铁板烧，连锡就用电烙铁调整。

不过要注意原理图中有几个NC元件，不需要焊。

4. 3D外壳

立创EDA自带的外壳设计是第一次使用，没想到设计起来还算简单方便，但毕竟是在二维平面设计三维结构，3D视图的参考也不算很好用，勉勉强强算是搞出来了。

在打印材料选择上，为了美观，果断选择了最昂贵的透明树脂。没想到三维猴最后生产出来的效果还挺好，透明度非常高。屏幕用热熔胶直接固定上去了，只是没想到这老化的黄胶太影响美观了……

5. 软件部分与烧录

由于时间上不允许，所以软件上直接照搬了硬木课堂的项目文件，用keil MDK编译生成了该项目的HEX文件。

由于使用了是STM32H750的核心板，考虑到没有买STLink烧录器，于是直接使用自带的DFU烧录功能。使用DFU File Manager将hex文件生成转换为dfu文件。通过将BTO引脚连接3V3启动DFU Mode，将核心板连接电脑后，再通过DfuSe Demo下载。

烧录的过程出人意料的顺利，程序烧写上去后就可以直接显示波形了，各个人机按键旋钮的输入也没有问题。

预期实现的性能参数：

模拟输入部分

通道数：同步双通道    采样率/带宽：2MSPS/100KHz

输入范围：±10mV - ±15V

输入阻抗：1MΩ                                           

模拟输出部分

通道数：1 输出信号波形种类：正弦波，方波，三角波 输出正弦信号频率：1Hz - 20KHz 输出范围：±10mV - ±10V

输出阻抗：50欧姆

输出电流能力：±10mA

成品效果：

（PS：为了方便检修，背板暂时还是采用铜柱+底板的设计。输入输出效果，由于实验室没有示波器和信号发生器，还没测试是否达到要求）