项目2023年4月9号程序有更新

1.项目说明

本项目由梁山派（GD32F470ZGT6）做为主控，通过前级调理电路实现周期信号的测量，功能类似于示波器，但是由于是GD32F470的内置ADC，所以测量的范围没有市面上专业的示波器宽广，此项目由我带大家进行单片机ADC采样的学习以及对于电赛题分析，希望大家能在本工程中有所收获，同时笔者有不对的地方也可以私信，请勿引战！

示波器参数：

测量电压范围：0-25V

测量频率范围：0-200Khz

测量精度：+-1%

测量采样率：2.6MSPS

哔哩哔哩视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1ox4y1c7oE/?vd_source=2115628cb2ad4920fc2783689dd43b85

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2.开源协议

GPL3.0

3.项目相关功能

基于GD32F470ZGT6的内置2MSPS ADC，通过前级调理电路可采集0-10V，1HZ-100KHz的正弦波，三角波，方波，并可显示波形类型，如正锯齿波，反锯齿波，冲激波等波形。同时可以语音播报周期信号的参数。

4.项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。同时项目是基于本人在2021年全国大学生电子设计竞赛中获奖的作品改进制作而成。

5.项目进度

整体项目用时7天，元器件费用主要是TFT显示屏，开发板以及物料，一共300元左右，有兴趣的朋友可以参考我的BOM购买。

6.设计原理

整体系统框架

运放采用的是 TL084压摆率15V/us，完全符合要求。档位选择用的是74HC4051模拟开关芯片。

如果在这里我们选用通用运放，由于压摆率太低，输入50khz正弦波，输出波形会得到一个梯形波，波形完全失真。

设计一个好的前级处理部分，会让我们的设备更优，性能更强。所以我们重点要设计好前级处理部分。

主要的元件我就介绍到这里，后面我将介绍原理图和PCB。

6.1原理图

一共分为主控电路和模拟前级调理电路两部分

6.2梁山派主控

梁山派的主控有一个非常好的优点，自带DAP下载器，同时下载器上集成串口功能，可以更加方便的下载和调试程序，更快定位程序所存在的问题。

2022年12月05号后立创·梁山派开发板主控从GD32F450ZGT6升级到了GD32F470ZGT6
两款芯片兼容主要差别GD32F450ZGT6主频200、SDRAM 256K，GD32F470ZGT6主频240、SDRAM 512K。

6.3前级调理电路

这个电路为前级主要电路，通过一片运放，实现了多个功能。首先进来的就是交直流耦合，接着就是电压跟随器接着就是三个运放，一个是负责将信号放大10倍，一个是负责将信号缩小两倍，另外一个是将信号缩小5倍U6是CD4051，负责将信号选择到后级电路，默认状态下是选择放大10倍，由后级电路检测到放大10倍，如超过阈值，切换到二档，直通，如果直通信号还很大，那么就切换到缩小两倍的，最后在再切换到缩小5倍。以上切换，是要根据信号的幅度来切换，由后级电路检测。这里我们应该注意，电阻的选择，必须要是高精度电阻，否则会影响放大倍数。

本设计需要采集的电压峰峰值范围是0.05V至10V，相对误差的绝对值不大于1%。由于ADC的输入电压为0-2.5V，因此测量信号应限制在该范围内。考虑到信号调理电路和ADC的线性度在中间区域会更好，在两端较差，可以选择2V作为它的上限测量边界，此时下限测量边界可以选200mV，这样可以使低电压区域的电压放大后能够和中电压区域做到无缝切换。同时，高压通道的最大电压为10V，将其缩小5倍后为2V，可以与中电压区域无缝切换