【分享】第十三组 王远航+张金明 脉冲信号参数测量仪

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一、作品简介

本项目设计并实现了一款矩形脉冲信号参数测量仪，主要用于测量输入周期性信号的频率参数。系统采用“信号调理 + 数据处理 + 交互显示”三层架构，通过TLV3501高速比较器将输入信号整形为标准方波，由STM32F103C8T6微控制器进行高精度频率测量，并通过T5L智能屏实时显示测量结果与脉冲波形。该仪器在10Hz～2MHz的宽频范围内实现了0.05% 的高精度测量，具备良好的实时性与交互性，适用于教学实验与工程测量场景。

二、工作原理

测量仪的工作流程如下：
1. 信号调理：输入信号经TLV3501高速比较器整形为标准的方波信号，输出至STM32的输入捕获引脚（PA8/TIM1_CH1）。
2. 频率测量：STM32利用定时器的输入捕获功能，捕获相邻上升沿的时间间隔，结合72MHz的系统主频，计算信号的频率值。
3. 数据显示：测量结果通过串口发送至T5L智能屏，屏幕实时显示频率数值，并动态绘制脉冲波形。
4. 误差控制：采用等精度测量策略，低频段使用“周期测量法”，高频段采用“频率计法”或预分频，确保全量程内测量误差≤0.1%。

三、设计思路
系统采用分层模块化设计，分为以下三个层次：
1. 信号调理层
  使用TLV3501高速比较器，对输入信号进行整形与电平适配，输出稳定方波供STM32处理。
2. 数据处理层
  基于STM32F103C8T6的定时器输入捕获功能，实现高精度时间间隔测量。
  通过算法优化（如溢出处理、时钟校准）提升测量精度与稳定性。
3. 交互显示层
  采用T5L智能屏作为人机界面，通过串口协议接收数据，实现频率数字显示与波形实时绘制。
  支持用户交互与系统状态监控。
系统设计中注重软硬件协同，前端保障信号质量，后端优化算法精度，最终在宽频段范围内实现了高可靠、高精度的频率测量。

视频链接
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