【分享】雷步鑫 吴荣强 基于STM32和迪文屏的简易示波器

一个廿一

一、作品简介

本项目设计并实现了一台基于STM32F103C8T6与迪文DGUS智能屏的简易数字示波器。系统可实现0-20Vpp、5-60kHz范围内信号的实时波形显示与参数测量，并附加了基本图形绘制、信息展示及模拟关机动画功能。项目涵盖了模拟前端调理电路、STM32核心控制、迪文屏人机交互及软件算法处理，形成了完整的嵌入式系统闭环。

二、工作原理

系统采用“模拟前端调理 → STM32采集处理 → 迪文屏显示”的架构（系统框图+总体连接）。

   

1.硬件层面：模拟前端通过分压电阻网络（2:1衰减）将0-20Vpp信号线性衰减至ADC可接受的0-3.3V范围，配合电压跟随器与限幅保护电路，保证信号采集的准确性与安全性。STM32F103C8T6作为主控制器，利用定时器TIM2触发ADC以47.6kHz采样率进行数据采集，DMA循环模式搬运300点/帧至内存。

2.软件层面：主循环采用“双扫描”处理算法（如算法截图）。第一遍扫描找出采样值的最大值与最小值，计算信号平均值作为动态过零点；第二遍扫描以动态阈值为基准进行过零检测，统计上升沿个数估算频率，同时通过软件交流耦合去除直流偏置，实现波形自动居中。处理后的数据通过串口（USART1重映射至PB6/PB7）发送至迪文屏，其中波形数据通过0x82指令写入0x0310（曲线缓冲区控制接口），屏幕自动滚动显示；频率与幅值则分别写入0x6010和0x6020变量地址。

三、设计思路

  1.硬件设计：系统采用三层架构。模拟前端通过2:1分压电阻将0-20Vpp信号衰减至0-3.3V，配合电压跟随器与限幅保护电路。主控采用STM32F103C8T6，PA3为ADC输入，TIM2以47.6kHz触发采集，DMA循环搬运300点/帧至内存。通信方面，USART1重映射至PB6/PB7与迪文屏连接。

  2.软件设计：采用“双扫描”处理算法。第一遍遍历采样点找最值，计算信号平均值作为动态过零点；第二遍以动态阈值配合滞回窗口进行过零检测，统计上升沿个数估算频率，同时通过软件交流耦合去除直流偏置，实现波形自动居中。处理后的数据通过0x82指令分批发送，波形数据写入0x0310（曲线缓冲区控制接口），频率与幅值分别写入0x6010和0x6020变量地址。

  3.创新亮点：采用动态阈值过零检测配合滞回窗口，有效提高频率测量在噪声环境下的抗干扰能力；软件交流耦合实现波形自动居中，无需手动调节直流偏置；DMA流水线使采集、处理、显示三者并行工作，在有限MCU资源下实现了流畅的实时波形显示。

演示视频：链接：https://pan.baidu.com/s/1o3JlaumAfafb49YwuEmk5Q  提取码: uiop