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第五届立创电子设计大赛

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BSD

标签
USB 示波器 手机示波器 虚拟示波器 红外遥控波形
标准版
#第五届立创电子设计大赛#袖珍USB串口示波器

创建时间：5年前

项目主题：自由主题

6356 34

视频

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描述

<p>注：<em>为必填项。 【请在报名阶段填写 ↓】 </em>  1、自我/团队介绍 本人为软件工程师，也是业余电子爱好者，在无线传输、智能家居方面有特长。从事物联网软件开发十余年了。 <em>  2、简要介绍项目 1）项目为袖珍USB串口示波器，专门为电子爱好者、维修工程师、现场安装人员准备的小型袖珍示波器。该示波器比火柴盒稍大一点，比名片小的一个电子装置。通过USB接口插到具有OTG功能的手机上取电，用手机屏幕来显示波形。也可以插到电脑的USB口，将电脑屏幕作为示波器屏幕。   它不仅可以采集智能家居设备常用的红外遥控码、无线遥控码以及串口数据的脉冲波形，还可以采集模拟波形比如音频波形。  其 APP软件不仅可以观看波形，还可录制波形，分析波形，识别波形数据。对于模拟波形还可以进行傅里叶变换等计算。 2）采集精度为：模拟量采集的采样率是80KHZ，最小信号电压为0.1mV；脉冲数字量采集是1MHZ（1微秒） 【请在竞赛阶段填写 ↓】 </em>  1、描述项目详情 做智能家居项目，常常要兼容不同厂家的设备通信。比如东家的智能窗帘，西家的智能开关。各家都有自己的通信协议，最简单的兼容方法是发送与它相同的波形。市场常见的数字示波器，大多数只能采集很短时间的波形，要抓到一个波形，常常要两个人配合，重复很多次才能抓到。因此想做一款简单实用，专门用于抓波来分析的袖珍示波器。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/U3gkRBpNS4sw3zX0LOJ9YTBsVtdPm5cUMC35seTR.jpeg" alt="a1.jpg"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Gp5eFavbjbGoVhYL6qZVg93k53LnPMOgSHa24SCM.jpeg" alt="aa.jpg">     本示波器由前置运算放大器、集AD转换的MCU、USB串口芯片、波形发生器 4大部分组成。 运算放大器采样LM358单电源5V供电的运放芯片，实现120倍的信号放大。考虑到有一些电阻对信号的衰减，两级运放组成1000倍信号放大。 MCU采用STC15W404AS单片机，具有4路10位ADC转换器，转换频率是80KHz。转换后的数据通过串口传到USB转串口芯片 USB转串口芯片采用CH340G，价格低廉，性能稳定。串口波特率采用921600。     为了低成本，本示波器没有用屏幕，利用手机或电脑的屏幕来显示。数据通过USB传到手机，由手机APP来处理并显示数据。目前只开发了安卓手机APP与windows系统的应用软件，暂不支持ios 软件的功能主要有：波形显示，录制波形，时间测量，电压测量，波形识别，比较波形，傅里叶变换，保存波形。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/9JOed8xeUlqcAFTmjYFkUC0WeJtEXuNQ3D4ntXr5.jpeg" alt="bb.jpg"> <em>  2、描述项目所面临的挑战及所解决的问题     项目的难点是APP开发，工作量大，难度大。硬件方面是USB串口数据传送速度的限制。起初是用wifi来传输的，但稳定性不如USB，另外考虑供电问题，最终确定用USB串口芯片，简单也低廉。     第2个难点是信号强度调节问题。不同强度的信号，需要不同的放大倍数。运放的放大倍数固定后，就采用电阻来衰减信号即可。起初我用波段开关来调节，但体积大了，而且APP不知道用户调节到那一档了，无法自动计算电压值。后来我采用CD4051电子开关，软件可以知道当前是哪一档，但致命的问题是小信号不能通过CD4051。最后我想到了双联电位器，一联用来调节信号强度，另一联接VCC，调到不同位置就会输出不同的电压，电压用ADC转换为数字，APP就知道当前电位器调节在什么位置了，也就知道电压衰减系数了，APP就可以自动计算出电压值了。 </em>  3、描述项目硬件、软件部分涉及到的关键点 <em>  4、项目材料清单展示 </em>  5、项目图片上传           5.1、PCB上印制大赛logo图片，若无视为放弃参赛           5.2、项目其它图片 *   6、演示您的项目并录制成视频上传           6.1、视频上传大赛官网           6.2、B站视频标题和链接   团队介绍 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1eT4y1w7P4/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1eT4y1w7P4/</a>   项目介绍 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1Rp4y1Y7TZ/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1Rp4y1Y7TZ/</a>   功能演示&性能测试 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV1854y127iL/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1854y127iL/</a></p> <p>注意事项：①：视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；②：视频上传：请同步上传至大赛官网和B站（<a href="www.bilibili.com" target="_blank">www.bilibili.com</a>），B站人气TOP10项目将获得1000-5000元现金奖励，其它上传项目获得100元立创商城无门槛券；③：视频标题：第五届立创电子设计大赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如第五届立创电子设计大赛：《自动驾驶》项目-团队介绍。</p> <p><em>  7、是否首次公开发布           7.1、项目之前是否发表过或获奖，请说明 项目是首次发表。           7.2、若项目是在原有基础上优化，请说明优化部分 </em>  8、开源文档 见附件 *  9、参考文献</p> <p>点击链接了解更多详情：<a href="https://www.szlcsc.com/go/dsxq" target="_blank">https://www.szlcsc.com/go/dsxq</a></p>

文档

Sheet_1

PCB_2020-07-17_21-54-34

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity Manufacturer Part Manufacturer Supplier Supplier Part
1 50k RP2 RV0932 1
2 LED-0603_R LED2 LED0603_RED 1
3 22p C9,C10 C0603 2
4 0.1u C8,C3,C5,C6 C0603 4
5 1u C18,C13,C15,C19,C14 C0603 5
6 0.1~1.0u C4 C0603 1
7 0.33u C12 C0603 1
8 0.22u C11 C0603 1
9 0.01u C16 C0603 1
10 LM358 U2 SOP-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 1
11 12MHz X1 HC-49S_L11.4-W4.8 1
12 TSOP4830 LED1 SENSOR-TH_TSOP4X 1
13 AMS1117-3.3 U5 SOT-223_L6.7-W3.5-P2.30-BR 1
14 CH340G U3 SOIC-16_L9.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BR 1
15 立式双联电位器台产 RK097 U4 立式双联电位器（台湾RK097） 1
16 U-F-M5DD-Y-1 USB1 MICRO-USB-SMD_U-F-M5DD-Y-1 1
17 DOSIN-801-0072 RF1 BNC-TH_DOSIN-801-0072 1
18 220U C17,C1,C7 CD10V220UF 3
19 100U C2 CD10V220UF 1
20 HDR-M-2.54_1x4 J1,J2 HDR-M-2.54_1X4 2
21 3.3K R24 R0603 1
22 1K R15,R9,R13,R22,R16,R28 R0603 6
23 2.0K R7 R0603 1
24 750K R6 R0603 1
25 20K R11 R0603 1
26 2.2k R20 R0603 1
27 1M R17 R0603 1
28 2K R21,R12 R0603 2
29 5.6K R23 R0603 1
30 50K R14 R0603 1
31 4.7K R25 R0603 1
32 22K R18,R1,R2 R0603 3
33 33R R31 R0603 1
34 0R R32 R0603 1
35 2k R19 R0603 1
36 10K R3 R0603 1
37 K8-5851E-N1_C134191 SW2 SW-TH_6P-L5.8-W5.8-P2.00-LS4.5-BL 1
38 STC15W404AS_SOP16_JX U1 SOP16_150MIL_JX 1

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评论(14)

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立创电赛 2020-07-23 11:10:02 回复
<p>非常棒的设计哦，可以在具体展示下实现了那些指标吗？具备了那些功能？比如示波器的带宽这些。</p>
立创电赛 2020-07-24 11:54:24 回复
<p>距提交截止仅剩58天，立即完善项目有机会赢3万元现金大奖、知名创投机构投资意向、名企名校资深评委指导、优秀项目全方位包装宣传机会；更多大赛详情见：<a href="https://diy.szlcsc.com/posts/34f1707c52034835810b0b5719b583bb" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://diy.szlcsc.com/posts/34f1707c52034835810b0b5719b583bb</a></p>
hehanyang 2020-08-30 11:19:35 回复
<p>@LCDS 你好。手机或电脑的屏幕是该示波器的屏幕，比真实示波器操作更方便，可以抓录长时间的波形，放大来慢慢分析，解决了一般数字示波器只能抓很短时间波形的问题。尺寸小，便于携带。带宽指标较低，脉冲采集是1MHZ，模拟量采集是80KHz，可以采集115200的串口数据波形，各种无线遥控，红外遥控波形，高保真的音频波形，电源电路的纹波，IC卡波形等。信号强度指标可以从0.1mV到50V可调，信噪比比较高。还有波形输出功能，输出100mV标准1KHZ正弦波，三角波和矩形波。软件具有时间测量，电压测量，波形保存，波形比较，波形数字识别，离散傅里叶变换等功能。</p>
立创电赛 2020-09-16 16:08:02 回复
<p>请上传大赛logo标识特写照片</p>
xiaowei0512 2021-08-12 14:26:36 回复
<p>那个双联电位器的阻值是多少的</p>
hehanyang 2021-08-15 21:22:44 回复
<p>双联电位器阻值是100K</p>
xiaowei0512 2021-08-23 11:07:33 回复
<p>APP总是闪退怎么回事</p>
hehanyang 2021-08-27 23:03:31 回复
<p>软件是基于安卓4.0编写的，理论上现在新手机的高版本安卓系统是兼容4.0的。如果在你的手机上运行有问题，请用windows软件测试。</p>
hehanyang 2021-08-27 23:08:43 回复
<p>有问题可加我微信：124461285，请备注： 咨询USB示波器</p>
xiaowei0512 2021-08-30 17:57:51 回复
<p>我用windows软件  插上线后显示端口关闭   是不是程序烧录错了    我买芯片的商家可以帮忙烧录，我就把程序发给他了   烧录的是hex后缀的文件，请问都烧录哪个文件   因为我才开始接触电路   都不懂    只能请教一下</p>
hehanyang 2021-08-31 10:13:37 回复
<p>烧录hex文件没有错。你是否在电脑上安装了CH340芯片（USB转串口）的驱动程序？连接USB线后，在设备管理器里面是否可以看到新增加的串口？拔掉后，该串口就没有了？<br/>如果已经安装驱动了，打开软件后，软件自动去尝试连接设备，一个串口一个串口与尝试，直到连接上。<br/>另外，你做的模块是否有问题？有虚焊？</p>
xiaowei0512 2021-08-31 17:02:53 回复
<p>CH340的驱动安装了   在设备管理器里面可以看见    晚上我回去再检查一下焊接情况</p>
hehanyang 2021-08-31 18:45:17 回复
<p>示波器的windows软件有个小bug，COM口的编号要在COM1~COM9,不支持大于等于10的，如果你的COM口编号大于9了，请手动修改下至COM3~COM9的任何一个。</p>
zzn6737 2022-02-23 18:26:44 回复
<p>pcb文件与展示的实物不一样呢？有什么区别吗？</p>
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