[实用新型]一种虚拟示波器数据采集卡

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，特别涉及一种虚拟示波器数据采集卡。 

背景技术

示波器产品是电子产品生产调试过程中应用广泛的一种电子测量设备。传统示波器产品精度高、速度快等优点，但由于具有功能单一，价格较贵，体积较大等缺点，导致其性价比不高，便携性不强，扩展能力不强，所以传统示波器产品在学生、普通电子爱好者等个人用户中的普及率较低。 

虚拟示波器是采用基于计算机的虚拟技术，以模拟传统示波器的操作及处理功能，通过计算机系统图形用户界面来模仿示波器的操作面板，完成仪器操作、信号采集、调理、分析处理和显示输出等功能。虚拟示波器的组成与一般仪器的组成相同，分别是信号的采集、处理、显示三大部分，区别是传统示波器的这三部分都是由硬件构成，没有利用到计算机的资源，而虚拟示波器采用数据采集卡完成信号采集及前期预处理工作，其他两部分都是由计算机软件实现。 

近几年，国内虚拟示波器产品也开始发展，但这些产品的数据采集卡技术大部分采用FPGA/CPLD或专用高速AD转换器等，存在价格较高的缺点。 

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种价格低廉、性能适中，携带方便，扩展功能强大的适合入门应用的虚拟示波器数据采集卡。 

本实用新型的技术解决方案是：这种虚拟示波器数据采集卡，由主控制器模块、信号调理模块、数据采集和缓冲模块与数据收发模块组成，所述主控制器模块与信号调理模块、数据采集和缓冲模块、数据收发模块3个模块均设有传输线，所述信号调理模块将输入信号进行转换，其输出连接于数据采集和缓冲模块，所述数据收发模块输入连接于数据采集和缓冲模块，输出连接于计算机。 

本实用新型，主控制器模块采用STM32F103C8T6作为处理器。 

本实用新型，信号调理模块可处理2路输入信号，实现电压跟随和程控放大功能。 

本实用新型，数据采集和缓冲模块的数据采集位数为12位，采样率为1MHz。 

本实用新型的有益效果是：采用高性能、低成本、低功耗的STM32F103C8T6作为核心 处理器，该芯片具有12位AD转换器及USB2.0接口，省去了AD转换及数据传输等复杂的硬件电路。选用贴片元件，体积小，成本低。 

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

附图说明

图1为本实用新型整体框架图； 

图2为本实用新型主控制器模块电路图； 

图3为本实用新型信号调理模块电路图； 

图4为本实用新型USB接口电路图； 

图5为本实用新型JTAG接口电路图。 

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型的实现过程。如图1所示，一种虚拟示波器数据采集卡，包括主控制器模块、信号调理模块、数据采集和缓冲模块与数据收发模块。 

图2为主控制器模块的电路图，处理器芯片采用STM32F103C8T6，其基于ARMCortex-M3内核，片内集成嵌入式Flash和SRAM存储器，具有2个12位的us级的AD转换器(16通道)，测量范围：0-3.6V；具有USB2.0接口。 

本实用新型虚拟示波器数据采集卡具有双通道输入，两个通道的信号调理模块电路是重复的，其中一路通道的电路如图3所示。待测信号输入后采用TL082实现电压跟随，输入阻抗为1M，然后信号经过由运放TL082和8通道数字控制模拟电子开关CD4051组成的程控放大电路进行放大，程控放大电路的放大倍数由所述主控制器模块的STM32F103C8T6处理器控制。两个通道放大后的待测信号分别送入STM32F103C8T6的AD转换器输入引脚PB0和PB1进行AD转换。 

上电后，STM32F103C8T6对硬件设备进行初始化，主要工作有配置系统时钟，初始化AD转换器和USB。随后数据采集模块开始工作，首先，AD转换器进行采样，当完成规定长度的采样后，将数据存入高速存储器(RAM)中。当有触发信号产生时，数据收发模块工作，触发DMA通道，将AD转换器采集到的波形数据发送到USB缓冲区，再由USB接口电路将波形数据发到计算机端上位机，上位机发送的指令及数据也由该USB接口电路传送到主控制器模块的STM32F103C8T6处理器。USB接口电路如图4所示。 

本实用新型可通过如图5所示的JTAG接口电路进行本虚拟示波器数据采集卡功能的调试、升级和扩展等操作。