《基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字示波器》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字示波器（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 本科生課程設(shè)計(jì) 題目： 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字示波器 題目來源：□省部級(jí)以上 □市廳級(jí) □橫向 □自選 題目性質(zhì)：□理論研究 □應(yīng)用與理論研究 □實(shí)際應(yīng)用研究 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系： 自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 起訖日期：

2、 指導(dǎo)教師： 職稱： 指導(dǎo)教師所在單位： 學(xué)院審核（簽名）： 審核日期： 二0 年制 目 錄 1、設(shè)計(jì)原理概述................................................. 1.1設(shè)計(jì)背景......

3、............................................... 1.2設(shè)計(jì)原理框圖.................................................. 2 硬件的設(shè)計(jì)..................................................................... 2.1.最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)......................................... 2.1.1最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)................................

4、 2.1.2單片機(jī)STC89c52介紹........................................ 2.2 采樣設(shè)計(jì) 2.2.1 采樣電路設(shè)計(jì)....................................... 2.2.2 ADC0809介紹.................................... 2.3顯示設(shè)計(jì) 2.3.1 顯示電路設(shè)計(jì)。。.................................... 2.3.2 12864液晶介紹.................

5、......................... 3. 軟件設(shè)計(jì).................................. 3.1程序流程圖............................... 3.2 采樣程序設(shè)計(jì)與分析................ 3.3顯示程序設(shè)計(jì)與分析................... 4. 仿真............................ 4.1 Proteus仿真軟件介紹.......................... 4.2 矩形波仿真....................

6、................. 4.2三角波仿真.................................... 4.3正弦波仿真............................. 5. 設(shè)計(jì)總結(jié)................................ 6. 參考文獻(xiàn)........................................... 7. 附錄...................................... 1設(shè)計(jì)原理概述 1.1、設(shè)計(jì)背景 示波器被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著微

7、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，示波器也從模擬示波器向數(shù)字示波器發(fā)展。同模擬示波器相比，數(shù)字示波器具有很多優(yōu)點(diǎn)，并開始逐步取代模擬示波器，成為市場(chǎng)上的主流。示波器是現(xiàn)代電子測(cè)量中最常用的儀器，它是一種可以用來觀察、測(cè)量、記錄各種瞬時(shí)電壓，并以波形方式顯示其與時(shí)間關(guān)系的電子儀器?？墒乾F(xiàn)在的數(shù)字示波器比較貴，普遍在1000元以上，這對(duì)于許多電子愛好者來說是一個(gè)比較大的負(fù)擔(dān)，尤其是學(xué)生。基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字示波器可以很好的解決這個(gè)問題，簡(jiǎn)易數(shù)字示波器不但成本低廉，而且能夠滿足許多電子愛好者的測(cè)量需求，可以得到很廣泛的應(yīng)用。 1.2設(shè)計(jì)原理框圖

8、 原理圖設(shè)計(jì) 2硬件設(shè)計(jì) 2.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 2.1.2單片機(jī)AT89S51介紹 AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 ATS8951的管腳圖及主要性能參數(shù)： AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器，128字

9、節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89S51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中到內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，4K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲(chǔ)器，1000次擦寫周期，4.0-5.5V的工作電壓范圍，全靜態(tài)工作模式：0HZ-33MHZ，三級(jí)程序加密

10、鎖，128*8字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)可編程I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6個(gè)中斷源，全雙工串行UART通道，低功耗空閑和掉電模式，中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)，看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針，掉電標(biāo)示和快速編程特性，靈活的在系統(tǒng)編程（ISP-字節(jié)或頁(yè)寫模式）。 2.2采樣設(shè)計(jì) 2.2.1采樣電路設(shè)計(jì) 2.2.2 ADC0809介紹 ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 1．ADC0809引腳結(jié)構(gòu) ADC0809各腳功能如下： D7-D0：8位數(shù)字量輸出

11、引腳。 IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。 VCC：+5V工作電壓。 GND：地。 REF（+）：參考電壓正端。 REF（-）：參考電壓負(fù)端。 START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 （以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）. EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。 2． ADC0809應(yīng)用說明 （1）． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 （2）． 初始化時(shí)，使S

12、T和OE信號(hào)全為低電平。 （3）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 （5）． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。 （6）． 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 2.2.3 電路設(shè)計(jì)說明 A、 B、C接地默認(rèn)IN0為輸入端 VREF+接5V參考電源 CLOCK信號(hào)為600KHZ 2.3顯示設(shè)計(jì) 2.3.1顯示電路設(shè)計(jì) 2.3.2、液晶屏LCD12864介紹 LCD12864 分為兩種，帶字庫(kù)和不帶字庫(kù)的此次使用的是不帶字庫(kù)的LCD12

13、864液晶 Proteus 中AMPIRE128*64，如下圖所示，該液晶驅(qū)動(dòng)器為KS0108 引腳功能： 與帶字庫(kù)液晶不同，此塊液晶中含有兩個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)器，一塊驅(qū)動(dòng)器控制64*64 個(gè)點(diǎn)，左 右顯示，這就是為什么AMPIRE128*64 引腳有CS1 和CS2 的原因。學(xué)習(xí)液晶主要看的它的 指令系統(tǒng)，再次先說明一下“頁(yè)”的概念，此液晶有8 頁(yè)，一頁(yè)有8 行。68/8=8；如下圖所 示。 3、 軟件設(shè)計(jì) 3.1程序流程圖 3.2 采樣程序設(shè)計(jì)與分析 uchar ad_data[96]; sbit

14、 START=P3^4; sbit OE=P3^6; sbit EOC=P3^5; uchar adc() { uchar AD; START=1; START=0; while(EOC==0) { OE=1; } AD=P1; OE=0; return(AD); } void ad_cai() {uchar b; for(b=0;b<=95;b++) ad_data[b]=3*adc(); } Uchar ad_data[96] 申請(qǐng)96個(gè)8位的空間變量用于存儲(chǔ)96個(gè)采樣數(shù)

15、據(jù)。 Ucahr adc()為根據(jù)ADC0809的時(shí)序編寫的采樣函數(shù)。 Void ad_cai() 為采樣96次的函數(shù)。 3.3顯示函數(shù)設(shè)計(jì)與分析 uchar page(uchar d_ata) {uchar page; if(d_ata<=51) page=0x05; else if(d_ata<=102) page=0x04; else if(d_ata<=153) page=0x03; else if(d_ata<=204) page=0x02; else if(d_ata<=255) page=0x01; return(page); }

16、 uchar D_data(uchar page,d_ata) {uchar D_data; switch (page) { case(1):D_data=d_ata-204;D_data=D_data/6;break; case(2):D_data=d_ata-153;D_data=D_data/6;break; case(3):D_data=d_ata-102;D_data=D_data/6;break; case(4):D_data=d_ata-51;D_data=D_data/6;break; case(5):D_data=d_ata/6;break; defaul

17、t:break; } return(D_data); } uchar dian(uchar D_data) {uchar d_data; switch(D_data) {case(0):d_data=0x00;break; case(1):d_data=0x80;break; case(2):d_data=0x40;break; case(3):d_data=0x20;break; case(4):d_data=0x10;break; case(5):d_data=0x08;break; case(6):d_data=0x04;break; case(7):d

18、_data=0x02;break; case(8):d_data=0x01;break; default:break; } return(d_data); } void tudisplay(uchar *p) {uchar i,num,D_num,d_data,c=1; SelectScreen(1); Set_column(16); for(i=0;i<=95;i++) {num=page(p[i]); D_num=D_data(num,p[i]); d_data=dian(D_num); if(i>=48&&c) {SelectScreen(2);

19、Set_column(0); c=0; } Set_page(num); write_LCD_data(d_data); } P1=num; } 波形都是由像素點(diǎn)組成的，波形的基礎(chǔ)其實(shí)就是畫點(diǎn)。只要我們能點(diǎn)亮液晶的任意一個(gè)點(diǎn)，就能顯示任意波形，從上面的圖我們知道，它是分為兩個(gè)半屏的，首先，我們要確定這個(gè)點(diǎn)是在左半屏還是右半屏，然后確定它是在那一行（page），再確定它是在哪一個(gè)字節(jié)的哪一個(gè)位（也就是確定它在那一列。這些都確定后我們就定位到某一個(gè)具體的位上了，只就將這個(gè)位置1，就可以點(diǎn)亮這個(gè)點(diǎn)。 確定頁(yè)8位轉(zhuǎn)換，255個(gè)數(shù)，Page=255/5=51 uch

20、ar page(uchar d_ata) {uchar page; if(d_ata<=51) page=0x05; else if(d_ata<=102) page=0x04; else if(d_ata<=153) page=0x03; else if(d_ata<=204) page=0x02; else if(d_ata<=255) page=0x01; return(page); } 以此確定頁(yè)，然后根據(jù)頁(yè)和轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)確定是點(diǎn)亮那一位 uchar D_data(uchar page,d_ata) {uchar D_data; switch (pag

21、e) { case(1):D_data=d_ata-204;D_data=D_data/6;break; case(2):D_data=d_ata-153;D_data=D_data/6;break; case(3):D_data=d_ata-102;D_data=D_data/6;break; case(4):D_data=d_ata-51;D_data=D_data/6;break; case(5):D_data=d_ata/6;break; default:break; } return(D_data); } 其中6.375=255/40,這里近似除6，然后根據(jù)第幾位給出顯示數(shù)據(jù)由uchar dian(uchar D_data)函數(shù)完成。由于LCD12864列自動(dòng)加一，所以只需確定第幾頁(yè)并確定顯示那個(gè)點(diǎn)然后依次顯示就能完成顯示波形的需要。 4、 仿真 4.1 矩形波仿真結(jié)果如下圖： 由于算法的缺陷矩形波并不能像示波器一樣顯示完整的波形。 4.2 三角波仿真： 4.3 正弦波仿真 5、 設(shè)計(jì)總結(jié)： 6、 參考文獻(xiàn) 7、附錄：