《基于單片機(jī)的簡易數(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)的簡易數(shù)字示波器（13頁珍藏版）》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，成為市場上的主流。示波器是現(xiàn)代電子測量中最常用的儀器，它是一種可以用來觀察、測量、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。可是現(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?；趩纹瑱C(jī)的簡易數(shù)字示波器可以很好的解決這個(gè)問題，簡易數(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向量兩級(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?？臻e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，帶字庫和不帶字庫的此次使用的是不帶字庫的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”的概念，此液晶有8 頁，一頁有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，然后根據(jù)頁和轉(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：
基于單片機(jī)的簡易數(shù)字示波器
