组简易示波器

1、设计报告课 题： 简易示波器设计者： 何金平、赵颖、庄伟彬指导老师：白炳良、王灵芝、陈育群日 期： 2013-8-13摘要：本系统以单片机MPS430为控制核心的简易示波器设计。由NE5532构成的电影跟随器经CD4051进行程控放大，再进NE5532构成的偏置电路得到输出波形。关键字：电压跟随器；程控放大；反相比例放大电路；偏置电路。 III目 录1系统设计1.1设计要求1.2方案论证及选择1.2.1AD转换1.2.2采集数据的存储1.3系统框图2设计单元2.1程控放大电路2.2偏置电路2.3工作原理3测量数据3.1三角波的测量3.2正弦波的测量3.3方波的测量4程序设计5参考文献6附录6.

2、1PCB图1系统设计1.1设计要求基本要求：1、液晶显示屏显示输入的波形（频率200-10KHZ，Vpp=2V的正弦波、三角波、方波）。2、显示输入波的峰峰值、频率。3、显示可用TFT彩屏或12864。发挥部分：1、能显示的频率>1KHZ;2、显示时基可调；3、Y轴灵敏度可调；4、触发方式可调； 1.2方案论证及选择1.2.1AD转换 方案一:信号数据采集器件采用的是A/D转换器ADC0832。ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双

3、数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 本设计中的显示部分是由单片机控制的LCD显示的，采用LCD12864作为显示器件。1.2.2采集数据的存储 方案二：使用MPS430内部AD和 DMA（直接存储器存取），无CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。通过DMA方式在内存中开僻一段存储空间存储AD采样数值。故选择方案二比较好。 1.3系统框图 根据题目要求，为CD4051提供5V,-5V的直流双电源，作为程控放大电路的工作

4、电源。当CD4051的6脚为数字低电平时，单片机MPS430把所预置的数值送到CD4051进行程控放大。 2单元电路设计2.1 程控放大电路 图1 2.2偏置电路 图22.3工作原理主电路的工作原理图如图1所示，包括电压跟随器电路、程控放大电路和反相比例放大电路。输入波形经NE5532电压跟随到CD4051的3脚，由单片机MSP430控制CD4051的9,10,11进行选择放大。偏置电路如图2所示，由直流双电源提供+5V,-5V的直流电,再经电容的滤波形成纹波较小的直流电,从而抬高NE5532的2脚电压，再经过反相比例放大电路将波形进行放大，最后得到所要的输出波形。 3测量数据3.1三角波的测

5、量F=200HZF测量值（hz）200200199200VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)834146918672275F=500HZF测量值（hz）500499500499VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)844127118682233F=1KHZF测量值（hz）9999991000999VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)850129018602267F=5KHZF测量值（hz）5000500149995003VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值

6、 (mv)834147418672275F=10KHZF测量值（hz）100009999100019999VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)8601480187922793.2正弦波的测量F=200HZF测量值（hz）200200199200VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)834146918672275F=500HZF测量值（hz）500499500499VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)844127118682233F=1KHZF测量值（hz）9999991000999V

7、PP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)850129018602267F=5KHZF测量值（hz）5000500149995003VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)834147418672275F=10KHZF测量值（hz）100009999100019999VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)8601480187922793.3方波的测量F=200HZF测量值（hz）200200199200VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)8341469186

8、72275F=500HZF测量值（hz）500499500499VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)844127118682233F=1KHZF测量值（hz）9999991000999VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)850129018602267F=5KHZF测量值（hz）5000500149995003VPP设定值 (mv)840148018802280VPP测量值 (mv)834147418672275F=10KHZF测量值（hz）100009999100019999VPP设定值 (mv)84014801880

9、2280VPP测量值 (mv)860148018792279 4程序设计#include "msp430f149.h"#include "msp430_clk.h"#include "dingyi.h"#include "12864.h"#include "key.h"#include "adc.h"#include "boxing.h"#include "CEF.h"/#include "MUL.h"#includ

10、e "PWM.h"void main() / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; Clock_Init(); TB0CCR0=40000;/设置计时器A的初始值 40000/8M=5ms TB0CTL=0x0214;/TACTL=TASSEL2+ID0+MC1+TACLR; CEF(); P2DIR=0XFF; P2OUT=0X00; ADC12_INIT(); io_init_12864(); ms(100); normalModeInit(); ms(100);

11、DrawMode_init(); ms(100); display_draw(); msta = 2; while(1) while(!(TB0CCTL0&BIT0); TB0CCTL0&=BIT0; skey(); s_freq(); for(i=0;i<128;i+) adc_datai=adc_data64i/64; switch(msta) case 0:work0(); break; case 1:work1(); break; case 2:work2(); break; case 3:work3(); break; case 4:work4(); break

12、; case 5:work5(); break; default: break; void work0() if(CEF_T=0)CEF_F=0; else CEF_F=1*8000000/CEF_T; adcnt2+;cnt_1s+; CEF_32F+=CEF_F; if(adcnt2>=32) adcnt2=0; CEF_32F+=16;CEF_32F>>=5; CEF_F=CEF_32F; CEF_32F=0; if(cnt_1s=200) cnt_1s=0; LCD_SetPos(3,2); drawDec(CEF_F); void work1() adc_add =

13、 0; cnt_1s+; if(cnt_1s > 200) draw_clear(); us(); for(i=0;i<128/n;i+) while(i>0)&(adc_datai-1<adc_datai) adc_datai-1+=1; drawPix(i*n,adc_datai-1,1); us(); while(i>0)&(adc_datai-1>adc_datai) adc_datai-1-=1; drawPix(i*n,adc_datai-1,1); us(); drawPix(i*n,adc_datai,1); display_

14、draw(); cnt_1s = 0; ADC12IE = 0x01; adcnt+;/ if(adcnt=5)/ / adcnt=0;/ msta=2; / if(esw0) msta=2; void work2() draw_clear(); us(); normalModeInit(); ms(100); LCD_SetPos(0,1); drawArray(table1,16); LCD_SetPos(0,2); drawArray(table2,16); LCD_SetPos(0,3); drawArray(table3,16); msta=3;void work3() adc_ad

15、d = 0; AD_max=AD_min=adc_data640; for(i=0;i<128;i+) if(AD_max<adc_data64i) AD_max=adc_data64i; if(AD_min>adc_data64i) AD_min=adc_data64i; /AD_U=(int)(AD_max-AD_min)*0.875);/峰峰值处理 AD_U=(int)(AD_max-AD_min)*0.6154+185.41); boxing(); if(CEF_T=0)CEF_F=0; else CEF_F=1*8000000/CEF_T; adcnt2+; CEF

16、_32F+=CEF_F; if(adcnt2>=32) adcnt2=0; CEF_32F+=16;CEF_32F>>=5; CEF_F=CEF_32F; CEF_32F=0; /频率处理 cnt_1s+; if(cnt_1s=200) cnt_1s=0; LCD_SetPos(3,1); drawDec(b); LCD_SetPos(3,2); drawDec(AD_U); LCD_SetPos(3,3); drawDec(CEF_F); AD_U=0; ADC12IE = 0x01; adcnt+;/ if(adcnt=5)/ / adcnt=0;/ msta=4; /

17、if(AD_U>1000&AD_U<1500) P2OUT=BIT0; if(AD_U>500&AD_U<1000) P2OUT=BIT1; if(AD_U>1500) P2OUT=0X00; if(esw0) msta=4; void work4() draw_clear(); us(); normalModeInit(); ms(100); DrawMode_init(); ms(100); display_draw(); msta=1;void work5() ;#ifndef _ADC_H_#define _ADC_H_/*void ADC

18、12_INIT(void) / ADC12 控制寄存器设置 / 内核开启, 启动内部基准, 选择 2.5V 基准, 设置采样保持时间 ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_2; / 时钟源为内部震荡器, 出发信号来自采样定时器, 转换地址为 ADC12MCTL4 ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CSTARTADD_4; / 转换通道设置 ADC12MCTL4 = SREF_1 + INCH_1; / 参考电压:V+=Vref+,V-=AVss ADC 通道:A0unsigned int ADC12() unsi

19、gned int adc12_data; / 启动转换 ADC12CTL0 |= ENC + ADC12SC; / 转换使能开始转换 while(ADC12IFG & 0x0010) = 0); / 软件查询中断标志, 等待转换结束 adc12_data = ADC12MEM4; / 处理 return adc12_data;*/unsigned int adc_data200;void ADC12_INIT(void)/单通道多次转换 / ADC12控制寄存器设置 / 对于多次转换需要设置MSC P6SEL |= 0x01; ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON +

20、 REF2_5V + SHT0_0 + MSC; / CONSEQ_2表示当前模式为单通道多次转换, 转换地址为ADC12MCTL0 ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CONSEQ_2 + CSTARTADD_0; / 转换通道设置 ADC12MCTL0 = SREF_1 + INCH_0 + EOS; / 参考电压:V+=Vref+,V-=AVss ADC通道:A4 / 中断允许 ADC12IE = 0x01; _EINT(); / 启动转换 ADC12CTL0 |= ENC + ADC12SC; / 转换使能开始转换 / ADC12中断向量 int adc_a

21、dd;#pragma vector = ADC_VECTOR _interrupt void ADC12_IRQ(void) adc_data64adc_add = ADC12MEM0; / 处理 adc_add+; if(adc_add>=128) ADC12IE = 0x00; #endif#ifndef _boxing_h_#define _boxing_h_void boxing() AD128_temp=0; vpp=AD_max-AD_min;/ aver=(AD_max+AD_min)/2; for(i=0;i<128;i+) aver+=adc_data64i; a

22、ver=aver/128; for(i=0;i<128;i+) if(adc_data64i>aver) temp=(adc_data64i-aver); else temp=(aver-adc_data64i); AD128_temp = AD128_temp+temp*temp; AD128_temp=AD128_temp/128; temp=(vpp*vpp)/4; if(AD128_temp>7*temp/10) b=1; else if(AD128_temp<2*temp/5) b=3; else b=2;#ifndef _CEF_H_#define _CEF

23、_H_void CEF() P1DIR &= BIT2; P1SEL |= BIT2; TACCTL1 = CM_1 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE; /选择捕获上升沿方式，CCI1A（P4.1）输入，中断开启 CEF_T = 0; CEF_lastCCR1 = 0; TACTL = TASSEL_2 + MC_2 + TACLR; /选择SMCLK时钟，连续方式 _EINT();#pragma vector=TIMERA1_VECTOR_interrupt void Timer_A(void) if( TAIV = 2) CEF_T = CCR1 - CEF_

24、lastCCR1; CEF_lastCCR1 = CCR1; / CEF_T=500; TACCTL1 &= TAIV_TACCR1;#endif#ifndef _dingyi_H_#define _dingyi_H_#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define schar signed char#define sint signed int#define ulong unsigned longvoid work0();void work1();void work2();void work3();void wor

25、k4();void work5();unsigned int adc_data64200;uchar msta,adcnt,adcnt2,n;uint i,b,cnt_1s,AD_min,AD_max,AD_U=0;ulong AD_32temp,CEF_32F;uint CEF_lastCCR1,CEF_T,CEF_F; ulong AD128_temp,aver,temp,vpp;#endif#ifndef _key_H#define _key_H#include <msp430g2553.h>#define uint unsigned int#define uchar uns

26、igned char#define ulong unsigned long#define KEY_OUT P1OUT#define KEY_IN P1IN#define KEY_DIR P1DIR/* 函数声明 */void skey();/* 变量定义 */uchar key; / 键值寄存器uchar ekey; / 键沿寄存器uchar lastkey; / 键状态寄存器uchar cnt_20ms;/* 按键标志位声明 */#define sw0 (key & 0x01) / 独立按键键值标志#define esw0 (ekey & 0x01) /独立按键键沿标志#de

27、fine sw1 (key & 0x02)#define esw1 (ekey & 0x02)#define sw2 (key & 0x04)#define esw2 (ekey & 0x04)#define sw3 (key & 0x08)#define esw3 (ekey & 0x08)void skey() /单按键 uchar kbuf; /定义读键缓存器 KEY_DIR &= 0XFe;/ 设置为输入口 kbuf = KEY_IN; / 读键状态 kbuf = (kbuf&0x01)0x01; /转正逻辑 lastke

28、y = kbuf; /存当前键状态 if (lastkey!=key) /键是否有变化 cnt_20ms+; if (cnt_20ms!=1) / 去抖延时 lastkey=key; /放弃不稳定的键值 else cnt_20ms=0; / 重赋去抖初值 ekey=(keylastkey)&lastkey; /键前沿提取 key=lastkey;#endif#ifndef _MSP430_CLK_H_#define _MSP430_CLK_H_unsigned int Clock_Init() unsigned char i; BCSCTL1&=XT2OFF; /打开XT振荡器

29、 BCSCTL2|=SELM1+SELS; /MCLK为8MHZ，SMCLK为8MHZ do IFG1&=OFIFG; /清除震荡标志 for(i=0;i<100;i+) _NOP(); /延时等待 while(IFG1&OFIFG)!=0); /如果标志为1，则继续循环等待 IFG1&=OFIFG; return 0;#endif#ifndef _PWM_H_#define _PWM_H_#include "dingyi.h"void ad_max();void s_freq();void cd4051();/*void cd4051() c

30、d4051_DIR |= BIT5 + BIT6+ BIT7; if(ad_temp >=2500) cd4051A_0; cd4051B_0; cd4051C_0; else if(ad_temp >= 500) cd4051A_0; cd4051B_0; cd4051C_1; else if(ad_temp >= 400) cd4051A_0; cd4051B_1; cd4051C_0; else cd4051A_0; cd4051B_1; cd4051C_1; */void s_freq() ADC12CTL0 &= 0X00; if(CEF_F>=200

31、&&CEF_F<=400) ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_4 + MSC; ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CONSEQ_2 + CSTARTADD_0 + ADC12DIV_6; n = 1; else if(CEF_F>400&&CEF_F<600) ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_3 + MSC; ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CONSEQ_2 + CSTARTADD_0 + ADC12DIV_6; n = 1; else if(CEF_F>=600&&CEF_F<800) ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_2 + MSC; ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CONSEQ_2 + CSTARTADD_0 + ADC12DIV_4; n = 1; else if(CEF_F>=800&&CEF_F&