基于单片机的简易数字示波器

1、 本科生课程设计题目： 基于单片机的简易数字示波器 题目来源：省部级以上 市厅级 横向 自选题目性质：理论研究 应用与理论研究 实际应用研究学 院： 信息工程学院 系： 自动化 专业班级： 学生姓名： 学号： 起讫日期： 指导教师： 职称： 指导教师所在单位： 学院审核（签名）： 审核日期： 二0 年制 目 录1、设计原理概述.1.1设计背景.1.2设计原理框图.2 硬件的设计. 2.1.最小系统的设计. 2.1.1最小系统的电路设计. 2.1.2单片机STC89c52介绍. 2.2 采样设计 2.2.1 采样电路设计. 2.2.2 ADC0809介绍. 2.3显示设计 2.3.1 显示电路设

2、计。. 2.3.2 12864液晶介绍.3. 软件设计. 3.1程序流程图. 3.2 采样程序设计与分析. 3.3显示程序设计与分析.4. 仿真. 4.1 Proteus仿真软件介绍. 4.2 矩形波仿真. 4.2三角波仿真. 4.3正弦波仿真.5. 设计总结.6. 参考文献.7. 附录.1设计原理概述1.1、设计背景示波器被广泛应用于各个领域。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，示波器也从模拟示波器向数字示波器发展。同模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，并开始逐步取代模拟示波器，成为市场上的主流。 示波器是现代电子测量中最常用的仪器，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电

3、压，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。 可是现在的数字示波器比较贵，普遍在1000元以上，这对于许多电子爱好者来说是一个比较大的负担，尤其是学生。基于单片机的简易数字示波器可以很好的解决这个问题，简易数字示波器不但成本低廉，而且能够满足许多电子爱好者的测量需求，可以得到很广泛的应用。1.2设计原理框图 原理图设计2硬件设计2.1 最小系统设计2.1.1 最小系统电路设计2.1.2单片机AT89S51介绍AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存

4、储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。ATS8951的管脚图及主要性能参数：AT89S51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电

5、方式保存RAM中到内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一个硬件复位。与MCS-51产品指令系统完全兼容，4K字节在系统编程（ISP）Flash 闪速存储器，1000次擦写周期，4.0-5.5V的工作电压范围，全静态工作模式：0HZ-33MHZ，三级程序加密锁，128*8字节内部RAM、32个可编程I/O口线、2个16位定时/计数器、6个中断源，全双工串行UART通道，低功耗空闲和掉电模式，中断可从空闲模式唤醒系统，看门狗（WDT）及双数据指针，掉电标示和快速编程特性，灵活的在系统编程（ISP-字节或页写模式）。2.2采样设计2.2.1采样电路设计2.2.2 ADC0809介绍AD

6、C0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 1ADC0809引脚结构 ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输

7、入端（一般为500KHz）。2 ADC0809应用说明 （1） ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。 （2） 初始化时，使ST和OE信号全为低电平。 （3） 送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4） 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。 （5） 是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。 （6） 当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。2.2.3 电路设计说明A、 B、C接地默认IN0为输入端 VREF+接5V参考电源 CLOCK信号为600KHZ2.3显示设计2.3.1显示电路设计2.3.2、液晶屏LCD1

8、2864介绍LCD12864 分为两种，带字库和不带字库的此次使用的是不带字库的LCD12864液晶Proteus 中AMPIRE128*64，如下图所示，该液晶驱动器为KS0108引脚功能： 与带字库液晶不同，此块液晶中含有两个液晶驱动器，一块驱动器控制64*64 个点，左右显示，这就是为什么AMPIRE128*64 引脚有CS1 和CS2 的原因。学习液晶主要看的它的指令系统，再次先说明一下“页”的概念，此液晶有8 页，一页有8 行。68/8=8；如下图所示。3、 软件设计3.1程序流程图3.2 采样程序设计与分析uchar ad_data96; sbit START=P34; sbit

9、OE=P36; sbit EOC=P35; 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_datab=3*adc(); Uchar ad_data96 申请96个8位的空间变量用于存储96个采样数据。Ucahr adc()为根据ADC0809的时序编写的采样函数。Void ad_cai() 为采样96次的函数。3.3显示函数设计与分析uchar page(uchar d_ata)uchar

10、 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);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_dat

11、a=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); 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_d

12、ata=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_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

13、;i+)num=page(pi);D_num=D_data(num,pi);d_data=dian(D_num);if(i>=48&&c) SelectScreen(2); Set_column(0);c=0; Set_page(num);write_LCD_data(d_data);P1=num;波形都是由像素点组成的，波形的基础其实就是画点。只要我们能点亮液晶的任意一个点，就能显示任意波形，从上面的图我们知道，它是分为两个半屏的，首先，我们要确定这个点是在左半屏还是右半屏，然后确定它是在那一行（page），再确定它是在哪一个字节的哪一个位（也就是确定它在那一列。这些都

14、确定后我们就定位到某一个具体的位上了，只就将这个位置1，就可以点亮这个点。确定页8位转换，255个数，Page=255/5=51uchar 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);以此确定页，然后根据页和转换的数据确定是点亮那一位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;bre