51單片機簡單示波器帶LM393遲滯比較器與12864顯示波形附源碼

ID:93248 · 發表于 2018-5-16 21:58

一、系統構成
STC12C5A60S2單片機內部AD采樣；LCD12864顯示波形；LM393組成遲滯比較器測量小信號頻率，不需要頻率顯示時該部分可以省略。
為最大程度簡化設計，信號通過電容直接進入單片機AD輸入端，無輸入時，通過調整R10使波形處于中心線位置即可。
二、基本功能
1、時間每格：10ms/5ms/2ma/1ms/500us/200us/100us/50us/20us�；灸茱@示20~20Kh信號。
2、電壓每格：1V/0.5V/0.2V。
3、HOLD功能：凍結波形后，左右平移能顯示共4屏（含當前屏）波形。
4、自帶一路5Khz方波輸出。
5、用戶設置參數斷電保持。該功能對電源電壓穩定性要求較高，欠壓或過壓參數會被沖掉或不能正常開機。
三、使用說明
1、K6按鍵，坐標線樣式轉換：（1）散點加坐標線，該樣式參考了上一屆DIY大賽吳老師的示波器顯示樣式；（2）僅有坐標線；（3）空白。三種樣式輪流切換。
2、K1按鍵，波形凍結與正常顯示切換。波形凍結狀態下，左下角顯示頻率的地方會顯示HOLD MODE。
3、K2/K3，每格電壓值調整，1V/0.5V/0.2V輪流切換。
4、K4/K5，正常顯示時，調整每格時間；波形凍結后，實現波形平移。所以在波形凍結狀態下是不能調節時間的！

實物圖：

電路原理圖如下：

單片機源程序如下:

#include <stdio.h>
#include <intrins.h>
#include "ADC.h"
#include "PCA.h"
#include "Chars.h"
#include "EEPROM.h"
#include "LCD12864.h"
#include "STC12C5A60S2.h"
//時間/每格3-10ms 4-5ms 5-2ms 6-1ms 7-500us 8-200us 9-100us 10-50us 11-20us 12-10us
unsigned char timpd;
unsigned char volpd; //示波器電壓/每格 1--1V/d，2--0.5V/d，3--0.2V/d
unsigned long freqin; //示波器輸入的信號頻率,單位Hz
unsigned int T1count; //T1定時器，頻率計數
unsigned int PCA0loop; //PCA0循環初值
unsigned int PCA1loop; //PCA1循環初值
unsigned int PCA0count; //PCA0計時累計
unsigned int PCA1count; //PCA1循環遞增值，即輸出方波周期/2.5
unsigned int samptime; //采樣時間，即定時器0的初值
unsigned int T0count; //定時器采樣時間間隔計數
unsigned int index; //每次采樣的wave0數組下標
unsigned int shiftindex; //移位時數組下標位置
unsigned char hold; //hold鍵標志位
unsigned char autotim; //是否根據頻率自動選擇時間每格，是=1，否=其它
unsigned char shift; //hold狀態移位標志位。1、左移；2、右移
//unsigned char grid; //點格樣式
unsigned char shap; //波形失真修正，上下輪流顯示
unsigned char ROMEN; //需要寫EEPROM時=0x55;不需要=其它
unsigned char EEPROM[5]; //四字節掉電保存數據，點格樣式，時間/每格,電壓/每格,波形樣式,自動選時間檔
unsigned char idata wave[127]; //當前顯示數組
unsigned char xdata wave0[512]; //采樣數組，處于不斷更新狀態
unsigned char xdata wavep[512]; //顯示及HOLD緩存數組
//******************************************************************//
//小于100us/div(50/20/10)采用直接采樣，軟件延時
//大于等于100us/div采用定時器采樣
//******************************************************************//
void main(void)
{
unsigned char disp; //disp顯示刷新標志位
unsigned char grid; //點格樣式
unsigned char wavemode; //波形樣式
// unsigned char volmax;
unsigned int i,j;
unsigned int delaybtn; //按鍵消抖延時
unsigned long int delay,delaymin,freqauto;
disp=0;
freqin=0;
autotim=0; //默認設置,手動
timpd=8; //默認設置200us/div
volpd=1; //默認設置1V/div
index=0; //賦值0非常重要
shiftindex=0;
T0count=0;
T1count=0;
PCA0loop=50000; //PCA0定時20ms //不分頻時PCA0loop=62500; 480個周期1s
PCA0count=0;
//PCA1loop=15000; //PCA1(P1.4)輸出500Hz方波(產生LCD負壓),本程序沒開啟
//PCA1count=15000;
hold=0;
shift=0;
grid=1; //默認設置，坐標線
wavemode=1; //默認設置，粗線；=2細線
samptime=0xfee3; //精確延時100us,此值嚴禁任何改動samptime=0xfee2;
EEPROM[0]=grid;
EEPROM[1]=timpd;
EEPROM[2]=volpd;
EEPROM[3]=wavemode;
EEPROM[4]=autotim;
ROMEN=0x55; //臨時測試，正式必須=0；
//M1/M0：00弱上拉，01強推挽，10輸入（高阻），11開漏
P0M1=0x00;P0M0=0x00; //
P1M1=0xee;P1M0=0x11; //P1.0/P1.4推挽輸出，其余設為輸入
P2M1=0x00;P2M0=0x00; //
P3M1=0x00;P3M0=0x00; //
init_st7565(); //12864初始化
dispchar16(1,8,16,7,HZ1); //開機LOGO
write_string8(3,16,"www.crystalradio.cn");
dispchar16(5,10,12,9,HZ2);
ADCinit();
timerinit();
PCAinit();
//for(i=500;i>0;i--)for(j=5000;j>0;j--); //延時1
IAPReadData(0,5,EEPROM); //讀取上一次關機前最后的用戶設置
if((EEPROM[0]>=0)&&(EEPROM[0]<=2)&&(EEPROM[1]>=3)&&(EEPROM[1]<=16)
&&(EEPROM[2]>=1)&&(EEPROM[2]<=4)&&(EEPROM[3]>=1)&&(EEPROM[3]<=2)&&(EEPROM[4]==0)||(EEPROM[4]==1))
{ //讀取到合法設置則賦值，否則顯示默認設置
grid=EEPROM[0];
timpd=EEPROM[1];
volpd=EEPROM[2];
wavemode=EEPROM[3];
autotim=EEPROM[4];
}
//for(i=500;i>0;i--)for(j=5000;j>0;j--); //延時2
disp_grid(grid); //顯示網格
disp_osc_settings(); //顯示示波器設置
while(1)
{
//---------------------1、采樣-----------------------//
//按了HOLD鍵，采樣繼續，但不允許對wavep緩存數組更新
if(hold==0)
{
switch(timpd)
{
case 3:
case 4: //5ms/div
case 5: //2ms/div
case 6: //1ms/div
case 7: //500us/div
case 8: //200us/div
case 9: //100us/div
{
TR0=1;ET0=1;
if(index>=511)
{
for(i=0;i<512;i++)
{
wavep[i]=wave0[i];
}
index=0; //采樣下一組數據
disp=1; //刷新標志置位
}
break;
}
case 10: //50us/div
{
TR0=0;ET0=0;
for(i=0;i<512;i++) //50us/div
{
wavep[i]=getADC(1);
_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();
}
disp=1; //刷新標志置位
break;
}
case 11: //20us(40us插值得來)
{
TR0=0;ET0=0;
fastADC();
for(i=0;i<512;i++) //賦值（包含插值運算）
{
if(!(i%2))
{wavep[i]=wave0[i/2];}
else
{wavep[i]=(unsigned int)(wave0[i/2]+wave0[i/2+1])/2;}
}
disp=1; //刷新標志置位
break;
}
case 12: //10us(40us兩次插值得來)
{
TR0=0;ET0=0;
fastADC();
for(i=0;i<512;i++) //賦值（包含插值運算）
{
if(!(i%2))
{wavep[i]=wave0[i/2];}
else
{wavep[i]=(unsigned int)(wave0[i/2]+wave0[i/2+1])/2;}
}
for(i=0;i<512;i++) //賦值（包含插值運算）
{
wave0[i]=wavep[i];
}
for(i=0;i<512;i++) //賦值（包含插值運算）
{
if(!(i%2))
{wavep[i]=wave0[i/2];}
else
{wavep[i]=(unsigned int)(wave0[i/2]+wave0[i/2+1])/2;}
}
disp=1; //刷新標志置位
break;
}
}//switch(timpd)采樣結束
}
//-------------------2-1：波形觸發處理-----------------//
if((disp==1)&&(hold==0)) //接收到新數據且正常顯示時才處理
{
for(i=2;i<127;i++)
{
if( (((signed int)wavep[i-2]-127)<=0)&&(((signed int)wavep[i-1]-127)<=0)//&&(((signed int)wavep[i]-127)<=0)
&&(((signed int)wavep[i+1]-127)>=0)&&(((signed int)wavep[i+2]-127)>=0)&&(((signed int)wavep[i+3]-127)>0) )
{
shiftindex=i;
break;
}
}
}//if((disp==1)&&(hold==0))波形觸發處理結束
//-------------------2-2：HOLD狀態移位處理-----------------//
if(hold==1)
{
if(shift==2) //左移
{
shiftindex=shiftindex+9;
if((shiftindex+126)>=512)
{
shiftindex=shiftindex-9;
}
}
if(shift==1) //右移
{
shiftindex=shiftindex-9; //注意無符號數
if(shiftindex>512) //相當于判斷小于0
{
shiftindex=shiftindex+9;//防止無限遞減
}
}
}
//-------------------3、電壓衰減處理-----------------//
switch(volpd) //此部分余數計算可能有問題，需改進
{
case 1: //1v/div
{
for(i=0;i<127;i++)
{
if(((signed int)wavep[i+shiftindex]>=127))
{
if(((wavep[i+shiftindex]-127)*35/256)<128)
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/256+28;
else
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/256+29;
}
else
{
if(((127-wavep[i+shiftindex])*35/256)<128)
wave[i]=27-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/256;
else
wave[i]=26-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/256;
}
}
break;
}
case 2: //0.5v/div
{
for(i=0;i<127;i++)
{
if(((signed int)wavep[i+shiftindex]>=127))
{
if(((wavep[i+shiftindex]-127)*35/128)<64)
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/128+28;
else
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/128+29;
}
else
{
if(((127-wavep[i+shiftindex])*35/128)<64)
wave[i]=27-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/128;
else
wave[i]=26-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/128;
//注意要防止顯示越界@@@@@@@@@@@@@@@@3（見LCD12864.c）
if(wave[i]>27)wave[i]=0; //防止超出LCD12864顯示邊界
}
}
break;
}
case 3: //0.2v/div
{
for(i=0;i<127;i++)
{
if(((signed int)wavep[i+shiftindex]>=127))
{
if(((wavep[i+shiftindex]-127)*35/51)<26)
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/51+28;
else
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/51+29;
//if(wave[i]>56)wave[i]=56;
}
else
{
if(((127-wavep[i+shiftindex])*35/51)<26)
wave[i]=27-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/51;
else
wave[i]=26-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*35/51;
if(wave[i]>27)wave[i]=0; //防止超出LCD12864顯示邊界
}
}
break;
}
case 4: //0.1v/div
{
for(i=0;i<127;i++)
{
if(((signed int)wavep[i+shiftindex]>=127))
{
if(((wavep[i+shiftindex]-127)*70/51)<26)
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*70/51+28;
else
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*70/51+29;
//if(wave[i]>56)wave[i]=56;
}
else
{
if(((127-wavep[i+shiftindex])*70/51)<26)
wave[i]=27-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*70/51;
else
wave[i]=26-(unsigned int)(127-wavep[i+shiftindex])*70/51;
if(wave[i]>27)wave[i]=0; //防止超出LCD12864顯示邊界
}
}
break;
}
}//switch(volpd)電壓衰減處理結束
//---------------------4、波形顯示-------------------//
if((disp==1)&&(hold==0)) //正常顯示
{
TR0=0;ET0=0; //刷新過程不允許中斷
if(ROMEN==0x55)
{
EEPROM[0]=grid;
EEPROM[1]=timpd;
EEPROM[2]=volpd;
EEPROM[3]=wavemode;
EEPROM[4]=autotim;
IAPWriteData(0,5,EEPROM);
ROMEN=0;
}
if(wavemode==1){dispwave2(grid);} //矢量圖
if(wavemode==2){dispwave(grid);} //散點圖
if(autotim==1)write_string8(3,106,"Auto");
disp=0; //刷新標志清零
index=0; //刷新后重新采樣
TR0=1;ET0=1;
}
if(hold==1) //HOLD狀態的顯示
{
if(wavemode==1){dispwave2(grid);} //矢量圖
if(wavemode==2){dispwave(grid);} //散點圖
if(autotim==1)write_string8(3,106,"Auto");
for(i=40;i>0;i--) //顯示延時
{
for(j=1200;j>0;j--);
//if(P1&0x38)break; //有按鍵按下提前退出延時循環
}
}
//---------------5、按鍵處理及顯示延時---------------//
shift=0; //按鍵處理前清移位標志位
if(wavemode==1) //矢量顯示延時小
{
if(timpd==3){i=1;}
else if(timpd==4){i=2;}
else {i=30;}
}
if(wavemode==2) //散點顯示延時大
{
if(timpd==3){i=1;}
else if(timpd==4){i=2;}
else {i=120;}
}
for(;i>0;i--) //散點顯示刷新i=120
{
//不同采樣率采用不同延時，以得到相同刷新率
switch(timpd)
{
case 3:{j=1;delaymin=180000;delaybtn=60000;break;} //10ms/div
case 4:{j=1;delaymin=140000;delaybtn=60000;break;} //5ms/div
case 5:{j=100;delaymin=120000;delaybtn=40000;break;} //2ms/div
case 6:{j=200;delaymin=120000;delaybtn=40000;break;} //1ms/div
case 7:{j=400;delaymin=90000;delaybtn=30000;break;} //500us/div
case 8:{j=200;delaymin=60000;delaybtn=20000;break;} //200us/div
case 9:{j=120;delaymin=30000;delaybtn=10000;break;} //100us/div
case 10:{j=1000;delaymin=250000;delaybtn=80000;break;} //50us/div
case 11:{j=1000;delaymin=250000;delaybtn=80000;break;} //20us(40us插值得來)
case 12:{j=1000;delaymin=250000;delaybtn=80000;break;} //10us(40us兩次插值得來)
}
for(;j>0;j--); //內層循環延時
//--------按鍵處理--------//
//--1、HOLD鍵--//
if((P3&0x04)==0)
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P3&0x04)==0)
{
delay=0;
if(hold==1){delaymin*=3;}//hold模式定時器全關，按鍵檢測加長延時
while((P3&0x04)==0)
{
delay++;
}
if(delay<delaymin)
{
if(hold==0){hold=1;TR0=0;ET0=0;}
else{hold=0;TR0=1;ET0=1;}
}
else
{
if(hold==0) //hold模式下不切換自動手動
{
if(autotim==1){autotim=0;}
else {autotim=1;}
ROMEN=0x55;
}
}
}
}
//--2、時間++/左移鍵--//
if((P3&0x08)==0)
{
if(hold==0) //正常顯示，時間++
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P3&0x08)==0)
{
while((P3&0x08)==0);
index=0; //調整時間后必須重新采樣
timpd--;
ROMEN=0x55;
if(timpd<3){timpd=12;}
}
}
if(hold==1) //HOLD狀態，波形左移
{
for(j=50000;j>0;j--);
if((P3&0x08)==0)
{
shift=1;break;
}
}
}
//--3、時間--/右移鍵--//
if((P3&0x80)==0) //時間--
{
if(hold==0) //正常顯示，時間++
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P3&0x80)==0)
{
while((P3&0x80)==0);
index=0;
timpd++;
ROMEN=0x55;
if(timpd>12)timpd=3;
}
}
if(hold==1) //HOLD狀態，波形左移
{
for(j=50000;j>0;j--);
if((P3&0x80)==0)
{
shift=2;break;
}
}
}
//--4、//電壓++--//
if((P3&0x40)==0) //電壓++
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P3&0x40)==0)
{
while((P3&0x40)==0);
volpd++;
if(volpd>4)volpd=1;
if(hold==0){ROMEN=0x55;}
}
}
//--5、//電壓----//
if((P3&0x10)==0) //電壓--
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P3&0x10)==0)
{
while((P3&0x10)==0);
volpd--;
if(volpd<1)volpd=4;
if(hold==0){ROMEN=0x55;}
}
}
//--6、點格樣式切換/線形切換--//
if((P1&0x80)==0) //點格樣式切換
{
for(;delaybtn>0;delaybtn--);
if((P1&0x80)==0)
{
delay=0;
if(hold==1){delaymin*=3;}//hold模式定時器全關，按鍵檢測加長延時
while((P1&0x80)==0)
{
delay++;
}
if(delay<delaymin)
{
grid++;
if(grid>3)grid=0;
if(hold==0){ROMEN=0x55;}
}
else
{
wavemode++;
if(wavemode>2)wavemode=1;
if(hold==0){ROMEN=0x55;}
}
}
}
}//for()按鍵處理end
//---------------6、根據頻率自動選擇采樣時間---------------//
if(autotim==1)
{
if(freqauto==freqin)
{
if((freqin>5)&&(freqin<20)){timpd=3;}
else if((freqin>=20)&&(freqin<45)){timpd=4;}
else if((freqin>=45)&&(freqin<120)){timpd=5;}
else if((freqin>=120)&&(freqin<220)){timpd=6;}
else if((freqin>=220)&&(freqin<500)){timpd=7;}
else if((freqin>=500)&&(freqin<1200)){timpd=8;}
else if((freqin>=1200)&&(freqin<2200)){timpd=9;}
else if((freqin>=2200)&&(freqin<5000)){timpd=10;}
else if((freqin>=5000)&&(freqin<12000)){timpd=11;}
else if(freqin>=12000){timpd=12;}
}
else
{
freqauto=freqin;
}
//volmax=0;
//for(j=0;j<512;j++)
//{
// if(wavep[j]>volmax){volmax=wavep[i];}
//}
//if(volmax>187){volpd=1;}
//else if(volmax>151){volpd=2;}
//else if(volmax>135){volpd=3;}
//else if(volmax>127){volpd=4;}
}
}//while(1)-end
//*/
}
/*
//-------------------3、電壓衰減處理-----------------//
switch(volpd) //此部分余數計算可能有問題，需改進
{
case 1: //1v/div
{
for(i=0;i<127;i++)
{
if(((signed int)wavep[i+shiftindex]>=127))
{
if(((wavep[i+shiftindex]-127)*35/256)<128)
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/256+28;
else
wave[i]=(unsigned int)(wavep[i+shiftindex]-127)*35/256+29;
}
else
{
if(((127-wavep[i+shiftindex])*35/256)<128)
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復制代碼

所有資料51hei提供下載:

51單片機簡單示波器.rar (3.55 MB, 下載次數: 331)

ID:162514 · 發表于 2018-5-20 15:22

thank you !

ID:70490 · 發表于 2018-5-20 21:47

正在學習這方面的知識，太好了。謝謝��！

ID:53978 · 發表于 2018-6-7 17:14

電腦不是“大道必成”那個嘛有啥不同的地方阿

ID:343102 · 發表于 2018-6-11 20:52

謝謝分享，下來學習學習

ID:283751 · 發表于 2018-6-11 22:23

非常棒做成示波器雖然不是很直觀

ID:370656 · 發表于 2018-7-20 20:21

51單片機中用12864顯示波形中下面程序什么意思？什么功能？
void ShowData(unsigned char DataType,unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char *DataArray)
{          //列       //頁
unsigned char i,DataLimit=8;
if(DataType == Chrt) // Chrt=1
{
DataLimit = 16;
}
for(i=0;i<(DataLimit<<1);i++)
{
if(i == 0)
{
        SetPos(X<<3,Y); //列左移3位，頁數不變
   }
     else if(i == DataLimit)
   {
      SetPos(X<<3,Y);    //列左移3位，頁數不變
      }
    LCD_Write(*(DataArray+i),LCD_DATA);
}
}

ID:125889 · 發表于 2018-8-29 07:45

正好有學習一下12C5A60S2，下載學習，謝謝樓主分享

ID:392360 · 發表于 2018-9-1 16:29

正好有學習一下12C5A60S2，下載學習，謝謝樓主分享

ID:392859 · 發表于 2018-9-3 12:19

值得學習！��！

ID:325624 · 發表于 2018-9-5 10:05

喜歡玩單片機又不會程序，謝謝啦

ID:247623 · 發表于 2019-1-16 22:35

你看看你的原理圖，LCD12864明明是錯的，還放在那，還有PCB布線圖都沒布好就放出來，不嫌丟人嗎

ID:472919 · 發表于 2019-1-25 18:03

求百度盤鏈接，這個不好下

ID:164963 · 發表于 2019-3-16 13:38

非常好..........................

ID:357045 · 發表于 2019-4-1 14:19

樓主，可以詳細的介紹下Lm393在這示波器的作用與功能嗎？

ID:357045 · 發表于 2019-4-1 14:28

本帖最后由囂張的小胖子于 2019-4-2 10:38 編輯

你好樓主，可以詳細介紹下LM393芯片在這里的功能和原理作用嗎？謝謝。
大佬，你就花花時間幫我解決下這問題，江湖救急�。�

ID:253767 · 發表于 2019-4-3 07:23

thank you !

ID:93248 · 發表于 2019-5-3 17:25

囂張的小胖子發表于 2019-4-1 14:28
你好樓主，可以詳細介紹下LM393芯片在這里的功能和原理作用嗎？謝謝。
大佬，你就花花時間幫我解決下這問 ...

LM393組成遲滯比較器測量小信號頻率，不需要頻率顯示時該部分可以省略

ID:93248 · 發表于 2019-5-3 17:31

yilinghai 發表于 2019-1-16 22:35
你看看你的原理圖，LCD12864明明是錯的，還放在那，還有PCB布線圖都沒布好就放出來，不嫌丟人嗎

這位哥們，請你尊重下別人。從你的回復已經知你的修養了。
1.LCD有錯，請你指出。
2.所畫的PCB用于方便在洞洞板上焊接而已，并非用于生產。沒畫線的和頂層的線都是飛線。

ID:537018 · 發表于 2019-5-13 16:07

長知識

ID:558833 · 發表于 2019-6-12 14:07

正需要這方面的例程，感謝分享。

ID:519003 · 發表于 2019-6-12 14:46

真不錯

ID:56665 · 發表于 2019-6-12 15:41

謝謝分享！

ID:377382 · 發表于 2020-6-10 00:04

謝謝樓主的分享

ID:990594 · 發表于 2021-12-10 16:43

樓主。你好，還有什么比較器可以代替pm393嗎

ID:104480 · 發表于 2022-1-2 22:01

謝謝樓主，剛好想做個示波器，借鑒了

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