基于51單片機(jī)的小型示波器開源項(xiàng)目

摘要：今天給大家分享一個(gè)基于51單片機(jī)的小型示波器開源項(xiàng)目，感興趣的小伙伴可以自己動(dòng)手試一試。

此示波器的主控是STC8A8K64S4A12，是在B站老劉示波器基礎(chǔ)上的升級(jí)版，擴(kuò)展了測量負(fù)電壓的功能，更新了UI設(shè)計(jì)，同時(shí)屏幕升級(jí)為1.3寸OLED屏。

原理圖

3D效果圖

實(shí)物圖

系統(tǒng)架構(gòu)

Mini示波器采用了一套成本低廉但又高效的硬件，配合層次化的軟件框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)低頻信號(hào)波形的采集、分析、顯示。

硬件部分的主要工作有：電源管理（5V、2.5V、-5V）；對(duì)信號(hào)的衰減、限幅、偏置。最后將處理好的電壓信號(hào)送入MCU的ADC外設(shè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由于ADC外設(shè)只能采集正電壓，因此我們通過增加偏置電壓的方式，將負(fù)電壓抬高來采集。

軟件部分的主要工作有：底層驅(qū)動(dòng)SDK框架、ADC濾波算法、波形數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互界面。SDK提供基本的模塊和外設(shè)驅(qū)動(dòng)支持，濾波算法去除噪聲和毛刺，波形處理計(jì)算電壓值和頻率，并為波形顯示做準(zhǔn)備；人機(jī)交互界面提供屏幕顯示（OLED屏）和操作方式（旋鈕和按鍵）。

與原版老劉的對(duì)比

這一版本的Mini示波器-Pro，相比于原版對(duì)硬件部分做了很大擴(kuò)展，使其可以測到負(fù)電壓。軟件部分修改了有30%，主要是在數(shù)據(jù)處理和UI顯示部分。

需要改進(jìn)的地方：

1、硬件的性能還沒有全部發(fā)揮出來，測量幅度還可以更高；

2、MCU的性能還沒有榨干，比如沒有用上硬件SPI，提高屏幕刷新率。

總結(jié)

1、最一開始設(shè)想的方案，是想用上我自己寫的AntOS操作系統(tǒng)，但是初版操作系統(tǒng)為合作式調(diào)度，在實(shí)際使用的過程中，并沒有達(dá)到我的預(yù)期效果，所以選擇在老劉示波器的基礎(chǔ)工程上修改和優(yōu)化。

2、硬件設(shè)計(jì)主要參考了B站唐老師講電賽大佬提供的方案，實(shí)際使用的過程中，又微調(diào)了一部分，建議大家可以去閱讀一下硬件電路中使用的幾種芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，這樣心里更有底，不然遇到問題不好排查。

3、大多數(shù)元器件，我用的都是0603的封裝，這樣可以讓PCB板設(shè)計(jì)的更小巧更緊湊，但是不好焊接。

4、下一版本，我將使用STC8AxD4作為主控（因?yàn)橛?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/dma/" target="_blank">DMA），軟件上使用我現(xiàn)在編寫AntOS（已支持搶占式調(diào)度），進(jìn)一步提高示波器的性能。

項(xiàng)目獲取

這個(gè)開源項(xiàng)目來自B站UP澤文i的獨(dú)家投稿，這是一位大三的小伙伴，他自己還寫了一套8051-ELL庫，是根據(jù)新一代增強(qiáng)型8051為內(nèi)核的MCU，基于keil開發(fā)的軟件包，感興趣的小伙伴可以關(guān)注了解一下。

老樣子，此示波器的程序源碼、PCB工程文件，以及說明文檔等資料已上傳至網(wǎng)盤，想深入學(xué)習(xí)的可以自己下載看一看。

項(xiàng)目地址：https://pan.baidu.com/s/1H8XddVyfuPrLA8vufJ2P8Q

提 取 碼：lqnm

審核編輯 ：李倩