基于STC8A8K64S4A12制作一個(gè)示波器

摘要：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(cè)量負(fù)電壓的功能，更新了UI設(shè)計(jì)，屏幕升級(jí)為1.3寸OLED屏。

原理圖

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(cè)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(cè)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，是想用上我寫的AntOS操作系統(tǒng)的，但是初版操作系統(tǒng)，為合作式調(diào)度，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://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。

審核編輯：劉清