給你一個單片機，你能造出一個示波器嗎？

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1、信號調(diào)理電路

信號調(diào)理電路要完成的功能是：程控放大，疊加直流分量。程控放大的作用是：當輸入信號的幅度很小的時候就需要對輸入信號進行放大，使得被測信號可以在LCD上盡可能清楚的顯示出來。疊加直流分量的作用是：ATmega16自帶的A/D是單電源的，沒辦法輸入負壓而待測信號又往往有負壓。這時候就需要這樣一個電路，可以把負壓抬高到0電平以上。

圖2信號調(diào)理電路原理圖

R1，R2分別由一個模擬開關(guān)CD4051來連接不同的電阻，不同的R1，R2通過公式：這樣就可以實現(xiàn)程控放大功能了?？烧{(diào)電阻R9用來設(shè)置信號調(diào)理電路加入的直流分量的大小。放大后的信號和直流分量最后由U3模擬加法器疊加后輸出。

輸入信號與輸出信號的關(guān)系：只要R4、R6、R7的阻值相同，調(diào)理電路輸入與輸出的關(guān)系簡化為：。

Ux為U3的輸出電壓，輸出電壓的電壓值與可調(diào)電阻R9中間抽頭的電壓一至。

1.2、主控芯片軟件設(shè)計

這個系統(tǒng)的主控芯片選擇的是，Atmel公司的AVR系列單片機ATmega16，最高可達到16MPIS指令速度。ATmega16有16K的flash， 1K的SRAM， 512 B的EEPROM，單片機內(nèi)部自帶一個10 bits精度的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)建采樣/保持電路。ADC的時鐘是可編程的，在這個設(shè)計中為了太到最高的采樣頻率100KHz ADC的時鐘設(shè)置為2MHz。ADC的觸發(fā)源選擇為定時器/計數(shù)器0溢出，ATmega16的定時器的時鐘源也是可編程的。這樣就可以通過控制定時器/計數(shù)器0溢出中斷頻率來控制ADC的采樣頻率。

圖3簡易示波器系統(tǒng)程序流程圖

1.2.1、鍵盤功能

在這個系統(tǒng)中設(shè)置了7個按鈕分別為：運行與停止，放大倍數(shù)增大，放大倍數(shù)減小，采樣頻率增大，采樣頻率減小，觸發(fā)電平上移，觸發(fā)電平下移。

運行與停止鍵：是通過開啟和關(guān)閉ATmega16 ADC轉(zhuǎn)換完畢中斷的方式來實現(xiàn)的。

放大倍數(shù)的增大與減?。菏峭ㄟ^ATmega16控制模擬開關(guān)CD4051來實現(xiàn)放大倍數(shù)的數(shù)字化控制。CD4051為8通道的模擬開關(guān)，所以程控放大器可以有8檔。

采樣頻率的增大與減?。菏峭ㄟ^控制ATmega16的定時器0的時鐘源及定時器的初始值來實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的各個采樣頻率。定時器0的中斷頻率就等于ADC的采樣頻率。

觸發(fā)電平的上移與下移：是通過對采樣來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字觸發(fā)時，當數(shù)據(jù)的二進制值在增加的過程中某個數(shù)據(jù)的大小剛好與數(shù)字觸發(fā)的二進制數(shù)值一樣，在此以后的波形數(shù)據(jù)才存入顯示RAM中。

當這7個按鍵中的某一個被觸發(fā)，都會置位相應(yīng)的標志位，以便刷新LCD液晶屏上相應(yīng)的顯示信息。

1.2.3、數(shù)字觸發(fā)功能

如何實現(xiàn)觸發(fā)呢？用硬件來完成的話又會增加系統(tǒng)硬件電路的復(fù)雜度，我就想了一個辦法，有軟件的方式來實現(xiàn)觸發(fā)的功能。實現(xiàn)的過程如下：

for (ik=0;ik<500;ik++){

if (k0_ram){

if (box_buff[ik] < trigger) {

kk_ram = 1 ;

}

if (kk_ram){

if ((box_buff[ik] >= trigger) & (ik < 402)){

en_ram = 1 ;

k0_ram = 0 ;

kk_ram = 0 ;

}}}

if (en_ram){

boxing[adc_data]=box_buff[ik] ;

adc_data++ ;

if (adc_data > 96){

adc_data = 0x00 ;

en_ram = 0 ;

}}}

trigger的大小可以通過觸發(fā)電平上移與觸發(fā)電平下移按鍵來設(shè)置它的大小。