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基于单片机的数字示波器仿真设计(#0068)


功能描述

1、采用51单片机作为主控芯片;
2、采用12864液晶显示波形;
3、采用Proteus信号发生器作为输入,频率/波形可控;
4、采用ADC0808模数转换;
5、支持方波、锯齿波、三角波、正弦波;
6、按键可调节:X轴位置、观测幅值;

仿真设计

采用Proteus作为仿真设计工具。Proteus是一款著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。

基于单片机的数字示波器仿真设计(#0068)_引脚

单片机管脚说明:

P0端口(P0.0-P0.7):P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,每个引脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

P1端口(P1.0-P1.7):P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高电平,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。

P2端口(P2.0-P2.7):P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口,用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3端口(P3.0-P3.7):P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入端时,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

VCC(40):供电电压,其工作电压为5V。
GND(20):接地。

RST(9):复位输入。在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引脚时,将使单片机复位,只要这个引脚保持高电平,51芯片便循环复位。复位后P3.0-P3.7口均置1,引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM有所影响。

ALE/PROG (30):当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地低位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如果想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,则置位无效。

PSEN(29):外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间,每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。

XTAL1(19):来自反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2(18):来自反向振荡器的输出。

EA/VPP(31):当EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,EA将内部锁定为RESET;当EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V的编程电源(VPP)。

主程序设计

void main()
{
    unsigned int r,j,q,k;
    unsigned int Xaxis =0;
    unsigned int Yaxis = 1;
    unsigned char l;
    unsigned char d1,d2,d3,d4,d5;
    CleanScreen();
    InitLCM();
	  LCMCSControl(2);
	  l=0xb8;
	  for(k=0;k<4;k++,l=l+0x02)         //首先显示右侧的提示
	  {
	    ye=l;
	    lei=0x70;
	    for(r=0;r<16;r++)
      {
        shu=FrameData[2*r+1+32*k];
	      LCMView();
	      lei++;
	    }
	    ye=l+0x01;
	    lei=0x70;
	    for(r=0;r<16;r++)
      { 
        shu=FrameData[2*r+32*k];
	      LCMView();
	      lei++;
	    }
	}
  while(1)
  {
    while(X2==0)      //调节X轴
    {
      while(X2==0);
      Xaxis = Xaxis + 1;
    }
    while(X1==0)
    {
      while(X1==0);
      if(Xaxis!=0) 
      {
        Xaxis = Xaxis - 1;
      }
    }
    while(Y1==0)     //调节Y轴
    {
      while(Y1==0);
      Yaxis = Yaxis + 1;
    }
    while(Y2==0)
    {
      while(Y2==0);
      if(Yaxis!=1) 
      {
        Yaxis=Yaxis-1;
      }
    }
    for(j=0;j<90;j++) //AD采样最大值
    {
      ADCChage();
      ADViewdata[j]=ADdata;
      if(ADViewdata[j]>ADViewdata[91])
      {
        ADViewdata[91]=ADViewdata[j];
      }
      Delay50us(Xaxis);
    }
    while(ADdata!=ADViewdata[91])    //如果采集值不相等,则继续
    {
      ADCChage();
    }
    for(j=0;j<90;j++)      //连续采样90次
    {
       ADCChage();
       ADViewdata[j]=ADdata; 
       Delay50us(Xaxis);
    }
    lei=0x41;
    for(r=0,j=0;r<90;r++,j++)
	  {
   	  if(j<63)
      { 
        Ldata=1;
      }
	    if(j==63)
      { 
        lei=0x40;
      }
	    if(j>=63)
      {
        Ldata=2;
      }
	    RefreshLCM();     //刷新当前显示
	    if(ADViewdata[j>=127])//正电压
	    {                             
        ADdata=(ADViewdata[j]-127)*0.196/Yaxis;  //计算电压值
        if(ADdata<=7)       
        {
          ye=0xbb;
          shu=(0x80>>ADdata);
        }
	      else if(ADdata<=15) 
        {
          ye=0xba;
          shu=(0x80>>(ADdata-8));
        }
        else if(ADdata<=23)
        {
          ye=0xb9;
          shu=(0x80>>(ADdata-16));
         }
        else if(ADdata<=31) 
        {
          ye=0xb9;
          shu=(0x80>>(ADdata-24));
        }
  	  }
	    if(ADViewdata[j]<127)     //负电压
	    {
	        ADdata=(127-ADViewdata[j])*0.196/Yaxis;    //计算电压值
          if(ADdata<=7)
          {
              ye=0xbc;
              shu=(0x01<<(ADdata));
          }
          else if(ADdata<=15)
          {
              ye=0xbd;
              shu=(0x01<<(ADdata-8));
          }
          else if(ADdata<=23) 
          {
              ye=0xbe;
              shu=(0x01<<(ADdata-16));
          }
	        else if(ADdata<=31)
          {
              ye=0xbe;
              shu=(0x01<<(ADdata-24));
          }
	    }
      if(r==0)//判断正负
	    {
	      d1=shu;
	      d2=ye;
	     }
	     if(r!=0)
	    {
	      d3=shu;
	      d4=ye;
	      if(ye==d2)  //如果相等,则判断是否显示完成
	      {
	        if(shu>d1)
	        {
	          d5=shu;
	          d5=d5>>1;
	          while(d5!=d1)
	          {
              d5=d5>>1;
	            shu=shu|(shu>>1);
            }
	        }
	        if(shu<d1)
	        {
	          d5=shu;
	          d5=d5<<1;
	          while(d5!=d1)
	         {
              d5=d5<<1;
              shu=shu|(shu<<1);
           } 
	        }
	      }
        if(ye<d2)
	      {  
	        for(q=0;q<7;q++) 
	        {
		        shu=shu|(shu<<1);
		      } 
		    LCMView();
	 	    ye++;
		    while(ye<d2) 
        {
          shu=0xff;
          LCMView();
          ye++;
        }
		    if(ye==d2)
        {
		        shu=0x01;
					  if(shu<d1)
	          {
	            d5=shu;
	            d5=d5<<1;
	            while(d5!=d1)
	            {
                d5=d5<<1;
                shu=shu|(shu<<1);
               } 
	           }
					  }
        }
	      if(ye>d2)
	      {
	        for(q=0;q<7;q++) 
	        {
		        shu=shu|(shu>>1);
		      }
		    LCMView();
	 	    ye--;
		    while(ye>d2) {shu=0xff,LCMView(),ye--;}
		    if(ye==d2)
        {
		        shu=0x80;
					  if(shu>d1)
	          {
	            d5=shu;
	            d5=d5>>1;
	            while(d5!=d1)
	            {
                d5=d5>>1;
                shu=shu|(shu>>1);
               } 
	           }
				} 
      }
	  }
	  if(r!=0)
	  {
	    d1=d3;
	    d2=d4;
	  }
    LCMView();
    if(lei!=0x7f)
    {
      lei++;
    }
   }
	}
}

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