基于stc12c5412ad单片机的简易存储示波器设计

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1、基于STC12C5412AD单片机的简易存储示波器设计摘要：研究了基于单片机的自动量程转换频率计和存储示波器设计，经实验，效果理想，能实现1Hz~50MHz间的频率测量，同时显示信号周期，4档量程（精度），能实现1Hz~15KHz间的信号波形实时显示，采样速率120KHz，存储深度128B，还能对任何红外编码发射器码型进行破解。系统电路如下：此主题相关图片如下：电路工作原理：预分频部分：待测信号从Q9头输入，经C1隔直后一路直接送往单片机做奈氏抽样，另一路则送往与非门U1。R1和R2将U1的输入端偏置在转折特性区的中点，这时U1既作为小信号放大器，又起到整形作用。整形后的信号送往由74H

2、C390构成的10/100分频器，1分频的信号、10分频的信号、100分频的信号分别用U2,U3,U4来选通。为此，要求与非门的输出必须是OC形式的才能构成线与逻辑，本电路采用高速的74HC03，线与后的信号送单片机处理。 软件流程如下：此主题相关图片如下：单片机功能模块设计方法及说明：   频率计模块：本部分全由软件实现，将单片机T0设置为闸门，闸门时间为1S和0.1S，T1设置为外部触发计数器，最高计数值65535，闸门时间内T1的计数值即为信号频率。自动转换量程的实现：采用逐次试探比较算法，即先用高量程测频，若计数值小于某值则向下跳一挡，直到最合适的量程为止。在频率计子循环中不停检

3、测当前读数是否越界，一旦越界立即切换量程，使16位的计数器能在各个频段达到最高的分辨率，并通过T1的溢出中断来判别是否测量的是信号的谐波.频段        分频系数        闸门时间        单位         0.1Hz~50.000K11000.0000mSKHz50.001K~500.00K1100.0000mSKHz500.01K~5.0000M      10100.0000mSMHz5.0001M~50.000M100100.0000mSMHz示波器模块：根据奈氏抽样原理，将连续模拟信号用冲击信号抽样，10位量化得到离散的数字量，存储在RAM中以便分析。这种方

4、法的基础是高速ADC，而STC12C5412AD系列单片机内部就集成有8通道10bit的高速ADC，本设计采用120KHz采样率，据奈氏抽样原理，两倍于信号频率的抽样速度就能从数字量中还原出模拟信号，但为保证还原后的高保真度，本设计采用8倍抽样速率，因此进行波形分析的输入信号的频率不能大于15KHz。同步触发的实现：因为输入信号的频率和相位与显示器扫描信号的相位很少有一致的时候，这样的话前后两帧之间会存在一个相位差，使屏幕上的波形混叠不清，不便于观察和分析。为此，本设计提供了两种同步触发方式，只有满足触发条件时才启动扫描，这样就能保证波形稳定的显示，分别为（1）过零正斜率触发：采用软件算

5、法实现，循环的检测AD值，一旦检测值过零点（AD值=512）而且随后1，2时刻的采样值呈递增趋势（正斜率）就立刻触发扫描。（2）手动单次触发，按下定格键就将此时波形定格下来，适用于杂乱的信号显示。布线方式：由于是高速电路，PCB的布线将严重影响系统性能，因此本设计全采用45度转角，大面积敷铜接地，信号线与功率线分开。如下图此主题相关图片如下：测量结果如下：频率源FS413频率计读数本机读数555时基振荡器1Hz0.001KHz555时基振荡器10Hz0.010KHz555时基振荡器100Hz0.100KHz555时基振荡器1000Hz1.000KHz555时基振荡器10.000KHz10

6、.000KHz555时基振荡器100.000KHz100.00KHz555时基振荡器223.421KHz223.42KHz11.0592MHz晶振11.0591MHz11.059MHz24.0000MHz晶振24.0011MHz24.001MHz48.2450MHz晶振48.2455MHz48.246MHz单片机程序采用C51语言用分块分级模式编写，代码量9176Byte,内存占用82.1%，外存使用256Byte.包含以下几个模块：1.   Menu.C                 （菜单模块）2.   Freqen.c                (频率计模块)3.   Dis

7、_Wave.C              （示波器模块）4.   PWM.C                  (PWM分析模块)5.   STC12C5412AD_DRIVER.C  (单片机附加功能驱动)6.   LCD12864_Driver_New.C   (液晶显示器驱动)7.Lib.C                   （汉字库）