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标题: 轻松打造一款“Arduino简易示波器” [打印本页]

作者: 刘登辉 时间: 2015-5-17 23:36
标题: 轻松打造一款“Arduino简易示波器”
示波器: 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
对于电子爱好者来说，来一件称心的工具比一身比较哇塞的衣服要使心里畅快的多。
下面就请大家准备好一颗积极的心，一双神奇的手，来打造一款属于自己的简易示波器吧！

作者: 刘登辉 时间: 2015-5-17 23:39
本帖最后由刘登辉于 2015-5-18 20:21 编辑

[attach]3159[/attach][attach]3162[/attach]

主要参数：       频率响应：  10Hz-50KHz
电       源：  5V
LCD液晶屏： 128x64（ST7920）
测量显示区：96x64
信息显示区：32x64，显示测试信号的频率、Vpp等内容
同步方式：上升沿触发
扫描速度：0.02ms/div~10ms/div,按1-2-5进位分九档
Hold 功  能：冻结显示波形和参数
二、基础试验

   使用Arduino 做项目的最大优势就是其丰富的资源，同时也不需要了解太多单片机的知识。我下面的制作就利用了一个LCD的资源库u8glib，使得编程变得简单多了，不然LCD的驱动会花费你好多时间。
   u8glib 下载：[attach]3160[/attach][attach]3160[/attach]下面是我先用Arduino UNO搭建的试验电路，LCD使用ST7920控制的12864液晶屏。

[attach]3161[/attach]只要输入法下列代码，编译下载后就能实现数字示波器的基本功能了，是不是很简单？

#include <U8glib.h> //声明库
U8GLIB_ST7920_128X64_4X u8g(13, 12, 11); // 声明液晶屏 SPI Com: SCK =13, MOSI = 12, CS = 11
int x,y; //绘点坐标
int Buffer[128]; //缓存值储存数组
void setup( ) { }
//采样
void sample( )
{
for(x = 0;x < 128;x++)
Buffer[x] = analogRead(A0); //信号采样
for(x = 0;x < 128;x++)
Buffer[x] = 63-(Buffer[x]>>4); //计算纵坐标值
}
//显示
void draw( )
{
for(x = 0;x < 127;x++)
u8g.drawLine(x,Buffer[x],x,Buffer[x+1]); //画相邻两点连线
u8g.drawLine(64,0,64,63); // 画坐标轴
u8g.drawLine(0,32,128,32);
for(x=0;x<128;x+=8) //画坐标轴刻度
u8g.drawLine(x,31,x,33);
for(x=0;x<64;x+=8)
u8g.drawLine(63,x,65,x);
u8g.drawFrame(0,0,128,64); //画边框
}
void loop( )
{
sample(); //采样
u8g.firstPage(); //清屏
do draw( ); //显示
while( u8g.nextPage( ));
}

复制代码

显示效果：

[attach]3163[/attach]
[attach]3164[/attach]
利用这个试验电路，我测量了Arduino 直接使用analogRead() 函数完成一次数模转换的时间约为111微秒，转换速度很慢，因此其带宽只有1KHz多点，接下来的首要任务就是提高数模转换速度，同时增加其它功能。

三、最新程序
      下面是最新的源代码，使用时请保留我的开机LOGO，呵呵。

[attach]3165[/attach]

上述程序ADC使用片内1.1V基准电压，如果要使用片外5V基准电压，应将程序中
      ADMUX=0xe0; 改为：ADMUX=0x60;
      Vpp=(V_max-V_min)*1.1/255;改为： Vpp=(V_max-V_min)*5/255;

四、整机制作

   上面做试验用的是Arduino UNO，实际制作时使用Arduino PRO mini，这样才能有小体积。

      电路图：

[attach]3166[/attach]

主要元器件清单：
      名称                                                          数量
   Arduino　PRO mini                                     1
      LCD12864液晶屏（ST7920）                      1
      电解电容器（100μ 25V）                            1
      电位器（50k）                                           1
      洞洞板                                                          2
      按钮开关                                                    3
      电源开关                                                    1
      电池盒（配7号充电电池）                         1
      机壳                                                             1

1、焊接Arduino　PRO  mini 插针。

[attach]3167[/attach]

[attach]3168[/attach]

2、焊接电路板元件
[attach]3169[/attach]

[attach]3170[/attach]

3、制作LCD洞洞板
[attach]3171[/attach]

[attach]3172[/attach]

4、组装电路板

[attach]3174[/attach]

[attach]3173[/attach]

5、制作机壳
   我用了一个充电宝的塑料包装盒改制机壳，在相应的地方打上孔。
[attach]3177[/attach]

6、总装
   将电路板装入机壳，用厚点的白纸做一个面板，贴在前面板内侧。
[attach]3178[/attach]

[attach]3178[/attach]

[attach]3179[/attach]

[attach]3180[/attach]

[attach]3181[/attach]

[attach]3182[/attach]

[attach]3183[/attach]

五、程序下载与测试

   由于 Arduino PRO mini 不自带USB转串口的电路，所以要通过一根USB转串口的下载线才能下载程序。
   示波器的调试很简单，只要调节50k电位器使水平扫描线居中即可。
   我用一台信号发生器作信号源。

[attach]3184[/attach]

[attach]3185[/attach]

[attach]3186[/attach]

几点说明

      1、这是一个最简单的数字示波器，可以在此基础上进一步完善；
      2、大家可能注意到我没有使用 I/O端口0-7，这正好是AVR单片机的一个8位并口，这是我为后续升级准备的，在使用专用ADC芯片的时候它可以作为数据输入，如果大家对这个示波器感兴趣，以后我会考虑升级；
   3、作品完成得比较仓促，有什么缺陷和不足的地方，请大家指教，你制作中有什么问题也可以在这里交流。
     谢谢大家！

转自arduino论坛

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