基于單片機的簡易示波器設計
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dat = dat>>2 |
y = 7 |
dat >= 8 ? |
dat = dat – 8; y--; |
y == 1 ? |
dat > 7 ? |
dat = 7 ; |
dat = 0x80 >> dat |
write_add(y,x) ; |
write_data(dat) ; |
否 |
否 |
否 |
圖4數據還原成波形上點的程序流程圖
1.2.4、ADC采樣頻率控制
ADC的采樣頻率在上文已有提及，ADC中斷的計算公式為：,通過ATmega16的特殊功能寄存器TCCR0的低3位CS02,CS01,CS00的設置就可以改變的頻率，再把TCNT0設置成不同的數值就可以得到這個系統所需要的各個采樣頻率值了。表1中的數據是通過上面的公式計算出來的數據再經實際的系統調試并修正后的數據。
表1采樣頻率的設置
采樣頻率(KHz) | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 | 0.2 | 0.1 | 0.05 | 0.0033 |
TCCR0 | 0x02 | 0x02 | 0x02 | 0x02 | 0x02 | 0x03 | 0x03 | 0x04 | 0x04 | 0x05 | 0x05 | 0x05 |
TCNT0 | 250 | 235 | 204 | 149 | 42 | 189 | 123 | 188 | 89 | 169 | 89 | 4 |
2、系統性能指標及誤差
2.1、系統性能指標
系統主要性能指標見表2所示。
表2系統主要性能指標
系統工作電壓 | +5V及-5V電源 |
頻率測量范圍 | 0.33Hz ~ 3KHz |
電壓測量范圍 | 10mV ~ 2V |
2.2、系統誤差
系統的誤差主要出在信號調理電路，因為模擬開關有一定的內阻約為80Ω對調理電路的放大倍數會造成一定的影響。通過1.1中的計算公式計算出來的電阻值在實際中不存在，通過幾個電阻串聯來實現也還是會有一定的誤差。平衡電阻R3是固定的在R1，R2發生變化的時候，平衡電阻可能就不能平衡也會給運算放大器引入一定的誤差。
2.3、可以改進的地方
系統可以進一步改進的地方在于信號調理電路，可以通過選擇性能更好的模擬開關和運算放大器，更合理的選擇電阻這樣就可以提高信號調理電路的放大的準確度。使整個系統的性能得以進一步改善。
2.4、系統實際工作情況
LCD顯示的信息分別有，波形圖像，在波形的上面是橫軸的標尺，在屏幕的右邊為系統的運行狀態（Run / Stop）,Time為整個波形框的時間長度，Volt-為電壓檔，在波形框與信息框之間有個小點為信號的觸發電平。信號的頻率=波形框中信號的周期數/Time。
3、結論
用這種方法可以實現一個簡易的示波器，整個系統結構簡單，清晰。充分利用了AVR單片機內部資源使系統電路得以簡單化，就連系統的工作時鐘也是AVR內部自帶的。通過測試該系統在測量頻率方向的誤差很小，可以用來比較準確的測量測試信號的頻率。
[參考文獻]
[1]劉海成. AVR單片機原理及測控工程應用[M]北京：北京航空航天大學出版社，2008.3.
[2]高吉祥.全國大學生電子設計競賽培訓系列教程[M]北京：電子工業出版社，2007.6.
[3]劉祖剛.模擬電路分析與設計基礎[M]北京：機械工業出版社，2007.10.
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