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(shù)據(jù)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(shù)值就可以得到這個系統(tǒng)所需要的各個采樣頻率值了。表1中的數(shù)據(jù)是通過上面的公式計算出來的數(shù)據(jù)再經(jīng)實際的系統(tǒng)調試并修正后的數(shù)據(jù)。
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(tǒng)性能指標及誤差
2.1、系統(tǒng)性能指標
系統(tǒng)主要性能指標見表2所示。
表2系統(tǒng)主要性能指標
系統(tǒng)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(tǒng)誤差
系統(tǒng)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(shù)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(lián)來實現(xiàn)也還是會有一定的誤差。平衡電阻R3是固定的在R1，R2發(fā)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(tǒng)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(tǒng)的性能得以進一步改善。
2.4、系統(tǒng)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(tǒng)的運行狀態(tài)（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(fā)電平。信號的頻率=波形框中信號的周期數(shù)/Time。
3、結論
用這種方法可以實現(xiàn)一個簡易的示波器，整個系統(tǒng)結構簡單，清晰。充分利用了AVR單片機內部資源使系統(tǒng)電路得以簡單化，就連系統(tǒng)的工作時鐘也是AVR內部自帶的。通過測試該系統(tǒng)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(yè)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(yè)出版社，2007.10.
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