基于51單片機的小型示波器開源項目

摘要：今天給大家分享一個基于51單片機的小型示波器開源項目，感興趣的小伙伴可以自己動手試一試。

此示波器的主控是STC8A8K64S4A12，是在B站老劉示波器基礎上的升級版，擴展了測量負電壓的功能，更新了UI設計，同時屏幕升級為1.3寸OLED屏。

原理圖

3D效果圖

實物圖

系統(tǒng)架構

Mini示波器采用了一套成本低廉但又高效的硬件，配合層次化的軟件框架，實現(xiàn)對常規(guī)低頻信號波形的采集、分析、顯示。

硬件部分的主要工作有：電源管理（5V、2.5V、-5V）；對信號的衰減、限幅、偏置。最后將處理好的電壓信號送入MCU的ADC外設，進行數(shù)據(jù)采集。由于ADC外設只能采集正電壓，因此我們通過增加偏置電壓的方式，將負電壓抬高來采集。

軟件部分的主要工作有：底層驅動SDK框架、ADC濾波算法、波形數(shù)據(jù)處理、人機交互界面。SDK提供基本的模塊和外設驅動支持，濾波算法去除噪聲和毛刺，波形處理計算電壓值和頻率，并為波形顯示做準備；人機交互界面提供屏幕顯示（OLED屏）和操作方式（旋鈕和按鍵）。

與原版老劉的對比

這一版本的Mini示波器-Pro，相比于原版對硬件部分做了很大擴展，使其可以測到負電壓。軟件部分修改了有30%，主要是在數(shù)據(jù)處理和UI顯示部分。

需要改進的地方：

1、硬件的性能還沒有全部發(fā)揮出來，測量幅度還可以更高；

2、MCU的性能還沒有榨干，比如沒有用上硬件SPI，提高屏幕刷新率。

總結

1、最一開始設想的方案，是想用上我自己寫的AntOS操作系統(tǒng)，但是初版操作系統(tǒng)為合作式調度，在實際使用的過程中，并沒有達到我的預期效果，所以選擇在老劉示波器的基礎工程上修改和優(yōu)化。

2、硬件設計主要參考了B站唐老師講電賽大佬提供的方案，實際使用的過程中，又微調了一部分，建議大家可以去閱讀一下硬件電路中使用的幾種芯片數(shù)據(jù)手冊，這樣心里更有底，不然遇到問題不好排查。

3、大多數(shù)元器件，我用的都是0603的封裝，這樣可以讓PCB板設計的更小巧更緊湊，但是不好焊接。

4、下一版本，我將使用STC8AxD4作為主控（因為有DMA），軟件上使用我現(xiàn)在編寫AntOS（已支持搶占式調度），進一步提高示波器的性能。

項目獲取

這個開源項目來自B站UP澤文i的獨家投稿，這是一位大三的小伙伴，他自己還寫了一套8051-ELL庫，是根據(jù)新一代增強型8051為內核的MCU，基于keil開發(fā)的軟件包，感興趣的小伙伴可以關注了解一下。

老樣子，此示波器的程序源碼、PCB工程文件，以及說明文檔等資料已上傳至網(wǎng)盤，想深入學習的可以自己下載看一看。

項目地址：https://pan.baidu.com/s/1H8XddVyfuPrLA8vufJ2P8Q

提 取 碼：lqnm

審核編輯 ：李倩