自动化毕业论文基于双MCU的数字示波器.doc

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1、武汉纺织大学基于双MCU的数字示波器 班级：自动化0821 学号: 0814771030姓名：刘 海 摘 要数字示波器与传统的模拟示波器在工作方式上，区别很大，它是由高速A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，然后送给单片机、DSP、ARM等高速微型处理器，微处理器经过通过计算，重新在液晶屏绘出波形图，以便于我们进行观测。它一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。 近年来，由于集成电子技术的迅速发展，A/D转换芯片的转换速度得到大幅度提高，高速A/D转换器的价格也日趋下降，这样使得数字示波器在性价比上，也得到巨大的提升。如今市场上

2、有很多数字示波器已经做成手持式的，较小的体积，携带非常方便，而且其性能也是非常强大，可以达到100MHz的采样频率，可以满足绝大部分用户的需求。而且现在的数字示波器可以很容易的观测到频率很低的信号图像，这是模拟示波器所不能实现的（模拟示波器在测量频率很低的信号时，只能看到一个点在移动，无法看到整个波形变化）。本数字示波器采用比较常用的高性价比芯片，采样频率与市场上的数字示波器相比，低了很多，但用于平时的常用电路检测，音频电压测试等还是够用的。该示波器采用的新一代的增强型8051单片机STC12C5A60S2作为微处理器，其运算速度是普通8051单片机的812倍，且指令系统与传统8051单片机完

3、全兼容，使用该款单片机能够使该数字示波器的采样频率更上一个台阶。基于A/D转换芯片的价格与电路设计的简便，我选择了TLC0820这款高速A/D转换芯片，TLC0820是一款经过改进的高速8位并行模数转换器，该芯片的A/D转换时间典型值为1.6s，最大2.5s，之所以选择这款，最主要的原因是该器件无需外部时钟和附加元件，这样使得外部电路简单很多。ABSTRACT目 录1示波器的整体介绍11.1 模拟示波管示波器的介绍41.2 数字示波器的介绍71.3 数字示波器与模拟示波器的优缺点72 硬件电路设计2521 单片机选型2722 程控放大电路2723 AD转换电路2724 两单片机之间的通讯电路2

4、725 单片机外部输入电路2726 液晶显示屏驱动电路2727 其它部分电路2728 原理图与PCB图273MCU软件设计2521 程序流程图2722 单片机程序源代码271 示波器的整体介绍11 示波器的工作原理 1.1.1 模拟示波管示波器的介绍模拟示波器利用狭窄的、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。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。 从下面的示波管结构图可以看出，只要控制X

5、轴偏转板和Y轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。我们知道，一个电子信号是时间的函数f(t)，它随时间的变化而变化。因此，只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。 1.1.2 数字示波器的介绍 数字示波器是一款用于显示被测量的瞬时值轨迹变化情况的仪器，它是带数据记录功能的示波器。它一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。数字示波器首先对模拟信号进行高速采样获得相应的数字数据并存储。用数字信号处理技术对采样得到的数

6、字信号进行相关处理与运算，从而获得所需的各种信号参数(包括可能需要使用万用表测试的一些元器件电气参数)。根据得到的信号参数绘制信号波形， 并可对被测信号进行实时的、瞬态的分析，以方便用户了解信号质量，快速准确地进行故障的诊断。测量开始时，操作者可通过中文界面选定测量类型(波形测量、元件测量)、测量参数(频率/周期、有效值、电阻阻值、二极管通断等)及测量范围(可选自动设置，由仪器自动设置最佳范围) ；微处理器自动将测量设置解释到采样电路，并启动数据采集；采集完成后，由微处理器对采样数据按测量设置进行处理，提取所需要的测量参数，并将结果送显示部件。如果需要，用户可选择自动测试方式：微处理器在分析首

7、次采样得到的数据后会根据具体情况调整、修改测量设置，并重新采样。在经过几次这样的“采样-分析-调整-重采样”循环后，示波表即可完成即触即测功能，而无须人工调换量程，便于手持操作。 数字示波器采样一般都是采用8位的高速的AD转换器，相对于其他设备，其AD采集的精度的确非常低，不过对于一般用户来说，用来分辨电压变化波形还是足够的。不过数字示波器的AD芯片对AD转换速度要求非常高，这样才能显示出高频的信号的波形。1.3 数字示波器与模拟示波器的优缺点 近些年，随着数字电子技术的迅猛发展，数字示波器的性能也得到非常大的提高。在很多性能方面，数字示波器的优势是不言而喻的。数字示波器的优点：1、 体积小，

8、便于携带，方便现场测试。2、 数字示波器一般采用液晶屏作为显示器，功耗低，价格便宜。3、 具有自动测量功能，便于快速调节。4、 具有信号存储功能。5、 可以显示频率很低信号的波形，而模拟示波器只能看到一个点在移动，看不出完整波形情况。数字示波器虽然好用，但也有些其不尽人意的地方。由于数字示波器所显示的波形并非原始信号的波形，而是通过AD转换后产生的数字信号送给MCU，通过MCU强大的计算能力，在液晶屏上重新模拟出波形。所以从其基本原理上就可以看出，数字示波器的实时性是比较差的。相对于后起之秀数字示波器，传统模拟示波器的某些特点，是数字示波器所不具备的。模拟示波器优点：1、 垂直分辨率高，连续而

9、且无限级，数字示波器分辨率一般只有8为至10为。2、 数据更新，每秒捕捉几十万波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。3、 实时宽带和事实显示，连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。 当然模拟示波器的缺点也是显而易见的，一般模拟示波器价格较贵，体积较大，且机内有用于电子加速的高压电，安全性差。2 硬件电路设计 对于示波器而言，硬件设计至关重要，它直接决定了示波器测量的精度，和最大采样速度。要想更好的还原出真实波形，示波器的数据处理量是比较大的，而且对处理速度也有很高的要求，所以该示波器采用“双核”结构，两片新型高速单片机协同工

10、作，MCU1用于AD转换，频率测量，MCU2用于数据处理，彩色液晶屏控制。按键、编码器等输入部分由两片单片机共同完成的，两片单片机通过对一片双端口RAM的读写，进行高速通讯。 目标信号从探头输入，进入程控放大（衰减）电路进行放大（衰减），放大（衰减）后的信号一路被送入高速AD转换器，进行AD转换，转换后的数据存入双端口RAM，并通知MCU2取数据；另一路直接送入MCU1的计数器引脚，进行频率测量，测量结果写入双端口RAM的特殊地址区。MCU2接到数据已更新的通知后，立马从双端口RAM中读出数据，经过数据处理后，在液晶屏上显示波形、频率和电压等信息。同时MCU1通过对两个旋转编码器的信号采集，从

11、而确定扫描周期和垂直灵敏度。系统框图如下：程控电路AD转换频率测量MCU1探头双端口RAMMCU2彩色液晶屏21 单片机选型2.1.1 STC12C5A60S2单片机简介STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒),针对电机控制，强干扰场合。1.增型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512.工作电压：STC12C5A60S2系列工作

12、电压：5.5V - 3.5V（5V单片机）STC12LE5A60S2 系列工作电压：3.6V - 2.2V（3V单片机）3.工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz4.用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节5.片上集成1280字节RAM6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA7.ISP（在系统可

13、编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数即可完成一片8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)9.看门狗10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.33V，误差为5%,3.3V单片机为1.31V，误差为3%12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为5%到10%以内)用户在下载用户程序时可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时 钟常温下内部R/C

14、振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz 17MHz 3.3V单片机为：8MHz 12MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准13.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器14.3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟,独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟15. 外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，

15、Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2), CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)16. PWM(2路）/ PCA（可编程计数器阵列,2路）-也可用来当2路D/A使用-也可用来再实现2个定时器-也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)17.A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或P

16、CA软件实现多串口19.STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)20.工作温度范围：-40 +85(工业级)/0 75(商业级)21.封装：LQFP-48, LQFP-44, PDIP-40, PLCC-44, QFN-40，I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口,还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。2.1.2 STC12C5A60S2系列单片机管脚图STC12C5A60

17、S2系列(有第二串口,有A/D转换,有PWM/PCA功能，有内部EEPROM)STC12C5A60AD系列(无第二串口,有A/D转换,有PWM/PCA功能，有内部EEPROM)STC12C5A60PWM/CCP系列(无第二串口,无A/D转换,有PWM/CCP功能，有内部EEPROM)STC MCU 由P4SW寄存器设置(NA/P4.4，ALE/P4.5，EX_LVD/P4.6)三个端口的第二功能Mnemonic Add Name 7654P4SW BBH Port-4 switch LVD_P4.6 ALE_P4.5 NA_P4.4 3210Reset Valuex000,00x0STC NA

18、/P4.4: 0,复位后P4SW.4=0,NA/P4.4脚是弱上拉，无任何功能 1,通过设置P4SW.4=1,将NA/P4.4脚设置成I/O口(P4.4)ALE/P4.5: 0,复位后P4SW.5=0,ALE/P4.5脚是ALE信号,只有在用MOVX指令访问片外扩展器件时才有信号输􀠀􂨀1,通过设置P4SW.5=1,将ALE/P4.5脚设置成I/O口(P4.5)EX_LVD/P4.6:0,复位后P4SW.6=0,EX_LVD/P4.6是外部低压检测脚,可使用查询方式或设置成中断来检测1,通过设置P4SW.6=1,将EX_LVD/P4.6脚设置成I/O口(P4.

19、6)在ISP烧录程序时设置RST/P4.7的第二功能RST/P4.7在ISP烧录程序时选择是复位脚还是P4.7口，如设置成P4.7口，必须使用外部时钟。由AUXR1寄存器设置(PCA/PWM/SPI/UART2)是在P1口还是在P4口Mnemonic Add Name 76543AUXR1 A2H Auxiliary register PCA_P4SPI_P4S2_P4GF2210Reset ValueADRJDPSx000,00x0PCA_P4: 0,复位后AUXR1.6=0,PCA/PWM在P1口 1,通过设置AUXR1.6=1,将PCA/PWM从P1口切换到P4口SPI_P4: 0,复位

20、后AUXR1.5=0,SPI在P1口 1,通过设置AUXR1.5=1,将SPI从P1口切换到P4口S2_P4: 0,复位后AUXR1.4=0,UART2/串口2在P1口(仅针对双串口单片机有效) 1,通过设置AUXR1.4=1，将UART2/串口2从P1口切换到P4口(仅针对双串口单片机有效)2.1.3 STC12C5A60S2系列单片机的内部结构STC12C5A60S2系列单片机的内部结构框图如下图所示。STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA

21、、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。22 程控放大电路该部分电路采用模拟开关芯片CD4051来控制通道的选择，通过选择不同的通道，改变接入运算放大电路的反馈电阻的阻值，从而改变运算放大电路的放大衰减倍数，以便把输入电压调整到适合AD转换芯片采集的范围。CD4051它允许双向使用，即可用多到一的切换输出，也可用于一到多的输出切换。由于多路开关的导通电阻Ron比机械开关大得多，对控制增益放大的增益影响较明显，所以在反馈电阻计算式时要考虑CD4051的导通电阻。经实际测试当Vdd=5

22、V，Vee=0V时，CD4051的Ron=280。该部分电路中运算放大器选用较为常见得LF353，该运算放大器最大双电源电压：18V ，由于AD转换器的输入电压范围为05V，故这里采用双电源电压：18V。从上面的电路图，我们可以看出： 一级放大输出电压 Uo1=Rf(Vdd/Rw2-Ui/R3)；Rf=Ron+R?； 其中Ui为输入电压，R?为CD4051所选通道电阻。 二级放大输出电压Uo2=R5(Vcc/Rw2-Uo1/R4)；22 AD转换电路 该部分电路的AD转换芯片为TLC0820，单片机采用片外寻址的方式对其操作，这样使得程序变得非常简单，仅仅只需一条片外寻址指令就可读出AD转换结

23、果，同样启动AD转换也只需一条片外寻址指令。芯片简介：TLC0820是德州仪器公司（TI）推出的，采用先进LinCMOS工艺制造的8位A/D转换器，它由2个4位的闪速（FLASH）转换器，1个4位的数模转换器，1个计算误差放大器，控制逻辑电路和结果锁存电路组成。其可校正的FLASH技术可以保证芯片在工作温度范围内完成一个8位转换仅仅需要1.18us。芯片的跟踪保持电路有100ns的采样窗口，它允许芯片以100mV/us的转换率转换连续的模拟信号而不需要外部的采样电路。TTL兼容的3态输出驱动和2种操作模式可以方便的与各种微处理器接口。芯片特性应用领域先进的LinCMOS硅工艺高速数据采集系统8

24、位转换结果工业控制差分基准输入工厂自动化系统并行微处理器接口 转换和访问时间在温度范围内,读模式最大2.5us 无需外部时钟或振荡器元件 芯片上跟踪保持电路 单5V供电工作温度范围：070（TLC0820A）;-4085（TLC0820AI）从上面的介绍和电路图都可以看出，这款高速AD转换芯片的外围电路非常简单，这是我选择这块芯片的很重要的原因。有人可能会说采用8位的AD转换芯片是否精度太低了，其实不然。因为我们使用示波器主要是看信号波形的变化，而不是为了测量电压。而且该示波器采用的液晶屏分辨率为320*240，其垂直方向为240格，而8为AD转换器的转换结果为0255，已经超出液晶屏的分辨率

25、，所以说8位AD转换器是完全足够的。该芯片属于高速AD转换器，速度转换频率可达500K Hz，相对于一般AD转换芯片，速度还是非常可观的。但用于示波器AD转换，就显得有些慢了，这对于示波器来说也是个致命的缺陷。之所以还是选择了这款AD转换器，主要原因还是其外围电路简单，且是DIP封装，便于测试、安装。AD转换程序如下：unsigned char ad() XBYTE0x1fff=0xff; /启动AD转换 while(P11=0); /等待转换结束 return(XBYTE0x0fff);/返回AD转换结果23 两单片机之间的通讯电路 该部分电路采用了一片双端口RAMIDT7132芯片作为数据

26、传输的核心器件，两单片机都采用片外寻址的方式对IDT7132进行读写，程序非常简单明了，而且也可以作为片外RAM使用，便于存储大量AD转换的数据。 该IDT7132是高速2K x 8双端口静态RAMs。该IDT7132被设计用来作为8-bit双口RAM的独立或作为“主人”双口RAM一起IDT7142“奴隶”双端口在16-bit-or-more字宽系统。使用IDT主/从属双口RAM记忆体系统的做法，16-or-more-bit在全速，无差错操作的应用结果，而不需要额外的分立逻辑.这两款器件提供两个独立的控制独立端口，地址，和L /允许独立的，异步访问的O pins读取或写入内存中的任何位置.自动

27、关机功能，控制CE允许每个端口的片上电路进入一个非常低的待机功耗模式。制作中，采用IDT的CMOS高性能技术，这些设备通常只经营权力325mW。低功耗(LA)版本提供电池备份的数据保存能力，每双端口，通常从200W消耗电池2V。该IDT7132/7142器件封装在一个48-pin sidebraze或塑料DIPs, 48-pin LCCs, 52-pin PLCCs和48-lead flatpacks。军用级产品是符合最新修订MIL-PRF-38535 QML,因此非常适合于军事高温应用的性能要求最高水平和可靠性。 该IDT7132提供两个单独的控制端口，地址和I / O pins允许读取或独

28、立访问写入内存中的任何位置。有一本IDT7132/IDT7142自动断电功能控制CE.该CE控制上芯片掉电电路，允许到相应的端口去待机模式时，没有选择(CE =VIH)。当一个端口被启用，访问整个存储器阵列是允许的。忙碌的逻辑提供了硬件的迹象表明这两个端口已存取内存在同一时间同一地点.它还允许两个人进行访问，并通知对方该RAM是“忙”。该忙引脚可被用来搪塞访问，直到对对方的行动已经完成.如果写入操作一直试图从侧面接收一个忙指示，写门控信号，以防止内部写的进行。使用忙逻辑并不需要或适宜的所有应用系统蒸发散。在某些情况下，它可能是有用的逻辑或的忙输出一起使用任何忙指示作为国旗的中断源事件一非法或不

29、合理的操作该忙在IDT7132 RAM的主输出的图腾柱类型输出，并且不需要上拉电阻进行操作.如果这些RAMs是正在扩大深入，则忙显示的结果数组不需要外部与门的使用。24 单片机外部输入电路 关于这部分电路，按键开关这里就不在多讲了，主要讲下旋转编码开关这种新型电子器件。小型旋转编码器，又称旋转编码开关，是指具有一组有规律且严格时 序脉冲的开关电子元器件。通过与IC的配合，起到递增，递减，翻页等功能，例：鼠标的翻页，菜单的选择，音响的声音与调节，频率的调节，多仕炉的温度调节，医用器械的频率调节等。按结构可将其分为机械式旋转编码开关和光电式旋转编码开关。所谓机械式旋转编码开关，是指通过信号配合零件

30、的规律转动或（移动）形成触点接触而产生规律脉冲的编码产品，其寿命具有较大的局限性；光电式旋转编码开关，是指通过光源耦合，形成的无接触点接触而产生规律脉冲的编码产品，其寿命极长。上图中的旋转编码器是比较常见的一种，具有左转,右转,按下三个功能。4、5脚是中间按下去的开关接线1 、2、 3脚一般是中间2脚接地，1、3脚上拉电阻后，当左转、右转旋纽时，在1、3脚就有脉冲信号输出了。编码器的信号采集非常简单，只需在A（B）的上升沿和下降沿时，判断B（A）的高低电平即可。注意必须周期性的对A，B脚进行扫描，频率过低会导致偶尔检测不到。旋转编码器信号采集程序：改程序功能是通过扭动旋转编码器，可以使变量nu

31、m递加或递减。bit Awlast; /存储A脚上次检测时的电平unsigned int num=100; /变量 sbit Aw=P10;/旋转编码器A脚sbit Bw=P12;/旋转编码器B脚void scan()if(Aw=1)&(Awlast=0) /A脚的上升沿if(Bw=1)num+;if(Bw=0)num-;if(Aw=0)&(Awlast=1) /A脚的下降沿if(Bw=1)num-;if(Bw=0)num+;Awlast=Aw;/存储A的电平，供下次检测用24 彩色液晶屏控制部分电路 该部分电路采用了普通128*64单色液晶屏的标准接口，总共20脚，但实际电路中采用的是320

32、*240的彩色液晶屏，该液晶屏在硬件接口上与128*64液晶屏是可以兼容的，只需用到116脚。本电路中使用的是一块高画质的 TFT 真彩 LCD 模块，具有丰富多样的接口、编程方便、易于扩展等良好性能。 内置专用驱动和控制 IC（SPFD5408），并且驱动 IC 自己集成显示缓存，无需外部显示缓存。彩色 TFT LCD 显示模块的基本参数如下表：项目规格单位显示点阵数240*RGB*320DotsLCD尺寸2.4(对角线)英寸LCM外形尺寸42.72*59.46*3.0mm动态显示区36.72*46.96mm像素尺寸0.147*0.147mm像素成分a-Si TFTLCD模式65K TFT总

33、线8位Intel80总线背光白色LED驱动ICSPFD5408 该彩色液晶模块支持标准 intel8080 总线，总线的最高速度可达 8MHz，也就是说，如果控制 MCU 速度足够快的话，是可以支持视频的显示的。模块的总线接口是 8 位的，也就意味着对显存的某一个地址操作时，需要连续进行两次操作方可完成，先传高字节再传低字节。 该彩色液晶模块内部有一个显存地址累加器 在连续对屏幕显示数据操作时非常有用，特别置为各种方向的累加方式，如通常情况下为对 换到下一行的开始累加；还可以为对 Y Address 会切换到下一个 X Address 所对应的列开始累加。另外，该模块还提供了窗口操作的功能，可

34、以对显示屏上的某一个矩形区域进行连续操作。 对液晶模块的操作主要分为两种，一是对控制寄存器的读写操作，二是对显存的读写操作；而这两种操作实际上都是通过对 LCD 控制器（SPFD5408）的寄存器（register）进行操作完成的，SPFD5408提供了一个索引寄存器（Index register），对该 Index register 寄存器的写入操作可以指定操作的寄存器索引，以便于完成控制寄存器、显存操作寄存器的读写操作。 提供了 RS（有些资料称 A0）控制线，并以此线的高低电平状态来区别这对 Index register 操作还是对所指向的寄存器进行操作：当 RS 为低电平时，表示当前的

35、总线操作是对 Index register 进行操作，即指明接下去的寄存器操作是针对哪一个寄存器的；当 RS 为高电平时，表示为对寄存器操作。模块内部有控制寄存器，用户在使用之前以及对其进行操作过程当中，需要对一些寄存器进行写操作以完成对 LCD 的初始化，或者是完成某些功能的设置（如当前显存操作地址设置等）。对控制寄存器进行操作前，需要先对索引寄存器（Indexregister）进行定入操作，以指明接下去的寄存器读写操作是针对哪一个寄存器的。操作的步骤如下：彩色 TFT LCD显示模块引脚说明接口引脚说明VCC5V（接线板上的降压模块将其降至3.3V）D0D78位数据总线CS片选（低电平有效

36、）RST复位（低电平有效）RS指令/数据寄存器选择RW写信号（低电平有效）RD读信号（低电平有效）GND接地1、 在 RS 为低电平的状态下，写入两个字节的数据，第一个字节为零，第二字节为寄存器索引值。2、 然后在 RS 为主电平的状态下，写入两个字节数据，第一字节为高八位，第二字节为低八位；如要读出指定寄存器的数据，则需要连续三次读操作方能完成一次读出操作，第一个字节为无效数据，第二字节为高八位，第三字节为低八位。模块的控制寄存器当中，最常被调用的是寄存器除了对显存操作的 0x22 寄存器外，还有当前显存地址的寄存器display RAM bus address counter (AC)，一

37、共由两个的寄存器组成，分别存放有XAddress和Y Adderss，表示当前对显存数据的读写操作是针对于该地址所指向的显存单元；而每一个显存单元在前面已经用图示意过，每个单元有 16 位，最高的 5 位为R（红）的分量，最低的 5 位为B（蓝）的分量，中间 6 位为G（绿）分量。显存单元示意图颜色红绿蓝白黑青紫黄数据0xf8000x07e00x001f0xffff0x00000x07ff0xf81f0xffe0所以，当需要对 LCD 显示面板上某一个点（X，Y）进行操作时，需要先设置 AC，以指向需要操作的点所对应的显存地址，然后连续写入或者读出数据，才完成对该点的显存单元的数据操作。而当对

38、某一个显存单元完成写入数据操作后，AC 会自动的进行调整，或者是不进行调整（根据控制寄存器中的设置而决定）保持原来指向。AC 的这个特性对于 模块来说非常有用，可以根据此特性设计出快速的 LCD 显示操作功能函数，以适应不同用户的需求。25 其它部分电路串口通讯电路 该部分为串口通讯电路，负责单片机与PC机之间的通讯，主要用于单片机程序下载，也为以后升级为虚拟示波器提供硬件支持。由于STC12C5A60S2这款单片机可以通过串口进行程序下载，该电路采用了一片串口通讯芯片MAX232，实现串口电平转换，通过一个双刀双掷开关，决定PC机与哪一片单片机进行通讯，使用时非常方便。MAX232芯片简介：

39、MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专门RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1

40、OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。1、 符合所有的RS-232C技术标准 2、 只需要单一 +5V电源供电 3、 片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、 功耗低，典型供电电流5mA 5、 内部集成2个RS-232C驱动器 6、 高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。电源部分电路 该部分电路为整个电路板提供电源，主要用到7805和ICL7660两块集成电路，其中7805将外部输入电压

41、稳定在+5V左右，+5V电压输入极性反转电源转换器ICL7660，得到-5V供运算放大器使用。7805简介：电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78系列和负电压输出的79系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示

42、输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。ICL7660简介：ICL7660是Maxim公司生产的小功率极性反转电源转换器

43、。该集成电路与TC7662ACPA，MAX1044的内部电路及引脚功能完全一致，可以直接替换。ICL7660的静态电流典型值为170A，输入电压范围为1.5-10V，(Intersil公司ICL7660A输入电压范围为1.5-12）工作频率为10 kHz只需外接10 kHz的小体积电容，只需外接10F的小体积电容效率高达98合输出功率可达700mW（以DIP封装为例），符合输出100mA的要求。 28 原理图与PCB图示波器电路板原理图示波器电路板原理图3 MCU软件设计程序是电路的灵魂，没有程序，那一堆堆的电路起不到任何作用，完全是一堆废板子！就像一台没有装操作系统的电脑一样，只能费电。程序设计是整个示波器的关键，也是难点。该示波器的程序全部是自己用C语言编写的，开发环境为keil uvision4。21 程序流程图拉低标志端口，对IDT7132写入数据程序开始IDT7132全部存储单元清零读取相关参数，进行AD转换MCU2正在读写IDT7132 ？中断入口旋转编码器、按键扫描输入设备有动作？否是是调整相关参数否退出中断MCU1程序流程图程序开始初始化液晶屏，画出示波器基本界面否标志端口出现上升沿