制作STC8A8K64S4A12单片机示波器附源程序与PCB原理图 -

简易示波器
版本：V0.3
作者：老刘爱捣鼓
单片机型：STC8A8K64S4A12 @27MHz
老刘爱捣鼓（全网同名）期待您的关注！
B站教程（初版）：https://www.bilibili.com/video/BV1ai4y1t79R
B站教程（V0.3）：https://www.bilibili.com/video/BV1ai4y1t79R
操作说明：
主界面-选项设置模式：
单击编码器：切换开始/暂停采样
双击编码器：切换波形水平滚动模式/选项设置模式
长按编码器：进入设置界面
旋转编码器：修改当前参数
按下同时旋转编码器：在参数间切换
主界面-波形水平滚动模式：
单击编码器：切换开始/暂停采样
双击编码器：切换波形水平滚动模式/选项设置模式
长按编码器：进入设置界面
旋转编码器：水平滚动波形（在暂停采样状态下有效）
按下同时旋转编码器：垂直滚动波形（仅在暂停采样状态下有效）
设置界面：
单击编码器：无效
双击编码器：无效
长按编码器：返回主界面
旋转编码器：修改当前选项
按下同时旋转编码器：切换选项
主界面参数：
横轴时间区间："500ms", "200ms", "100ms", "50ms", "20ms", "10ms","5ms", "2ms", "1ms", "500us", "200us", "100us"(100us仅在自动触发模式下可用)
纵轴电压区间：设定电压量程上限，最大30V，顺时针旋转编码器将电压上限设置为0则进入自动量程，逆时针旋转进入手动量程
触发值：设定触发电压值，触发位置被放在屏幕中心
触发方向：上下箭头，分别代表上升沿触发和下降沿触发
触发方式：
Auto(自动触发) ：连续采样，指示灯始终点亮，通过单击编码器控制启停；触发成功时，触发点位于屏幕中心，触发失败则波形无规律滚动，屏幕左侧显示Fail标志
Normal(普通触发)：等待预采样，待指示灯亮起表示预采样结束，这时可以输入信号；
触发成功后，显示波形，并继续等待下次触发；
如果有新的触发成功，则自动显示新的波形，如没有新的触发成功则屏幕波形保持并一直等待下次触发；
需注意设置正确的触发值，否则一直处于等待触发状态，屏幕不会显示波形
Single(单次触发)：等待预采样，待指示灯亮起表示预采样结束，这时可以输入信号；
触发成功后，显示波形，并停止采样，需用户单击编码器开始下次采样
需注意设置正确的触发值，否则一直处于等待触发状态，屏幕不会显示波形
主界面状态显示：
Run：正在采样
Stop：停止采样
Fail：自动模式下，触发值超出波形范围引起触发失败
Auto：自动量程
设置界面选项：
PMode(绘图模式)：
Vector：波形以矢量显示
Dots ：波形以点阵显示
LSB(采样系数)：分压系数的100倍，比如用10k加2k的电阻进行分压，分压系数为(10+2/2)=6，LSB理论取值为6x100=600，根据实际电阻精度进行微调
BRT：OLED亮度
保存设置：长按编码器退出设置界面时，设置界面和主界面的所有参数被保存到EEPROM
2020-04-30更新
1. 增加单次触发和普通触发功能，可自定义触发点用来捕捉波形变化
2. 按照规格书要求将ADC采样端口设置为高阻输入
2020-5-3更新
1. 增加波形频率显示
2. 使用编码器水平/垂直滚动波形
3. 使用编码器垂直缩放波形
4. 用户可设定触发电平
*/
#include <reg51.h>
#include "global.h"
#include "delay.h"
#include "adc_stc8.h"
#include "config_stc.h"
#include "settings.h"
#include "chart.h"
#include "ssd1306.h"
// #include "uart.h"
// #include "stdio.h"
#define VBAT_UPDATE_FREQ 40 //电池电压信息的更新频率 VBAT_UPDATE_FREQ*25ms
#define VBAT_LSB 600 //电池电压采样分压系数*100
#define INT_0 0 //外部中断0序号，编码器旋转
#define INT_1 2 //外部中断1序号，编码器按下
#define TIMER_0 1 //定时器0中断序号
void init()
{
InSettings = 0; //初始化开机界面
OptionInSettings = 0; //初始化设置界面的选项编号
OptionInChart = 0; //初始化主界面的选项标号
WaveScroll = 0; //清零波形滚动标志
OptionChanged = 0; //清零设置修改标志
ADCRunning = 1; //置位采样标志
ADCInterrupt = 0; //清零ADC中断标志
ADCComplete = 0; //清零ADC完成标志
WaveUpdate = 0; //清零波形更新标志
ClearWave = 0; //清零清除波形标志
ClearDisplay = 1; //置位清空屏幕标志
EC11PressAndRotate = 0; //清零编码器旋转标志
UpdateVbat = 0; //清零采样电池电压标志
ADCComplete = 0; //清零ADC完成采样标志
WaveFreq = 0; //清零波形频率
TriPos = 50; //初始化触发点位置
TriPosOffset = 0; //初始化触发点偏移量
TriFail = 0; //清零触发失败标志
VMax = 0; //清零波形电压最大值
VMin = 0; //清零波形电压最小值
WaveLengthSumNum = 0; //清零波形长度求和次数
WaveLengthSum = 0; //清零波形长度求和
/* 波形滚动模式下正在采样则禁用外部中断0（编码器旋转）
Disable external interrupt 0(Encoder rotation) in waveform scroll mode when sampling*/
if (ADCRunning && WaveScroll)
EX0 = 0;
/* 获取内部参考电压值
Get internal reference voltage */
BGV = GetBGV();
}
void runWhenInSettrings()
{
P_Ready = 0;
ClearDisplay = 1;
while (InSettings)
{
/* 更新电池电压信息
Update voltage infor of battery */
if (UpdateVbat)
{
UpdateVbat = 0;
VBat = GetVoltage(ADC_BAT, VBAT_LSB);
}
/* 更新屏幕亮度
Update OLED Brightness */
if (OLED_BrightnessChanged)
{
OLED_BrightnessChanged = 0;
OLED_Write_Command(0x81);
OLED_Write_Command(OLED_Brightness * 10);
}
/* 更新参数
Update parameters */
if (DisplayUpdate)
{
DisplayUpdate = 0;
PlotSettings();
OLED_Display();
}
}
/* 保存设置
Save Settings */
EA = 0;
if (OptionChanged)
{
OptionChanged = 0;
ClearDisplay = 0;
/* 保存设置并显示保存状态
Save settings and display saving status*/
PlotSaveStatus(Save_Options());
OLED_Display();
Delay1000ms();
}
/* 退出settings后刷新屏幕
Redraw display after exit settings */
ClearDisplay = 1;
PlotChart();
OLED_Display();
IE0 = 0;
IE1 = 0;
EA = 1;
}
/*
ADCRuning=1
| WaveUpdate=1
| | ClearWave=1
| | ClearWave=0
| WaveUpdate=0
ADCRuning=0
DisplayUpdate=1
WaveUpdate=1
| ClearWave=1
| ClearWave=0
WaveUpdate=0
*/
void runWhenADCInterrupt()
{
ADCInterrupt = 0;
P_Ready = 0;
/* ADC采样运行
ADC Sampling Running */
if (ADCRunning)
{
EX0 = 0;
if (WaveUpdate)
{
WaveUpdate = 0;
ClearDisplay = 1;
/* 清空波形缓存
Clear waveform in buffer*/
if (ClearWave)
{
ClearWave = 0;
memset(ADCbuf, 0x00, SAMPLE_NUM * 2);
WaveFreq = 0;
TriFail = 0;
VMax = 0;
VMin = 0;
PlotChart();
}
/* 显示缓存中的波形
Display waveform in buffer*/
else
{
AnalyseData();
PlotChart();
PlotWave();
}
}
else
{
ClearDisplay = 0;
PlotChart();
}
OLED_Display();
/* ADCRuning和WaveScroll同时置位时，不开启外部中断0（编码器旋转）
Not to enable external interrupt 0(Encoder Rotation) when both of ADCRunning and WaveScroll set. */
if (!WaveScroll)
{
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
}
/* ADC采样停止
ADC Sampling Stopped */
else
{
while (!ADCRunning && !InSettings)
{
if (DisplayUpdate)
{
EX0 = 0;
DisplayUpdate = 0;
if (WaveUpdate)
{
WaveUpdate = 0;
/* 分析缓存中完成采样的采样数据
Analyse completed sampling data in buffer */
AnalyseData();
ClearDisplay = 1;
/* 清空屏幕，绘制波形
Clear display and draw waveform */
if (ScaleH == ScaleH_tmp)
{
/* 采样点数有限，不支持横向缩放波形，只有时间区间与完成采样的时间区间相同才绘制波形
Since the sampling points limitation, scaling waveform along horizontal is not support.
Show waveform only when time scale is same as that when sampling completed */
PlotChart();
PlotWave();
}
/* 清空屏幕，不绘制波形
Clear display and no waveform */
else
{
WaveFreq = 0; //清零WaveFreq，绘制界面时，频率位置会显示****Hz
PlotChart();
}
}
/* 只更新屏幕上的参数，波形不变
Update parameters on display only, keep waveform */
else
{
ClearDisplay = 0;
PlotChart();
}
OLED_Display();
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
}
}
}
void runWhenADCComplete()
{
/* ADC采样完成 - 单次触发
ADC Sampling Complete - Single Trigger Mode */
if (TriMode == 2)
{
EX0 = 0;
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 0;
WaveUpdate = 0;
ADCRunning = 0; //清零ADC运行标志，停止采样
AnalyseData();
ClearDisplay = 1;
PlotChart();
PlotWave();
OLED_Display();
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
/* ADC采样完成 - 自动触发或普通触发
ADC Sampling Complete - Auto or Normal Trigger Mode */
else
{
//EX0 = 0;
ClearDisplay = 1; //置位清空屏幕标志
AnalyseData(); //分析采样数据
PlotChart(); //绘制主界面
PlotWave(); //绘制波形
OLED_Display();
//IE0 = 0;
//EX0 = 1;
}
}
/* 程序入口
Program Entry */
void main()
{
/* 将ADC端口P0.4，P0.6设置为高阻
Set ADC port P0.4, P0.6 as high-impedance */
P0M1 |= 0x50;
P0M0 &= ~0x50;
/* 设置指示灯端口P1.1为推挽输出
Set indicator port P1.1 as push-pull output */
P0M1 &= ~0x02;
P0M0 |= 0x02;
/* 设置编码器端口P3.2，P3.3，P3.4为准双向
Set Encoder port P3.2, P3.3, P3.4 as quasi bidirectional */
P3M1 &= ~0x1C;
P3M0 &= ~0x1C;
/* 设置OLED端口P2.3，P2.4，P2.5，P2.6，P2.7为准双向
Set OLED port P2.3, P2.4, P2.5, P2.6 as quasi bidirectional */
P2M1 &= ~0xF8;
P2M0 &= ~0xF8;
/* 编码器旋转外部中断
Interrupt for rotating of Encoder */
IT0 = 0; //外部中断0触发方式，上升沿和下降沿
PX0 = 1; //外部中断0高优先级，可打断按键中断，用于判断按下同时旋转
EX0 = 1; //开启外部中断0
/* 编码器按键外部中断
Interrupt for clicking of Encoder */
IT1 = 1; //外部中断1触发方式，下降沿
PX1 = 0; //外部中断1低优先级
EX1 = 1; //开启外部中断1
/* 定时器0，为更新电池电压信息计时
Timer 0, for updating voltage of battery */
AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TL0 = 0x46; //设置定时初值 //27MHz，25ms
TH0 = 0x24; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
ET0 = 1; //允许定时器0中断
/* 开总中断
Enable global interrupt */
EA = 1;
//UartInit();
Read_Options();
init();
OLED_Init();
OLED_SetFontWidth(6);
PlotChart();
OLED_Display();
while (1)
{
P_Ready = 0;
/* 采样波形
Sampling*/
GetWaveData();
/* 进入设置界面
Enter Settings Interface */
if (InSettings)
{
runWhenInSettrings();
}
/* ADC采样中断
ADC Sampling Interrupt */
else if (ADCInterrupt)
{
runWhenADCInterrupt();
}
/* ADC采样完成
ADC Sampling Complete */
else
{
runWhenADCComplete();
}
}
}
/* 分析编码器旋转
Analyse Rotation of Encoder */
void Scan_EC11(void)
{
/* 延时去抖动
Delay to remove jitter */
Delay500us();
/* 正转
Clockwise */
if (EC11_A != EC11_B)
{
Change_Val(1);
}
/* 反转
Anticlockwise */
else if (EC11_A == EC11_B)
{
Change_Val(0);
}
}
/* 编码器旋转中断
Interrput for Encoder Rotated */
void INT0_interrupt(void) interrupt INT_0
{
Delay500us();
/* 编码器是否被按下
Whether the Encoder is pressed */
if (!EC11_KEY)
EC11PressAndRotate = 1;
else
EC11PressAndRotate = 0;
Scan_EC11();
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 1;
IE1 = 0; //清零外部中断1标志位
IE0 = 0; //清零外部中断0标志位
}
/* 编码器点击中断
Interrput for Encoder Pressed */
void INT1_interrupt(void) interrupt INT_1
{
Delay50ms();
if (!EC11_KEY)
{
EC11PressAndRotate = 0;
/* 长按编码器按键 - 切换主界面和设置界面
Long presse Encoder - Switch main interface and settings interface */
if (Delay800ms_Long_Press())
{
InSettings = ~InSettings;
/* 进入设置界面
Enter Settings */
if (InSettings)
{
DisplayUpdate = 1;
UpdateVbat = 1;
TF0 = 0; //清零定时器0溢出标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时，开始电池电压信息更新计时
IE0 = 0; //清零外部中断0中断标志
EX0 = 1; //开启外部中断0（编码器旋转）
}
/* 回到主界面
Retrurn to main interface */
else
{
TR0 = 0; //清零定时器0溢出标志
TF0 = 0; //定时器0停止计时，停止电池电压信息更新计时
WaveFreq = 0;
TriFail = 0;
VMax = 0;
VMin = 0;
DisplayUpdate = 1;
WaveUpdate = 1;
ClearWave = 0;
}
ADCInterrupt = 1;
}
/* 按住编码器同时旋转
Rotate Encoder while pressing */
else if (EC11PressAndRotate)
{
/* 由编码器旋转中断执行操作
Operations Performed by Interrupt of Encoder Rotation */
}
/* 双击编码器按键 - 在主界面，滚动波形和选项模式之间切换
Double click Encoder - Switch between Waveform Scroll Mode and Parameter Mode in Main Interface */
else if (Delay300ms_Double_Click())
{
/* 主界面
Main Interface*/
if (!InSettings)
{
WaveScroll = ~WaveScroll;
OptionChanged = 1;
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 1;
ClearWave = 0;
}
}
/* 单击编码器按键 - 在主界面，切换Stop/Run状态
Single click Encoder - Switch Run/Stop in main interface */
else if (!InSettings)
{
EX0 = 0;
ADCRunning = ~ADCRunning;
if (ADCRunning)
{
WaveUpdate = 1;
ClearWave = 1;
}
else
{
DisplayUpdate = 1;
WaveUpdate = 1;
}
ADCInterrupt = 1;
IE0 = 0;
IE1 = 0;
}
}
IE1 = 0;
}
/* 为更新Vbat计时
Timer for updating Vbat */
void TIMER0_interrupt(void) interrupt TIMER_0
{
static uint8 n;
if (++n >= VBAT_UPDATE_FREQ)
{
n = 0;
UpdateVbat = 1;
DisplayUpdate = 1;
}
}

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