跟着电子通讯以及教育作业的开展，示波器的运用越来越广泛，它在教育中所起到的效果越来越重要，示波器能够丈量信号的起伏，频率以及波形等等，可是高精度的示波器十分贵重，关于非盈利作业的教育安排来说无疑不合适，所以提出了一种以单片机为操控中心的简易示波器规划方案。它由前向操控部分，数据收集和存储部分，51单片机操控部分以及按键和MS12864R显现部分组成。
1 简易数字示波器的作业原理以及全体结构
本规划硬件电路部分由单片机操控系统电路，前向输入调度电路，模数转化和存储电路，以及按键显现电路组成。其作业的基本思路便是以单片机为操控中心，让AD芯片完结数据的离散化，收集数据通过缓冲暂存于存储器里边，当波形显现时，单片机从存储器的读使能端读取收集数据存于数组中，然后进行相应的数据处理并把所存获得数据按必定的次序打在液晶显现器相应的方位上，然后再现波形信号;其间输入调度电路由阻抗改换电路，信号抬升电路以及频率丈量电路构成，阻抗改换电路是为了进步输入阻抗，信号抬升是为了使信号的起伏满意AD芯片的输入起伏要求，频率丈量电路主要是丈量周期性信号的频率。全体规划框图如图1所示。
2 硬件规划
2.1 前端信号的处理
本模块具有两大功用，一是输入信号方位的改换;二是信号波形的改换。
信号方位的改换主要由阻抗改换电路，信号抬升电路构成，阻抗改换选用ua741构建的阻随扩大电路，信号抬升电路选用ua741构成的加法电路，信号方位的处理主要是对被测输入信号在起伏与偏移方面进行线性处理，使信号在笔直方向上处于A/D转化器的输入范围内。波形改换电路是用来丈量输入信号的频率，可是单片机归于数字器材，为此，咱们需求对输入信号进行波形改换以及脉冲整形;硬件电路规划如图2所示。
2.2 信号的收集与存储
数据收集部分㈣是本规划的中心部分，本规划选用BB公司的8位AD,实验中让AD完结数据收集，收集完数据送往FIFO,通过FIFO中继再送往单片机，FIFO是一种双口RAM,它没有地址线，跟着写入数据或许读取数据而使地址指针进行递加或许递减来完成寻址，两者中心接了一个缓冲器，这样能够起到数据缓冲效果，在MCU与AD之间接入FIFO的效果是起到数据缓冲的效果，因为AD的时钟高于MCU的作业频率，所以让AD和FIFO同步作业来存储AD转化的输出数据，实验中AD与FIFO的时钟同步，来自于ALE引脚，为了使时钟愈加安稳，能够让ALE信号先通过与门再送往收集存储模块;FIFO有3个标志位引脚，FF满标志，HF半满标志以及EF空标志，本规划只使用了FF满标志，当FIFO存满时告诉单片机来读取数据，这是单片机使FIFO的写使能制止，只来读取数据以显现，硬件电路规划如图3所示。
2.3 液晶显现
实验中波形的显现是凭借Ms12864R,选用8位并行数据处理，使用了液晶的打点功用，数据收集的先后次序表现在液晶的横轴上面，也便是波形显现的时刻先后，而数据值的大小则表现在液晶的纵轴上面，也便是波形的起伏表现。
因为选用FIFO,所以先采样的点后显现，这是波形显现的中心，如图4所示。12864主要有4个编程端口，RS(数据指令挑选)，RW(读写挑选)，EN(使能端)以及PSB(串并挑选)，电路衔接中别离接到单片机的某一I/O口上。
2.4 按键电路
本规划需求按键较少，因为规划要求X方向能够设置10us/div,20us/div,40us/div三档水平扫描速度，Y方向能够设置0.5V/div、1V/div二档笔直灵敏度，加之起伏和频率的丈量，所以本规划要6个独立按键就够了。
3 软件部分
3.1 全体程序框图
全体程序框图如图5所示。
3.2 丈量频率流程图
丈量频率流程图如图6所示。本规划频率丈量是根据计数法和测周期法混合运用。其基本思想便是先丈量1 s内被测信号的上升沿个数，来一个上升沿计数器加1,为了避免计数器发生溢出，规划中将1 s分红20个50 ms,中止20次，测出信号频率，假如频率值小于1K,则改用测周期法。
3.3 液晶打点流程图
打点操作是作图的根底，因为st7920操控器的绘图RAM是一次进行两个2个字节的数据的读写操作，也便是一次修正的是16个点的状况，而咱们要想只修正一个点的状况一起不改动其他相邻15个点的状况，那只能是先把本来方位的16个点的状况读出，运用位操作指令修正其间一个点的状况，然后在回写到RAM中。全体的进程便是：读取-修正(位状况)-写入。液晶画点是编程的难点与要点，需求把液晶纵向每隔转化为电压，要把水平方向转化为时刻，将波形显现出来，其过程如下：先确认打点的方位;其次读出该点地点的数据值;接着修正该点相应的位的值，关于单色液晶来说，只要两种操作，一是点亮该点，另一种是平息该点;最终将修正后的数据值写入对应的地址。打点流程图如图7.
3.4 测验成果
波形测验成果(波形之一，其他略)频率起伏测验成果如表1所示。
4 结束语
本文提出的便携式数字存储示波器的规划，它选用了LCD显现、高速A/D收集与转化、FIFO以及单片机等技能，具有较强的实用性以及开展的市场潜力。并且起伏频率丈量误差较小，显现波形没有显着的失真，满意规划要求。假如使用高端操控器，则能够完成高精度的丈量，远景远大，很有研讨价值。
