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單片機(jī)虛擬示波器設(shè)計(jì),測(cè)波形“隨心所欲”

發(fā)布時(shí)間:2014-12-30 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】工程師檢修電氣時(shí)經(jīng)常會(huì)用一個(gè)到示波器,但是示波器體積很大,攜帶笨重,操作中還得隔離電氣,防止觸電。所以很不方便,但是今天小編將展示單片機(jī)虛擬示波器,該示波器能和手機(jī)配套使用,成本低,攜帶使用都方便。有興趣的朋友們可以根據(jù)下文自己設(shè)計(jì)一個(gè)。
 
對(duì)于工程師來(lái)說(shuō),一般在電氣檢修工作中,用到示波器查看各種電壓波形是非常普遍的情況,普通的示波器體積大、笨重,最重要的是沒(méi)有電氣隔離,操作時(shí)要注意不能觸電。隨著單片機(jī)等電子技術(shù)的發(fā)展,以及智能手機(jī)的普及,設(shè)計(jì)一個(gè)能和手機(jī)配套使用的虛擬示波器,成本低,攜帶使用都方便。硬件設(shè)計(jì)電路包括信號(hào)預(yù)處理、單片機(jī)、藍(lán)牙串口模塊。
 
首先是信號(hào)預(yù)處理部分:

這里我們要設(shè)計(jì)的這款電路的單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換電壓范圍是0~3.3V,為了能測(cè)量交流信號(hào),把輸入信號(hào)地端接RP3調(diào)節(jié)出的1.65V,這樣就能測(cè)到-1.65~+1.65V的電壓。實(shí)際工作中電工測(cè)量電壓范圍從幾伏到幾百伏,為此加入了電阻降壓網(wǎng)絡(luò)R1、R2、R4、R5、RP1和RP2,這樣就能測(cè)到60V的電壓,再加上個(gè)有x10 擋(放大10倍)的示波器探頭,最大可測(cè)到600V電壓。LM358是雙運(yùn)放,接成電壓跟隨器方式,主要作用是提高輸入阻抗,使示波器標(biāo)入阻抗是1MΩ,否則示波器探頭放到x10擋時(shí),測(cè)量數(shù)值會(huì)有偏差。運(yùn)放還能起到當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)大時(shí),限制輸入到單片機(jī)的信號(hào)幅度,保護(hù)單片機(jī)的作用。共有2個(gè)信號(hào)輸入端,組成雙蹤示波器,可以比較2路信號(hào)的相位關(guān)系。
示波器
這里我們選用了一款飛利浦的單片機(jī)P89LPC938,它是基于80C51內(nèi)核的低功耗 FLASH單片機(jī),其內(nèi)部有7.373MHz振蕩器、復(fù)位電路、8通道10位AD轉(zhuǎn)換器,8K字節(jié)Flash程序存儲(chǔ)器、768字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,這使得外圍電路很簡(jiǎn)潔。為了提高AD轉(zhuǎn)換速度和提高通信波特率的準(zhǔn)確程度,使用了外部12MHz晶振。單片機(jī)的P2.0(AD07)、P2.1(AD06) 接雙運(yùn)放LM358的電壓輸出,單片機(jī)的P1.0(TXD)、P1.1(RXD)接藍(lán)牙模塊的串口。
 
最后我們要說(shuō)明的是關(guān)于Bluetooth的一系列參數(shù),在這里需要兼容藍(lán)牙V2.0 規(guī)范和CLASS 2 標(biāo)準(zhǔn),其傳輸距離最大為10M,支持SPP 服務(wù)(串口)。功能多的藍(lán)牙模塊可更改主從設(shè)置,默認(rèn)為從設(shè)備,可以和電腦或手機(jī)藍(lán)牙連接,還可以更改通信波特率,默認(rèn)是9600bps,可更改為較大的波特率,如115200bps,加快通信速度。默認(rèn)配對(duì)密碼是1234,每次搜索藍(lán)牙模塊前先給藍(lán)牙模塊上電再搜索,再次搜索時(shí)要先把藍(lán)牙模塊重新上電,否則可能搜索不到。手機(jī)藍(lán)牙和藍(lán)牙串口模塊之間的連接,是程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn),也是難點(diǎn)。這個(gè)連接過(guò)程就是創(chuàng)建一個(gè)藍(lán)牙客戶端,分查找設(shè)備、查找服務(wù)、獲得連接URL和建立連接4個(gè)主要步驟。
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