超硬核|手把手教你制作一个示波器

摘要：此示波器的主控是STC8A8K64S4A12，是在B站老刘示波器基础上的升级版，扩展了测量负电压的功能，更新了UI设计，屏幕升级为1.3寸OLED屏。

原理图

3D效果图

实物图

视频演示

系统架构

Mini示波器采用了一套成本低廉但高效的硬件，配合层次化的软件框架，实现对常规低频信号波形的采集、分析、显示。

硬件部分的主要工作有：电源管理(5V、2.5V、-5V)；对信号的衰减、限幅、偏置。最后将处理好的电压信号送入MCU的ADC外设，进行数据采集。由于ADC外设只能采集正电压，因此我们通过增加偏置电压的方式，将负电压抬高来采集。

软件部分的主要工作有：底层驱动SDK框架、ADC滤波算法、波形数据处理、人机交互界面。SDK提供基本的模块和外设驱动支持，滤波算法去除噪声和毛刺，波形处理计算电压值和频率，并为波形显示做准备；人机交互界面提供屏幕显示(OLED屏)和操作方式(旋钮和按键)。

与原版老刘对比

这一版本的Mini示波器-Pro，相比于原版对硬件部分做了很大扩展，使其可以测到负电压。软件部分修改了有30%，主要是在数据处理和UI显示部分。

需要改进的地方

1、硬件的性能还没有全部发挥出来，测量幅度还可以更高。

2、MCU的性能还没有榨干，比如没有用上硬件SPI，提高屏幕刷新率。

总结

1、最一开始设想的方案，是想用上我写的AntOS操作系统的，但是初版操作系统，为合作式调度，实际使用的过程中，并没有达到我的预期效果，所以选择在老刘示波器的基础工程上修改和优化。

2、硬件设计主要参考了B站唐老师讲电赛大佬提供的方案，实际使用的过程中，又微调了一部分，建议大家可以去阅读一下硬件电路中使用的几种芯片数据手册，这样心里更有底，不然遇到问题不好排查。

3、大多数元器件，我用的都是0603的封装，这样可以让PCB板设计的更小巧更紧凑，但是不好焊接。

4、下一版本，我将使用STC8AxD4作为主控(因为有DMA),软件上使用我现在编写AntOS(已支持抢占式调度)，进一步提高示波器的性能。

资料获取

在公众号后台回复：MiniDSO，即可获取次示波器的程序源码、PCB工程文件以及说明文档。

此项目来自B站UP泽文i的独家投稿，一位大三的小伙伴，自己还写了一套8051-ELL库，是根据新一代增强型8051为内核的MCU，基于keil开发的软件包。有兴趣的小伙伴可以关注一波！

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