【LPC54114项目】制作简易示波器+逻辑分析仪

xinchao · 发表于 2017-5-7 21:53:57

本帖最后由 xinchao 于 2017-5-11 15:59 编辑

申请帖：制作简易示波器+逻辑分析仪

基于LPC54114的简易示波器

项目介绍
1、方案功能
　　示波器功能，能检测速度不高的简单的波形。
　　逻辑分析仪功能，分析红外、IIC、SPI、UART等信号。
　　电压表：显示电压。

2、方案原理
　　利用LPC54114芯片自身的ADC完成模拟信号的采集，IO口做数字信号的采集，通过UART把数据送到电脑，再通过上位机软件把波形显示出来。

3、关键词
　　LPC54114 示波器逻辑分析仪 ADC

工作原理介绍
1、硬件介绍
　　一块贫民版的万利电子LPC54110开发板（说好的带屏的航空母舰没了

）。
　　直接使用板子上标准Arduino接口的模拟部分进行信号的采样，然后通过仿真器集成的串口把数据发送到PC，PC上用VC软件显示波形。模拟和数字各用了两个通道，其实还可以更多的，但是鉴于我做这个东西只是为了学习这款MCU，实用意义不大，就先这样吧。。。
　　　　　　　A1---数字通道1
　　　　　　　A2---数字通道2
　　　　　　　A3---模拟通道1
　　　　　　　A4---模拟通道2
　　当初想用54114的AD直接采样信号，做个简单的波形显示就行了，结果发现AD不能直接采集负电压，导致想显示一个简单的正弦波都不行。。。

2、单片机软件
　　单片机程序我直接用开发板的例程修改，增加了两路ADC的检测做模拟通道的检测，使用了两路输入IO口做数字部分的检测。另外还利用了板子上的4个按键和4个LED，来切换和显示测试模式。
　　示波器分一下５种工作模式：
　　　　　　　Mode0---电压表模式：检测两个模拟通道的电压和两个数字通道的电平
　　　　　　　Mode1---模拟双通道+数字模式：显示两个模拟通道的波形
　　　　　　　Mode2---模拟通道1模式：显示模拟通道1的波形
　　　　　　　Mode3---模拟通道2模式：显示模拟通道2的波形
　　　　　　　Mode4---数字通道模式：显示两个数字通道的波形
　　软件的工作流程很简单，初始化需要的资源后进入主循环，主循环中先检测按键动作，根据按键动作设置模式标志和LED状态，然后根据设置的模式进行数据采集，最后用串口把采集的数据发送到PC。

3、通信
　　通信使用串口的方式，用的最高的256000的波特率。
　　5种模式使用了两种通讯协议。
　　Mode0和Mode1在单片机软件中是一样的，用的数据帧的方式通信，每帧数据包含8个字节：两个字节帧头0x55、0xAA；接下来是两个模拟通道的数据，各占俩字节，直接使用的是12位的ADC采集值；最后两个字节为数字通道的数据，最大可以发生16个通道的数据。
　　Mode2和Mode3使用单字节直接发生数据，12位的模拟信号只发生高8位，为了提高采样率。
　　Mode4也使用单字节直接发生，最多可发送8个数字通道的数据。

4、PC软件
　　使用VC编写，如图，在界面右侧可以设置串口号和工作模式，还可对显示的波形进行控制。

　　工作流程也比较简单，串口接收数据后按照设置的模式，根据通讯协议解析数据，把需要的数据放入缓存区，接收够一副波形显示的数据后显示波形。

测试演示
　　为了测试，我用LPC824-Lite做了个了个简易的信号发生器，专门用来产生信号来测试这个示波器，能产生3种不同的信号，正弦波、尖波和两路PWM信号。824本身没有DAc，但是有PWM，用PWM+低通滤波可以简单的模拟DAc的输出。测试电路如图：

1、Mode1电压表模式
　　分别显示两个模拟通道的电压值，和两个数字通道的电平。

2、双通道示波器模式
　　显示两个模拟通道的波形。

3、示波器---通道A采集正弦波
　　下边是我做的示波器和真正的示波器显示的波形的对比，看起来差不多。

4、示波器---通道B采集尖波

5、逻辑分析仪模式---两路PWM信号

源文件

LPC54114源代码.zip (1.21 MB, 下载次数: 42)

mars4zhu · 发表于 2017-5-8 08:42:33

已经很不错了，做个DC偏置，0-3.3V的AD已经可以了。

yangjiaxu · 发表于 2017-5-8 10:09:26

加油加油

小七 · 发表于 2017-5-8 10:44:34

加油！争取做出

Tenter · 发表于 2017-5-8 15:46:46

等待更新啊

zhjb1 · 发表于 2017-5-15 08:26:35

很好的尝试。不用加偏置也可以。我曾经用软件调0，以3.3V的一半为ADC采样的中点进行计算显示点，自动同步在过3.3/2的位置上。当然只是为了显示在LCD上这么做的，实际上无法真正意义上的测量负电压的。
当时采用的是PIC16F873A，晶振20MHz，10位ADC，检测小于100KHz还可以，数十KHz最好，高了以后曲线就变成折线了，达到数百K时，就变成散点了。由于那个芯片的RAM小，只能实时采样和显示，采样频率高了后，LCD显示的后半部分就虚了。%4110的RAM足够大，存在RAM数组中再显示应该不会有拖尾现象。
这款54110芯片的ADC采样能上MHz，应该能快一点也能高一点的。

leo121_3006061 · 发表于 2017-8-2 09:26:45

谢谢分享

toofree · 发表于 2017-8-2 09:33:38

创意不错，支持

bjx1234 · 发表于 2018-5-18 11:46:14

谢谢分享

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