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1.44TFT-LCD原理图

软件设计的流程图

软件实现的算法说明

TFT-LCD的初始化以及写入读出

频率的测量

振幅的测量

占空比的测量

界面的显示

作品的不足

刚做完单片机的课程期末作业，一个极其简易的方波示波器，分享给大家

频率：4000Hz

振幅：4V

占空比：50%

频率：2000Hz

振幅：4V

占空比：25%

STC8H8K64核心板＋1.44TFT_LCD

关于示波器，可以分为如下几个功能展示：波形、频率、振幅、占空比、调整显示。鉴于设计与实践时间的限制和水平有限，本次设计的作品可以展示的有频率、振幅和占空比。由于本次设计硬件部分较为简单，本文就不再赘述，主要从软件方面阐述作品的设计思路以及实现方法。

1.44TFT-LCD原理图

图 1 1.44TFT-LCD原理图

软件设计的流程图

图 2 作品实现流程图

软件实现的算法说明

TFT-LCD的初始化以及写入读出

本作品使用的是ST7735S驱动的TFT-LCD显示屏，其使用SPI串口通信，内置的各种指令可以在官方的文档手册上查找到。这里不再赘述

void lcd_initial()
{   Reset();//Reset before LCD Init.//LCD Init For 1.44Inch LCD Panel with ST7735R.Lcd_WriteIndex(0x11);//Sleep exit delay_ms (120);//ST7735R Frame RateLcd_WriteIndex(0xB1); Lcd_WriteData(0x01); Lcd_WriteData(0x2C); Lcd_WriteData(0x2D); Lcd_WriteIndex(0xB2); Lcd_WriteData(0x01); Lcd_WriteData(0x2C); Lcd_WriteData(0x2D); Lcd_WriteIndex(0xB3); Lcd_WriteData(0x01); Lcd_WriteData(0x2C); Lcd_WriteData(0x2D); Lcd_WriteData(0x01); Lcd_WriteData(0x2C); Lcd_WriteData(0x2D); Lcd_WriteIndex(0xB4); //Column inversion Lcd_WriteData(0x07); //ST7735R Power SequenceLcd_WriteIndex(0xC0); Lcd_WriteData(0xA2); Lcd_WriteData(0x02); Lcd_WriteData(0x84); Lcd_WriteIndex(0xC1); Lcd_WriteData(0xC5); Lcd_WriteIndex(0xC2); Lcd_WriteData(0x0A); Lcd_WriteData(0x00); Lcd_WriteIndex(0xC3); Lcd_WriteData(0x8A); Lcd_WriteData(0x2A); Lcd_WriteIndex(0xC4); Lcd_WriteData(0x8A); Lcd_WriteData(0xEE); Lcd_WriteIndex(0xC5); //VCOM Lcd_WriteData(0x0E); Lcd_WriteIndex(0x36); //MX, MY, RGB mode
#ifdef USE_LANDSCAPELcd_WriteData(0xA8); //竖屏C8 横屏08 A8
#elseLcd_WriteData(0xC8); //竖屏C8 横屏08 A8
#endif      //ST7735R Gamma SequenceLcd_WriteIndex(0xe0); Lcd_WriteData(0x0f); Lcd_WriteData(0x1a); Lcd_WriteData(0x0f); Lcd_WriteData(0x18); Lcd_WriteData(0x2f); Lcd_WriteData(0x28); Lcd_WriteData(0x20); Lcd_WriteData(0x22); Lcd_WriteData(0x1f); Lcd_WriteData(0x1b); Lcd_WriteData(0x23); Lcd_WriteData(0x37); Lcd_WriteData(0x00);  Lcd_WriteData(0x07); Lcd_WriteData(0x02); Lcd_WriteData(0x10); Lcd_WriteIndex(0xe1); Lcd_WriteData(0x0f); Lcd_WriteData(0x1b); Lcd_WriteData(0x0f); Lcd_WriteData(0x17); Lcd_WriteData(0x33); Lcd_WriteData(0x2c); Lcd_WriteData(0x29); Lcd_WriteData(0x2e); Lcd_WriteData(0x30); Lcd_WriteData(0x30); Lcd_WriteData(0x39); Lcd_WriteData(0x3f); Lcd_WriteData(0x00); Lcd_WriteData(0x07); Lcd_WriteData(0x03); Lcd_WriteData(0x10);  Lcd_WriteIndex(0x2a);Lcd_WriteData(0x00);Lcd_WriteData(0x00+2);Lcd_WriteData(0x00);Lcd_WriteData(0x80+2);Lcd_WriteIndex(0x2b);Lcd_WriteData(0x00);Lcd_WriteData(0x00+3);Lcd_WriteData(0x00);Lcd_WriteData(0x80+3);Lcd_WriteIndex(0xF0); //Enable test command  Lcd_WriteData(0x01); Lcd_WriteIndex(0xF6); //Disable ram power save mode Lcd_WriteData(0x00); Lcd_WriteIndex(0x3A); //65k mode Lcd_WriteData(0x05); Lcd_WriteIndex(0x29);//Display on
}

将各种配置指令封装好之后，通过调用lcd_initial()函数，便可初始化LCD。

频率的测量

void Timer0Init(void)        //500微秒@12.000MHz
{//计数频率AUXR |= 0x80;       //定时器时钟1T模式TMOD &= 0xF0;       //设置定时器模式TL0 = 0x90;       //设置定时初始值TH0 = 0xE8;       //设置定时初始值TF0 = 0;      //清除TF0标志TR0 = 1;      //定时器0开始计时ET0=1;EA=1;
}void Timer1Init(void)
{//P35口输入//TMOD &= 0x0F;       //设置计数器模式TMOD |= 0x40;TL1 = 0;        //设置定时初始值TH1 = 0;      //设置定时初始值TF1 = 0;      //清除TF1标志TR1=1;
}

T0和T1定时器和计数器的初始化

void T0_interrupt() interrupt 1
{time++;if(time==2000)//每秒取一次计数器1的值，计算频率{time=0;TR1=0;TR0=0;frequence=(TH1<<8)|TL1;TH1=0X00;TL1=0X00;TR1=1;TR0=1;}
}

这里将定时器1设置为计数模式，图4所示如，输入口为P35，只要P35捕获一个脉冲信号，T1内置的寄存器TL1就会加一。同时与定时器0配合，使T0每一秒读一次T1的寄存器TL1、TH1，如图5所示，就能得到一秒钟的脉冲数。这就是方波信号的频率

振幅的测量

void ADC_Init()//STC8H自带12位ADC初始化
{ADCCFG=ADCCFG|0x20;//转换结果右对齐ADC_CONTR = 0x80;    //ADC power onP1M1=P1M1|0x01;//高阻态
}u16    Get_ADC12bitResult(u8 channel)  //channel = 0~15
{ADC_RES = 0;ADC_RESL = 0;ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xe0) | 0x40 | channel;   //start the ADC_nop_();     _nop_();    _nop_();    _nop_();while((ADC_CONTR & 0x20) == 0)    ;   //wait for ADC finishADC_CONTR &= ~0x20;       //清除ADC结束标志return   (((u16)ADC_RES << 8) | ADC_RESL );
}

通过将信号接入ADC的输入口，经过模数转换，再通过软件处理数据，就可得到信号的振幅。

占空比的测量

外部中断0有两种触发方式，分别为下降沿触发和上升沿下降沿皆可触发，通过这个性质，就可测得方波信号的占空比。

void EX0_Int0() interrupt 0//首次下降沿触发
{static uchar i=0;i++;T4T3M &= 0x7f;//关闭定时器4IT0=!IT0;//上升沿下降沿都可触发switch_hl=!switch_hl;//变为1，计数低电平if(!switch_hl){percent[0]=low_time;low_time=0;}else{percent[1]=high_time;high_time=0;}T4T3M |= 0x80;//打开定时器4if(i==3)//记录两个值后所有关闭，进入初始状态{i=0;T4T3M &= 0x7f;//关闭定时器4EX0=0;switch_hl=0;IT0=1;}
}void T4_interrupt() interrupt 20//T4计数高低电平的持续时间
{if(switch_hl)//1为低电平计数{low_time++;}else//0为高电平计数{high_time++;}
}

检测过程如下：

下降沿触发外部中断0，进入中断服务函数
关闭定时器4，更改触发方式
打开定时器4
定时器4计数低电平的时间
上升沿触发外部中断0，进入中断服务函数
关闭定时器4，更改触发方式
记录低电平时间
打开定时器4
定时器4计数高电平时间
下降沿触发外部中断0，进入中断服务函数
关闭定时器4，更改触发方式
记录高电平时间
寄存器重置，等待下一循环

如上所示，软件通过比较高低电平的持续时间就可获得信号的占空比信息。

界面的显示

由于，本显示屏为128*128点阵的液晶屏，为了提高刷新速度，采用了缓存的方法，将128*128点阵的信息以数组的形式储存在MCU的XDATA中。

图 3 部分界面缓存数据

void Refresh_Window()//刷新界面函数
{uchar x,y,xx,k;for(y=0;y<128;y++){for(x=0;x<16;x++){for(k=0;k<8;k++){if(windows[x+y*OFFSET]&(0X80>>k)){xx=x*8+k;PutPixel(xx,y,BLACK);}}}}
}

因此，若需要修改界面的显示，只需要修改缓存矩阵的数据即可。

作品的不足

（1）由于需要同时探测信号的频率，振幅和占空比等信息，每个接口之间不可避免的存在干扰现象

图 4 电压存在干扰的现象

如图4所示，在没有信号输入的情况下，电压的显示为4V，这就是各个探测通道之间存在互相干扰的现象

（2）由于本作品使用内置的缓存来显示频率，振幅和占空比等数据，因此不能随意测量任意参数的信号

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