1、 引言

示波器是電子測量的基本儀器。由于其具有圖形顯示實時、直觀和形象等特性，在一般的物理實驗室中它也是常用儀器之一。眾所周知，示波器是依據輸入電壓調制的電子束掃描、熒屏余輝以及人眼的暫留效應等原理制成的；它要求輸入周期信號；對于非周期性的信號，普通示波器是無能為力的，必須使用具有記憶功能的專用示波器，但這種示波器價格高昂，一般的物理實驗室無法大量配置。

信息時代，個人計算機大量普及。普通物理實驗室以及一般的中學都已配備了大量的計算機（以下稱PC）。但這些PC大都用于文字信息處理和計算工作，其內在的功能還遠遠沒有發(fā)揮，實際上造成了巨大的浪費。

我們知道，PC具有很強的圖像顯示功能。如果能夠開發(fā)、利用這一功能，配上外部接口電路，將一些物理過程，如溫度、濕度、壓力等等，經過相應的傳感器，將非電量轉換成電壓量，再經調理電路處理后送入STC單片機進行A／D轉換，轉換成數字量后再由串口發(fā)送到PC機，由PC機進行存儲和圖形顯示，從而構成了記憶示波器。

2、 STC12C5408AD簡介

STC12C5408AD是新一代增強型8051單片機，速度快，集成度高，電壓范圍寬（3.8 V～5.5 V），指令系統和MCS-51系列完全兼容。其內部還有8 KBFlash程序存儲器，512字節(jié)RAM、2 KB EEPROM、8通道10位ADC、4路PWM以及硬件看門狗（WDT）等寶貴資源，性價比極高。它的23個I／O口、內部電源供電系統、時鐘電路、復位電路以及看門狗電路都經過特殊處理，具有超強的抗干擾能力。STC12C5408AD具有ISP功能，用戶在自己的目標系統上，經串口和PC連接，就可直接由PC對其進行ISP下載編程，時間僅幾秒鐘，使用非常方便。又由于編程方便和快捷，因而可在用戶程序的任意位置插入“SJMP$”死循環(huán)指令作“斷點”（測試后刪除），重新匯編、下載和運行；程序運行到此便停住，用戶可方便地檢查當前的硬件真實狀態(tài)；如需檢測某些寄存器的狀態(tài)?？稍凇皵帱c”指令前插入讀寄存器并串發(fā)到PC的指令段，便可在PC上顯示當前的寄存器狀態(tài)供檢測，可節(jié)省專用編程器和仿真機的昂貴開支。

3、 A／D轉換

本系統中主要應用了該單片機的10位A／D功能。STC12C5408AD的8路10位A／D轉換口位于P1.0～P1.7，速度可達100 kHz，其A／D功能由有關寄存器來設置。

上電復位后，P1口為弱上拉型I／O狀態(tài)。選用P1.3腳作A／D通道，必須先將其設置為開漏（或高阻輸入）狀態(tài)。P13KL子程序就是完成這個設置。

3.1 轉換控制寄存器

轉換控制寄存器ADC_CONTR（地址0C5H）格式如圖1所示，各位的具體含義如下：

（1） A／D電源控制位D7

D7=1時，打開A／D電源；初次打開時，延時1ms，待A／D電路供電穩(wěn)定后，再啟動A／D，以保證A／D精度。ADC_ON子程序如下：

（2） 轉換速度控制位D6D5

D6D5=00時，轉換速度最慢（840個時鐘）

D6D5=11時，轉換速度最快（210個時鐘），本例用11。

（3） 模擬輸入通道選擇位D2D1D0

其位值為i（i=0，1，2，…，7）時，選中P1.i為A／D輸入通道；本例選P1.3，i=3。

（4） 轉換啟動位D3

D3=1，啟動A／D轉換；啟動后硬件自動清零。

（5） 轉換結束標志位D4

A／D轉換完畢，D4=1；必須由軟件清0。

3.2 轉換結果寄存器

A／D結果高8位寄存器ADC_DATA，地址OC6H（D7～D0）；

A／D結果低2位寄存器ADC_LW02，地址OBEH（D1D0）；

3.3 A／D轉換子程序RDAD

本例由于用PC機屏幕顯示A／D波形，PC機Y軸方向只能由8位數據控制，故只用高8位。每次讀畢再發(fā)給PC機處理。

3.4 基本程序清單

4、 PC軟件設計

PC軟件由串行通訊和圖形顯示兩部分組成。為提高運行速度，用PC匯編語言進行程序設計。

串行通訊主要是通訊協議和對異步串行通訊接口的有關寄存器如通訊線控制寄存器3FBH、通訊狀態(tài)寄存器3FDH、數據發(fā)送保持／數據接收緩沖寄存器3F8H等進行相應的設置和處理。

圖形顯示部分主要有640×350彩色圖形顯示方式的設置，X、Y坐標軸的描繪及圖像點的繪制和清除。鑒于PC匯編語言較繁雜，在此不具體介紹。

5、 效果實例

圖2、圖3分別是RC充放電A／D電路和RC微分A／D電路，圖4、5、6分別為電容充電（按下按鈕1）、放電（按下按鈕2）、微分（按下按鈕3）過程的波形圖；每調整一下電位器，曲線就相應變化；圖形清晰、翔實、實時性好，真實、生動地描繪了上述過程電容電壓的實際變化情況，使用非常方便。

在PC已經非常普及的情況下，花幾百元配置這樣一個系統，是非常值得的。如果再加上傳感器和調理電路，其用途將會非常廣泛。

責任編輯：gt