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簡易示波器
版本：V0.3
作者：老劉愛搗鼓
單片機型：STC8A8K64S4A12 @27MHz
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B站教程（初版）：https://www.bilibili.com/video/BV1ai4y1t79R
B站教程（V0.3）：https://www.bilibili.com/video/BV1ai4y1t79R
操作說明：
主界面-選項設置模式：
單擊編碼器：切換開始/暫停采樣
雙擊編碼器：切換波形水平滾動模式/選項設置模式
長按編碼器：進入設置界面
旋轉編碼器：修改當前參數(shù)
按下同時旋轉編碼器：在參數(shù)間切換
主界面-波形水平滾動模式：
單擊編碼器：切換開始/暫停采樣
雙擊編碼器：切換波形水平滾動模式/選項設置模式
長按編碼器：進入設置界面
旋轉編碼器：水平滾動波形（在暫停采樣狀態(tài)下有效）
按下同時旋轉編碼器：垂直滾動波形（僅在暫停采樣狀態(tài)下有效）
設置界面：
單擊編碼器：無效
雙擊編碼器：無效
長按編碼器：返回主界面
旋轉編碼器：修改當前選項
按下同時旋轉編碼器：切換選項
主界面參數(shù)：
橫軸時間區(qū)間："500ms", "200ms", "100ms", "50ms", "20ms", "10ms","5ms", "2ms", "1ms", "500us", "200us", "100us"(100us僅在自動觸發(fā)模式下可用)
縱軸電壓區(qū)間：設定電壓量程上限，最大30V，順時針旋轉編碼器將電壓上限設置為0則進入自動量程，逆時針旋轉進入手動量程
觸發(fā)值：設定觸發(fā)電壓值，觸發(fā)位置被放在屏幕中心
觸發(fā)方向：上下箭頭，分別代表上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)
觸發(fā)方式：
Auto(自動觸發(fā)) ：連續(xù)采樣，指示燈始終點亮，通過單擊編碼器控制啟停；觸發(fā)成功時，觸發(fā)點位于屏幕中心，觸發(fā)失敗則波形無規(guī)律滾動，屏幕左側顯示Fail標志
Normal(普通觸發(fā))：等待預采樣，待指示燈亮起表示預采樣結束，這時可以輸入信號；
觸發(fā)成功后，顯示波形，并繼續(xù)等待下次觸發(fā)；
如果有新的觸發(fā)成功，則自動顯示新的波形，如沒有新的觸發(fā)成功則屏幕波形保持并一直等待下次觸發(fā)；
需注意設置正確的觸發(fā)值，否則一直處于等待觸發(fā)狀態(tài)，屏幕不會顯示波形
Single(單次觸發(fā))：等待預采樣，待指示燈亮起表示預采樣結束，這時可以輸入信號；
觸發(fā)成功后，顯示波形，并停止采樣，需用戶單擊編碼器開始下次采樣
需注意設置正確的觸發(fā)值，否則一直處于等待觸發(fā)狀態(tài)，屏幕不會顯示波形
主界面狀態(tài)顯示：
Run：正在采樣
Stop：停止采樣
Fail：自動模式下，觸發(fā)值超出波形范圍引起觸發(fā)失敗
Auto：自動量程
設置界面選項：
PMode(繪圖模式)：
Vector：波形以矢量顯示
Dots ：波形以點陣顯示
LSB(采樣系數(shù))：分壓系數(shù)的100倍，比如用10k加2k的電阻進行分壓，分壓系數(shù)為(10+2/2)=6，LSB理論取值為6x100=600，根據(jù)實際電阻精度進行微調
BRT：OLED亮度
保存設置：長按編碼器退出設置界面時，設置界面和主界面的所有參數(shù)被保存到EEPROM
2020-04-30更新
1. 增加單次觸發(fā)和普通觸發(fā)功能，可自定義觸發(fā)點用來捕捉波形變化
2. 按照規(guī)格書要求將ADC采樣端口設置為高阻輸入
2020-5-3更新
1. 增加波形頻率顯示
2. 使用編碼器水平/垂直滾動波形
3. 使用編碼器垂直縮放波形
4. 用戶可設定觸發(fā)電平
*/
#include <reg51.h>
#include "global.h"
#include "delay.h"
#include "adc_stc8.h"
#include "config_stc.h"
#include "settings.h"
#include "chart.h"
#include "ssd1306.h"
// #include "uart.h"
// #include "stdio.h"
#define VBAT_UPDATE_FREQ 40 //電池電壓信息的更新頻率 VBAT_UPDATE_FREQ*25ms
#define VBAT_LSB 600 //電池電壓采樣分壓系數(shù)*100
#define INT_0 0 //外部中斷0序號，編碼器旋轉
#define INT_1 2 //外部中斷1序號，編碼器按下
#define TIMER_0 1 //定時器0中斷序號
void init()
{
InSettings = 0; //初始化開機界面
OptionInSettings = 0; //初始化設置界面的選項編號
OptionInChart = 0; //初始化主界面的選項標號
WaveScroll = 0; //清零波形滾動標志
OptionChanged = 0; //清零設置修改標志
ADCRunning = 1; //置位采樣標志
ADCInterrupt = 0; //清零ADC中斷標志
ADCComplete = 0; //清零ADC完成標志
WaveUpdate = 0; //清零波形更新標志
ClearWave = 0; //清零清除波形標志
ClearDisplay = 1; //置位清空屏幕標志
EC11PressAndRotate = 0; //清零編碼器旋轉標志
UpdateVbat = 0; //清零采樣電池電壓標志
ADCComplete = 0; //清零ADC完成采樣標志
WaveFreq = 0; //清零波形頻率
TriPos = 50; //初始化觸發(fā)點位置
TriPosOffset = 0; //初始化觸發(fā)點偏移量
TriFail = 0; //清零觸發(fā)失敗標志
VMax = 0; //清零波形電壓最大值
VMin = 0; //清零波形電壓最小值
WaveLengthSumNum = 0; //清零波形長度求和次數(shù)
WaveLengthSum = 0; //清零波形長度求和
/* 波形滾動模式下正在采樣則禁用外部中斷0（編碼器旋轉）
Disable external interrupt 0(Encoder rotation) in waveform scroll mode when sampling*/
if (ADCRunning && WaveScroll)
EX0 = 0;
/* 獲取內(nèi)部參考電壓值
Get internal reference voltage */
BGV = GetBGV();
}
void runWhenInSettrings()
{
P_Ready = 0;
ClearDisplay = 1;
while (InSettings)
{
/* 更新電池電壓信息
Update voltage infor of battery */
if (UpdateVbat)
{
UpdateVbat = 0;
VBat = GetVoltage(ADC_BAT, VBAT_LSB);
}
/* 更新屏幕亮度
Update OLED Brightness */
if (OLED_BrightnessChanged)
{
OLED_BrightnessChanged = 0;
OLED_Write_Command(0x81);
OLED_Write_Command(OLED_Brightness * 10);
}
/* 更新參數(shù)
Update parameters */
if (DisplayUpdate)
{
DisplayUpdate = 0;
PlotSettings();
OLED_Display();
}
}
/* 保存設置
Save Settings */
EA = 0;
if (OptionChanged)
{
OptionChanged = 0;
ClearDisplay = 0;
/* 保存設置并顯示保存狀態(tài)
Save settings and display saving status*/
PlotSaveStatus(Save_Options());
OLED_Display();
Delay1000ms();
}
/* 退出settings后刷新屏幕
Redraw display after exit settings */
ClearDisplay = 1;
PlotChart();
OLED_Display();
IE0 = 0;
IE1 = 0;
EA = 1;
}
/*
ADCRuning=1
| WaveUpdate=1
| | ClearWave=1
| | ClearWave=0
| WaveUpdate=0
ADCRuning=0
DisplayUpdate=1
WaveUpdate=1
| ClearWave=1
| ClearWave=0
WaveUpdate=0
*/
void runWhenADCInterrupt()
{
ADCInterrupt = 0;
P_Ready = 0;
/* ADC采樣運行
ADC Sampling Running */
if (ADCRunning)
{
EX0 = 0;
if (WaveUpdate)
{
WaveUpdate = 0;
ClearDisplay = 1;
/* 清空波形緩存
Clear waveform in buffer*/
if (ClearWave)
{
ClearWave = 0;
memset(ADCbuf, 0x00, SAMPLE_NUM * 2);
WaveFreq = 0;
TriFail = 0;
VMax = 0;
VMin = 0;
PlotChart();
}
/* 顯示緩存中的波形
Display waveform in buffer*/
else
{
AnalyseData();
PlotChart();
PlotWave();
}
}
else
{
ClearDisplay = 0;
PlotChart();
}
OLED_Display();
/* ADCRuning和WaveScroll同時置位時，不開啟外部中斷0（編碼器旋轉）
Not to enable external interrupt 0(Encoder Rotation) when both of ADCRunning and WaveScroll set. */
if (!WaveScroll)
{
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
}
/* ADC采樣停止
ADC Sampling Stopped */
else
{
while (!ADCRunning && !InSettings)
{
if (DisplayUpdate)
{
EX0 = 0;
DisplayUpdate = 0;
if (WaveUpdate)
{
WaveUpdate = 0;
/* 分析緩存中完成采樣的采樣數(shù)據(jù)
Analyse completed sampling data in buffer */
AnalyseData();
ClearDisplay = 1;
/* 清空屏幕，繪制波形
Clear display and draw waveform */
if (ScaleH == ScaleH_tmp)
{
/* 采樣點數(shù)有限，不支持橫向縮放波形，只有時間區(qū)間與完成采樣的時間區(qū)間相同才繪制波形
Since the sampling points limitation, scaling waveform along horizontal is not support.
Show waveform only when time scale is same as that when sampling completed */
PlotChart();
PlotWave();
}
/* 清空屏幕，不繪制波形
Clear display and no waveform */
else
{
WaveFreq = 0; //清零WaveFreq，繪制界面時，頻率位置會顯示****Hz
PlotChart();
}
}
/* 只更新屏幕上的參數(shù)，波形不變
Update parameters on display only, keep waveform */
else
{
ClearDisplay = 0;
PlotChart();
}
OLED_Display();
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
}
}
}
void runWhenADCComplete()
{
/* ADC采樣完成 - 單次觸發(fā)
ADC Sampling Complete - Single Trigger Mode */
if (TriMode == 2)
{
EX0 = 0;
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 0;
WaveUpdate = 0;
ADCRunning = 0; //清零ADC運行標志，停止采樣
AnalyseData();
ClearDisplay = 1;
PlotChart();
PlotWave();
OLED_Display();
IE0 = 0;
EX0 = 1;
}
/* ADC采樣完成 - 自動觸發(fā)或普通觸發(fā)
ADC Sampling Complete - Auto or Normal Trigger Mode */
else
{
//EX0 = 0;
ClearDisplay = 1; //置位清空屏幕標志
AnalyseData(); //分析采樣數(shù)據(jù)
PlotChart(); //繪制主界面
PlotWave(); //繪制波形
OLED_Display();
//IE0 = 0;
//EX0 = 1;
}
}
/* 程序入口
Program Entry */
void main()
{
/* 將ADC端口P0.4，P0.6設置為高阻
Set ADC port P0.4, P0.6 as high-impedance */
P0M1 |= 0x50;
P0M0 &= ~0x50;
/* 設置指示燈端口P1.1為推挽輸出
Set indicator port P1.1 as push-pull output */
P0M1 &= ~0x02;
P0M0 |= 0x02;
/* 設置編碼器端口P3.2，P3.3，P3.4為準雙向
Set Encoder port P3.2, P3.3, P3.4 as quasi bidirectional */
P3M1 &= ~0x1C;
P3M0 &= ~0x1C;
/* 設置OLED端口P2.3，P2.4，P2.5，P2.6，P2.7為準雙向
Set OLED port P2.3, P2.4, P2.5, P2.6 as quasi bidirectional */
P2M1 &= ~0xF8;
P2M0 &= ~0xF8;
/* 編碼器旋轉外部中斷
Interrupt for rotating of Encoder */
IT0 = 0; //外部中斷0觸發(fā)方式，上升沿和下降沿
PX0 = 1; //外部中斷0高優(yōu)先級，可打斷按鍵中斷，用于判斷按下同時旋轉
EX0 = 1; //開啟外部中斷0
/* 編碼器按鍵外部中斷
Interrupt for clicking of Encoder */
IT1 = 1; //外部中斷1觸發(fā)方式，下降沿
PX1 = 0; //外部中斷1低優(yōu)先級
EX1 = 1; //開啟外部中斷1
/* 定時器0，為更新電池電壓信息計時
Timer 0, for updating voltage of battery */
AUXR &= 0x7F; //定時器時鐘12T模式
TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式
TL0 = 0x46; //設置定時初值 //27MHz，25ms
TH0 = 0x24; //設置定時初值
TF0 = 0; //清除TF0標志
ET0 = 1; //允許定時器0中斷
/* 開總中斷
Enable global interrupt */
EA = 1;
//UartInit();
Read_Options();
init();
OLED_Init();
OLED_SetFontWidth(6);
PlotChart();
OLED_Display();
while (1)
{
P_Ready = 0;
/* 采樣波形
Sampling*/
GetWaveData();
/* 進入設置界面
Enter Settings Interface */
if (InSettings)
{
runWhenInSettrings();
}
/* ADC采樣中斷
ADC Sampling Interrupt */
else if (ADCInterrupt)
{
runWhenADCInterrupt();
}
/* ADC采樣完成
ADC Sampling Complete */
else
{
runWhenADCComplete();
}
}
}
/* 分析編碼器旋轉
Analyse Rotation of Encoder */
void Scan_EC11(void)
{
/* 延時去抖動
Delay to remove jitter */
Delay500us();
/* 正轉
Clockwise */
if (EC11_A != EC11_B)
{
Change_Val(1);
}
/* 反轉
Anticlockwise */
else if (EC11_A == EC11_B)
{
Change_Val(0);
}
}
/* 編碼器旋轉中斷
Interrput for Encoder Rotated */
void INT0_interrupt(void) interrupt INT_0
{
Delay500us();
/* 編碼器是否被按下
Whether the Encoder is pressed */
if (!EC11_KEY)
EC11PressAndRotate = 1;
else
EC11PressAndRotate = 0;
Scan_EC11();
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 1;
IE1 = 0; //清零外部中斷1標志位
IE0 = 0; //清零外部中斷0標志位
}
/* 編碼器點擊中斷
Interrput for Encoder Pressed */
void INT1_interrupt(void) interrupt INT_1
{
Delay50ms();
if (!EC11_KEY)
{
EC11PressAndRotate = 0;
/* 長按編碼器按鍵 - 切換主界面和設置界面
Long presse Encoder - Switch main interface and settings interface */
if (Delay800ms_Long_Press())
{
InSettings = ~InSettings;
/* 進入設置界面
Enter Settings */
if (InSettings)
{
DisplayUpdate = 1;
UpdateVbat = 1;
TF0 = 0; //清零定時器0溢出標志
TR0 = 1; //定時器0開始計時，開始電池電壓信息更新計時
IE0 = 0; //清零外部中斷0中斷標志
EX0 = 1; //開啟外部中斷0（編碼器旋轉）
}
/* 回到主界面
Retrurn to main interface */
else
{
TR0 = 0; //清零定時器0溢出標志
TF0 = 0; //定時器0停止計時，停止電池電壓信息更新計時
WaveFreq = 0;
TriFail = 0;
VMax = 0;
VMin = 0;
DisplayUpdate = 1;
WaveUpdate = 1;
ClearWave = 0;
}
ADCInterrupt = 1;
}
/* 按住編碼器同時旋轉
Rotate Encoder while pressing */
else if (EC11PressAndRotate)
{
/* 由編碼器旋轉中斷執(zhí)行操作
Operations Performed by Interrupt of Encoder Rotation */
}
/* 雙擊編碼器按鍵 - 在主界面，滾動波形和選項模式之間切換
Double click Encoder - Switch between Waveform Scroll Mode and Parameter Mode in Main Interface */
else if (Delay300ms_Double_Click())
{
/* 主界面
Main Interface*/
if (!InSettings)
{
WaveScroll = ~WaveScroll;
OptionChanged = 1;
ADCInterrupt = 1;
DisplayUpdate = 1;
ClearWave = 0;
}
}
/* 單擊編碼器按鍵 - 在主界面，切換Stop/Run狀態(tài)
Single click Encoder - Switch Run/Stop in main interface */
else if (!InSettings)
{
EX0 = 0;
ADCRunning = ~ADCRunning;
if (ADCRunning)
{
WaveUpdate = 1;
ClearWave = 1;
}
else
{
DisplayUpdate = 1;
WaveUpdate = 1;
}
ADCInterrupt = 1;
IE0 = 0;
IE1 = 0;
}
}
IE1 = 0;
}
/* 為更新Vbat計時
Timer for updating Vbat */
void TIMER0_interrupt(void) interrupt TIMER_0
{
static uint8 n;
if (++n >= VBAT_UPDATE_FREQ)
{
n = 0;
UpdateVbat = 1;
DisplayUpdate = 1;
}
}

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