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arduino TFT彩屏示波器v2.0正式版源程序+电路图

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楼主
ID:349565发表于 2019-3-31 15:22|显示全部楼层|只看大图回帖奖励
更新内容
1,增加触屏操作功能，所有操作直接通过触屏操作
2,硬件部分增加负电压采集功能。
3,探头提供x1,x10,x100三档衰减功能.
4,支持DC,AC藕合方式。
5,支持时基调。
6,增加HOLD功能。
演示：下图采集的正玄波为市电通过9V变压器降压后直接采样的波形。
有能力的朋友可以改进一下，最好能发份改进的源码给我。

电路原理图如下：


制作出来的实物图如下：


单片机源程序如下:

  2. #include< Adafruit_GFX.h>
  3. #include< MCUFRIEND_kbv.h>
  4. #include< TouchScreen.h>
  5. MCUFRIEND_kbv tft;

  7. const int XP=7,XM=A1,YP=A2,YM=6; //ID=0x5408
  8. const int TS_LEFT=772,TS_RT=151,TS_TOP=953,TS_BOT=156;
  9. TouchScreen ts = TouchScreen(XP, YP, XM, YM, 300);
  10. TSPoint tp;

  12. #define MINPRESSURE 200
  13. #define MAXPRESSURE 1000

  15. // 颜色值:
  16. #define BLACK   0x0000
  17. #define BLUE   0x001F
  18. #define RED     0xF800
  19. #define GREEN   0x07E0
  20. #define CYAN   0x07FF
  21. #define MAGENTA 0xF81F
  22. #define YELLOW  0xFFE0
  23. #define WHITE   0xFFFF
  24. //RGB颜色
  25. #define RGB(r,g,b) (((r&0xF8)<<8)|((g&0xFC)<<3)|(b>>3))
  26. #define GREY     RGB(127, 127, 127)
  27. #define DARKGREY  RGB(64, 64, 64)
  28. #define TURQUOISE RGB(0, 128, 128)
  29. #define PINK     RGB(255, 128, 192)
  30. #define OLIVE     RGB(128, 128, 0)
  31. #define PURPLE   RGB(128, 0, 128)
  32. #define AZURE     RGB(0, 128, 255)
  33. #define ORANGE   RGB(255,128,64)

  35. #define ch1     A5
  36. #define max_buf 321
  37. #define max     320
  38. #define _ms     150
  39. #define vatel   5

  41. int xpos, ypos;
  42. uint8_t PENRADIUS = 1;
  43. uint8_t Orientation = 1;   //屏幕旋转
  44. int i,value;
  45. int time[]={0,7,20,46,102,224,460};
  46. int _adc,_us;
  47. int _id; //点击的按钮id
  48. int buf[max_buf];
  49. int buf_old[max];
  50. bool hold=false;
  51. long t;
  52. int delay_us=0;
  53. int Freq,Cycl,Duty,Pw,V_max,V_min,V_mid,Vpp;
  54. int i1,i2,i3;
  55. int Tv=209;  //触发电压
  56. String sj[]={" x1:1 "," x10:1 ","x100:1"};
  57. int mode=0;
  58. float _Vmax,_Vmin,_Vmid,_Vrms;
  59. int old_Freq,old_Duty;
  60. bool parameter=false;
  61. int adc_i=8;
  62. /*
  63. //主菜单
  64. void man_menu(void){
  65.   tft.fillScreen(BLACK);
  66.   tft.setTextSize(1);
  67.   tft.setTextColor(WHITE, BLACK);
  68.   tft.setCursor(60, 20);
  69.   tft.print("plase select menu");
  70.   
  71.   btn_osc.initButton(&tft,100,60,120,40,WHITE,CYAN,BLACK, "OSC",2);
  72.   btn_pwm.initButton(&tft,100,110,120,40,WHITE,CYAN,BLACK, "PWM",2);
  73.   btn_osc.drawButton(false);
  74.   btn_pwm.drawButton(false);
  75.   while (1) {
  76.    update_button_list(buttons);
  77.    if (btn_osc.justPressed()) {
  78.      btn_osc.drawButton(true);
  79.      osc();
  80.    }

  82.   }
  83. }*/

  85. void setup(void){
  86.   tft.reset();
  87.   tft.begin(0x5408);
  88.   tft.setRotation(Orientation);
  89.   osc();
  90. }

  92. void draw_btn(int x,int y,int w,int h,String lable){
  93.   tft.setTextColor(WHITE, BLUE);
  94.   tft.drawRoundRect(x, y, w, h, 3, RED);
  95.   tft.setCursor(x+3, y+9);
  96.   tft.print(lable);
  97. }

  99. //示波器
  100. void osc(void){
  101.   tft.fillScreen(BLACK);
  102.   tft.fillRect(0, 0, tft.width(), 30, BLUE);
  103.   tft.fillRect(0, 210, tft.width(), 30, BLUE);
  104.   tft.setTextSize(0);
  105.   
  106.   draw_btn(2,212,48,25," Auto");
  107.   draw_btn(55,212,48,25," x1:1 ");
  108.   draw_btn(108,212,48,25,"  D+");
  109.   draw_btn(162,212,48,25,"  D-");
  110.   draw_btn(217,212,48,25,"measure");
  111.   draw_btn(271,212,48,25," Hold");

  113.   while(1){
  114.    bool down =Touch_getXY();
  115.    if(down&&ypos<230&&ypos>200){
  116.      if(xpos>2&&xpos<48){       //Auto
  117.        _id=0;
  118.       
  119.        delay(100);
  120.      }else if(xpos>55&&xpos<103){   //衰减
  121.        _id=1;
  122.        mode++;
  123.        if(mode>2){mode=0;}
  124.        draw_btn(55,212,48,25,sj[mode]);
  125.      }else if(xpos>108&&xpos<157){  //D+
  126.        _id=2;
  127.        _us+=1;
  128.        if(_us>=6){_us=6;}
  129.      }else if(xpos>162&&xpos<210){  //D-
  130.        _id=3;
  131.        _us-=1;
  132.        if(_us<=0){_us=0;}
  133.      }else if(xpos>217&&xpos<266){  //测量
  134.        _id=4;
  135.        tft.fillRect(0, 0, tft.width(), 30, BLUE);
  136.        if(parameter){
  137.        parameter=false;
  138.        }else{
  139.        parameter=true;
  140.        }
  141.        //delay(100);
  142.      }else if(xpos>271&&xpos<320){  //hold
  143.        _id=5;
  144.        tft.setTextColor(WHITE, BLACK);
  145.        tft.setCursor(5, 40);
  146.        if(hold){
  147.        hold=false;
  148.        tft.print("   ");
  149.        }else{
  150.        hold=true;
  151.        tft.print("HOLD");
  152.        }
  153.        delay(100);
  154.      }
  155.    }else if(down&&ypos<200&&ypos>20){  //触发电压
  156.      tft.drawLine(0, Tv, 5, Tv, BLACK);
  157.      Tv=ypos+10;
  158.    }
  159.   
  160.    if(hold==false){
  161.        sampling();
  162.        measure();
  163.        display_cls();
  164.        display();
  165.    }
  166.   }
  167. }

  169. //获取触屏位置
  170. bool Touch_getXY(void){
  171.   tp = ts.getPoint();   //tp.x, tp.y的值从ADC读取
  172.   pinMode(XM, OUTPUT);  //恢复共享引脚
  173.   pinMode(YP, OUTPUT);
  174.   bool pressed = (tp.z>MINPRESSURE&& tp.z<MAXPRESSURE);
  175.   //模屏竖屏坐标计算
  176.   if (pressed) {
  177.    switch (Orientation) {
  178.      case 0:
  179.        xpos = map(tp.x, TS_LEFT, TS_RT, 0, tft.width());
  180.        ypos = map(tp.y, TS_TOP, TS_BOT, 0, tft.height());
  181.        break;
  182.      case 1:
  183.        xpos = map(tp.y, TS_TOP, TS_BOT, 0, tft.width());
  184.        ypos = map(tp.x, TS_RT, TS_LEFT, 0, tft.height());
  185.        break;
  186.      case 2:
  187.        xpos = map(tp.x, TS_RT, TS_LEFT, 0, tft.width());
  188.        ypos = map(tp.y, TS_BOT, TS_TOP, 0, tft.height());
  189.        break;
  190.      case 3:
  191.        xpos = map(tp.y, TS_BOT, TS_TOP, 0, tft.width());
  192.        ypos = map(tp.y, TS_LEFT, TS_RT, 0, tft.height());
  193.        break;
  194.    }
  195.    /*
  196.    tft.setTextColor(WHITE,BLUE);
  197.    tft.setCursor(250, 10);
  198.    tft.print("x=" + String(xpos) + " y=" + String(ypos) + "   ");*/
  199.   }
  200.   return pressed;
  201. }

  203. void loop(){
  204.   
  205.   
  206. }


  209. //ADC采样通道
  210. void ADC_pin(uint16_t pin){
  211.   switch(pin){
  212.    case A0: //A0
  213.      ADMUX =_BV(REFS0);break;
  214.    case A1: //A1
  215.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX0);break;
  216.    case A2: //A2
  217.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX1);break;
  218.    case A3: //A3
  219.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX0)|_BV(MUX1);break;
  220.    case A4: //A4
  221.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX2);break;
  222.    case A5: //A5
  223.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX0)|_BV(MUX2);break;
  224.    case A6: //A6
  225.      ADMUX =_BV(REFS0)|_BV(MUX1)|_BV(MUX2);break;
  226.    case A7: //A7
  227.      ADMUX=_BV(REFS0)|_BV(MUX0)|_BV(MUX1)|_BV(MUX2);
  228.      break;
  229.    default:
  230.      break;
  231.   }
  232.   //ADMUX |= (1<<REFS1)|(1<<REFS0);//内部1.1V参考电压
  233. }

  235. //ADC分频，采样速率
  236. void ADC_adcsra(int key) {
  237.   switch (key){
  238.    case 4://ADC Sample=16MHz/4/13=307.6KHz,实测142.8KHz
  239.      ADCSRA = _BV(ADPS1); //7us采样一次
  240.      break;
  241.    case 8://ADC Sample=16MHz/8/13=153.8KHz,实测100KHz
  242.      ADCSRA = _BV(ADPS0)|_BV(ADPS1);  //10us采样一次
  243.      break;
  244.    case 16://ADC Sample=16MHz/16/13=76.8KHz,实测58.8KHz
  245.      ADCSRA = _BV(ADPS2);  //17us采样一次
  246.      break;
  247.    case 32://ADC Sample=16MHz/32/13= 38.4KHz,实测33.3KHz
  248.      ADCSRA = _BV(ADPS2)|_BV(ADPS0);  //30us采样一次
  249.      break;
  250.    case 64://ADC Sample=16MHz/64/13= 19.2KHz,实测17.8KHz
  251.      ADCSRA = _BV(ADPS2)|_BV(ADPS1);  //56us采样一次
  252.      break;
  253.    case 128://ADC Sample=16MHz/128/13=9600Hz,实测8928Hz
  254.      ADCSRA =_BV(ADPS2)|_BV(ADPS1)|_BV(ADPS0);  //112us
  255.      break;
  256.    default:
  257.      break;
  258.   }
  259.   ADCSRA |= _BV(ADEN);
  260. }

  262. //获取ADC采样值
  263. int _analogRead(void){
  264.   bitClear(ADCSRA, ADIF);
  265.   ADCSRA |= _BV(ADSC);
  266.   loop_until_bit_is_set(ADCSRA, ADIF);
  267.   return ADC;
  268. }

  270. //采样
  271. void sampling(){
  272.   ADC_pin(ch1);       //使用ch1采样(触摸屏会更改)
  273.   ADC_adcsra(8);       //使用4分频采样
  274.   //切换通道后前10次采样是错的，不要
  275.   for(i=0;i<15;i++){_analogRead();}
  276.   t = micros();       //采样开始时间
  277.   for(i=0;i<max_buf;i++){
  278.    buf[i]=_analogRead();
  279.    if(time[_us]>0){delayMicroseconds(time[_us]);}
  280.   }
  281.   t = (micros()-t)/max_buf; //采样1次时间
  282.   ADC_adcsra(128);     //恢复128分频给触摸屏
  283. }

  285. //计算参数
  286. void measure(void){
  287.   V_max = buf[0];V_min = buf[0];
  288.   for(i=0;i<max;i++){
  289.    V_max = ((V_max<buf[i])?buf[i]:V_max);//最大值
  290.    V_min = ((V_min>buf[i])?buf[i]:V_min);//最小值
  291.   }
  292.   V_mid = (V_max+V_min)/2; //平均值
  293.   Vpp   = (V_max-V_min);   //峰峰值
  294.   int H=map(Tv,30,210,1023,0);//触发值
  295.   
  296.   if(Vpp==V_max&&V_mid*2==Vpp){ //方波
  297.    //周期开始点
  298.    for (i=0; i<max;i++){
  299.      if(buf[i]<V_mid&&buf[i+1]>V_mid)
  300.        {i1=i;break;}
  301.      }
  302.    for(i=i1+1;i<max;i++){
  303.      //周期内高电平结束点
  304.      if(buf[i]>V_mid&&buf[i+1]<V_mid){i2=i;}
  305.      //周期结束点
  306.      if(buf[i]<V_mid&&buf[i+1]>V_mid)
  307.        {i3=i;break;}
  308.    }
  309.    Cycl=(i3-i1);  //周期时间=周期结速点-周期开始点
  310.    Pw=(i2-i1);     //低电平时间
  311.   
  312.    Duty =(Pw*100)/Cycl; //占空比=低电平时间/周期时间
  313.    Freq =1000000/Cycl/t; //频率
  314.    if(Vpp<H){
  315.      Cycl=0;Pw=0;Duty=0;Freq=0;
  316.    }else if(Freq<0){Freq=old_Freq;Duty=old_Duty;}
  317.   }
  318.   
  319. }

  321. //显示
  322. void display(void){
  323.   for(i=0;i<max+1;i++){
  324.    buf[i]=map(buf[i],0,1023,209,31);     //计算坐标
  325.   }
  326.   for(i=0;i<max;i++){
  327.    tft.drawLine(i, buf[i], i, buf[i+1], WHITE);
  328.    buf_old[i]=buf[i];
  329.   }
  330.   display_v();
  331.   old_Freq=Freq;
  332.   old_Duty=Duty;
  333. }

  335. void display_v(void){
  336.   int a=0;
  337.   tft.setTextColor(WHITE,BLUE);
  338.   if(parameter){
  339.   
  340.    //衰减倍数
  341.    if(mode==0){
  342.      a=1;
  343.    }else if(mode==1){
  344.      a=10;
  345.    }else if(mode==2){
  346.      a=100;
  347.    }
  348.    _Vmax=V_max*vatel/1023;
  349.    _Vmin=V_min*vatel/1023;
  350.    _Vmid=V_mid*vatel/1023;
  351.    _Vrms=Vpp*vatel/1023;
  352.   
  353.    tft.setCursor(2, 5);
  354.    tft.print("Freq:");
  355.    tft.print(Freq);
  356.    tft.print("Hz     ");
  357.    tft.setCursor(2, 20);
  358.    tft.print("Cycl:");
  359.    tft.print(Cycl*t);
  360.    tft.print("us   ");
  361.    tft.setCursor(85, 5);
  362.    tft.print("Pw:");
  363.    tft.print(Pw*t);
  364.    tft.print("us  ");
  365.    tft.setCursor(85, 20);
  366.    tft.print("Duty:");
  367.    tft.print(Duty);
  368.    tft.print("%   ");
  369.   
  370.    tft.setCursor(155, 5);
  371.    tft.print("Vmax:");
  372.    tft.print(_Vmax*a);
  373.    tft.print("V   ");
  374.    tft.setCursor(155, 20);
  375.    tft.print("Vmin:");
  376.    tft.print(_Vmin*a);
  377.    tft.print("V   ");
  378.    tft.setCursor(235, 5);
  379.    tft.print("Vmid:");
  380.    tft.print(_Vmid*a);
  381.    tft.print("V  ");
  382.    tft.setCursor(235, 20);
  383.    tft.print("Vrms:");
  384.    tft.print(_Vrms*a);
  385.    tft.print("V  ");
  386.   }else{
  387.    tft.setTextColor(WHITE,BLUE);
  388.    tft.setCursor(5, 14);
  389.    tft.print("Arduino Digital OSC V2.0");
  390.    tft.setCursor(250, 20);
  391.    tft.print("Delay:"+String(time[_us]) +"us  ");
  392.   }
  393. }


  396. //清除
  397. void display_cls(void){
  398.   for(i=0;i<max;i++){
  399.    tft.drawLine(i, buf_old[i], i, buf_old[i+1], BLACK);
  400.   }
  401.   
  402.   //绘网格
  403.   for(i=32;i<=320;i+=32){  //竖线
  404.    tft.drawLine(i, 30, i, 210, DARKGREY);
  405.   }
  406.   for(i=60;i<=180;i+=30){ //横线
  407.    tft.drawLine(0, i, 320, i, DARKGREY);
  408.   }
  409.   tft.drawLine(0, 120, 320, 120, RED);
  410.   tft.drawLine(160, 30, 160, 210, RED);
  411.   //触发电压
  412.   tft.drawLine(0, Tv, 3, Tv, YELLOW);
  413.   
  414. }
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