【DS100手持数字示波器】5.示波器也能做表白神器？

縋逐ЮDreams · 发表于 2022-12-10 15:29:57

前言

示波器除了用来测试平时的通信波形，信号频率，信号噪声等等之外，还可以使用XY模式来显示一些好玩的图形，本文将使用正点原子DS100示波器的XY时基模式来显示李萨如图像。

本文会使用示波器显示一个跳动的爱心，以及一些李萨如图像。

试验环境

由于本文并没有信号发生器，而正点原子DS100自带的信号发生器也只能输出一路信号，所以我试用瑞萨的单片机的两路DAC信号作为信号源，用于测试XY时基下的图形显示，也就是显示好玩的李萨如图像。

信号源：瑞萨RA4M2单片机两路DAC，精度为12bit，最大输出值为4096，最大输出电压为3.3V；

DS100：两路示波器信号输入，CHA作为X轴，CHB作为Y轴。

示波器设置为XY模式方式：

按下M见，滚动滚轮I选中时基模式，滚动滚轮II选中XY，然后再次按下M确定即可，见下图：

试验

1. 首先是测试单片机的DAC模块是否能够正常输出正弦信号，这是后面试验的基础，设置时基模式为ROLLO机会YT。

然后编写一个测试代码：如下：

其中，sin(xxx) * 2048 + 2048的目的是将DAC输出信号编程一个正数。

让DAC0输出正弦波，DAC1输出余弦波。

其中time_cnt就是0~2π，每次的增长周期为0.05,没1毫秒增长一次，这样可以让波形看起来更新连续，如果需要增加进行精度，可以修改为更小的值。

实现原理：

因为DAC不能输出负电压，所以需要将sin计算出来的负数部分进行偏移，实现原理见下方代码，sin最小值为-1，所以将DAC输出值偏移2048，然后加上剩余值2048，当sin计算值-1的时候，DAC则输出0，当sin计算值为1的时候，DAC输出4096。

复制代码

效果如下图，效果很好，表示可以进行接下来的工作了。

2. 先来测试一下李萨如图像。

使用单片机输出两路DAC正弦信号，使用了C语言标准库的sin函数，两路正弦波信号有相位差，相位差为0的时候显示的是一条斜线，随着相位差增加，会变为一个椭圆，当相位差为π/2的时候就会显示成一个圆形，见下方图片以及视频。

（1）上述步骤一不变，只需要将时基模式切换为XY即可，就可以看到一个圆形，见下图：

（2）调整DAC0与DAC1输出正弦信号的相位差就可以改变李萨如图像为椭圆或者斜线，见下视频。

代码中只需要修改DAC1输出的信号的相位差即可，其中change应该随着时间变化，变化的周期自行编写，最好是一个完整的sin信号输出周期之后在改变，不然图形显示不完整。

复制代码

视频：

（3）输出一个有大小可变的圆。

设置DAC0与DAC1的输出正弦信号的相位差为π/2，然后修改输出信号的幅值就可以修改圆形的半径，其中半径R_circle为周期可变的。

代码实现：

dac_value[0] = (uint16_t)(sin(time_cnt) * (float)R_circle) + R_circle;
dac_value[1] = (uint16_t)(sin(time_cnt + 0.5*PI_MATH) * (float)R_circle) + R_circle;
Adc_OutputVal(DAC_DAC0, dac_value[0]);
Adc_OutputVal(DAC_DAC1, dac_value[1]);
if (time_cnt > PI_DOUBLE)
{
time_cnt = 0.0f;
R_circle -= 20;
if (R_circle <= 100)
R_circle = 2048;
}
else
{
time_cnt += 0.05f;
}