JX Wave Generator — Генератор сигналов на Arduino с DDS AD9833 и OLED-дисплеем

Компоненты и материалы

Компонент	Количество	Примечание
Arduino Nano R3	1	Подойдет практически любая модель Arduino
OLED-дисплей SH1106 I2C 128x64 (4 пина)	1
Модуль DDS AD9833	1	Генератор синусоиды/треугольника/прямоугольника
Ротационный энкодер с кнопкой	1	Требуется паяльник для монтажа
Модуль ротационного энкодера	1	Удобнее для макетной платы
Релейный модуль 5В (опционально)	1	Для переключения AC/DC связи выхода
Ридовое реле 5В 500 Ом	1	Лучше для слабых сигналов, подключается напрямую к пинам Arduino (10 мА)
Конденсатор 10 мкФ	1
Конденсатор 10 нФ (полиэстеровый)	1
Блок питания AC-DC 100-220В → 5В (опционально)	1	Для автономного питания без USB

Необходимые инструменты

• Паяльник (не обязателен, если собираете на макетной плате)

Приложения и онлайн-сервисы

• image2cpp — конвертация пользовательских иконок в шестнадцатеричный формат для PROGMEM

О проекте

Давно откладывал покупку осциллографа. После его приобретения стало понятно, что для хоббийной диагностики аудиосхем и не только нужен недорогой генератор сигналов. Соединив увлечение электроникой и программированием, лучшее решение — собрать его самостоятельно на базе Arduino.

Основные функции

• Диапазон частот: 1 Гц — 999 999 Гц
• Два режима изменения частоты: логарифмический и по отдельным разрядам
• Три типа волн: синусоида, треугольник, прямоугольник
• Выбор типа выходной связи: AC или DC
• Режим плавного перехода (sweep) между двумя заданными частотами
• Управление исключительно одним энкодером
• Встроенная заставка для продления ресурса OLED-дисплея

Краткая справочная карта управления

Прототип

Использовался готовый релейный модуль с контактами 10А, так как под рукой не было микрoreed-реле. Это был бы лучший выбор, чтобы избежать дополнительных транзисторов, диодов и резисторов, когда силовые реле не нужны. Цифровой пин Arduino выдает максимум 40 мА, поэтому электромеханическое реле с катушкой 120/150 Ом подключить напрямую нельзя.

ОСТОРОЖНО! При работе с сетевым напряжением соблюдайте меры безопасности. Риск удара током и повреждения глаз/кожи. Берегите свою жизнь — она одна!

Программный код

Проект состоит из трёх файлов:

• JX_Wave_Generator_8.7.7.ino — основной скетч
• JXWG_Defs.h — определения констант, пинов, структур и переменных
• JXWG_Graphics.h — графические ресурсы (иконки в PROGMEM)

JX_Wave_Generator_8.7.7.ino (основная логика)

Версия 8.7.7. Мелкая ревизия от 16.01.2021. Код лицензирован по MIT. Реализована машина состояний с режимами: LOGARITHMIC, SINGLEDIGIT, SWEEP, OPTIONS и подрежимами настройки. Используются прерывания от кнопки энкодера, библиотека SimpleRotary для энкодера и адаптированная Adafruit_SH1106 для дисплея. Настройки сохраняются в EEPROM (структура config_type).

JXWG_Defs.h (определения)

Содержит: пины подключения (энкодер, реле, AD9833), константы режимов, типы волн (SQUARE, SINE, TRIANGLE), режимы связи (AC, DC, OFF), макросы для работы с EEPROM, структуру конфигурации и указатель на функцию сброса микроконтроллера.

JXWG_Graphics.h (графика)

Массивы байт в PROGMEM для всех иконок: режимы работы (лог, цифра, sweep), типы волн (квадрат, синус, треугольник), режимы связи (AC, DC, OFF), параметры sweep (min, max, step, opt, start, pause), маленькие иконки для строки состояния. Общий объём ~1148 байт флеш-памяти.

Схемы подключения