DIY мини-осциллограф на Arduino Nano — пошаговое руководство

Компоненты и материалы

Дополнительно понадобятся (не в таблице):

• Конденсатор 104 (0.1 мкФ)
• Резисторы: 100 Ом, 12 кОм, 120 кОм, 510 кОм

Приложения и сервисы

• Arduino IDE

О проекте

В этом руководстве показано, как сделать домашний мини-осциллограф. Проект простой и доступный для повторения. Код не мой — я лишь оформил урок. Исходный код взят из стороннего источника (ссылка ниже). Вопросы и предложения — в комментариях к YouTube-видео, не забудьте лайк и подписку!

Источник кода (radiopench.blog96.fc2.com)

Что такое осциллограф?

Осциллограф (ранее — осциллограф, просторечно — «скоп» или «o-scope», CRO — катодно-лучевой, DSO — цифровой накопительный) — электронный измерительный прибор, графически отображающий изменяющиеся сигналы (обычно напряжение) как двумерный график зависимости одного или нескольких сигналов от времени. Другие сигналы (звук, вибрация) можно преобразовать в напряжение и отобразить.

На экране: ось Y — напряжение, ось X — время (калиброванная сетка). Форму волны анализируют на амплитуду, частоту, время подъема, интервалы, искажения и др. Современные цифровые приборы вычисляют и показывают эти параметры автоматически. Раньше измерения делали вручную по шкалам на экране.

Схемы подключения

Важно: Соблюдайте точное соответствие схеме.

Доступны три варианта схем (изображения в исходнике). Оригинал: radiopench.blog96.fc2.com, Wikipedia.

Код прошивки

Скетч использует библиотеки Wire, Adafruit_GFX, Adafruit_SSD1306, avr/pgmspace.h, EEPROM.h. Дисплей 128×64, I2C адрес 0x3C. Опорное напряжение АЦП — внутреннее 1.1В. Прерывание на пине 2 (INT0) для синхронизации.

Основные функции:

• setConditions() — настройка диапазонов по вертикали (0.2В–50В) и горизонтали (200мкс–50мс), авто/фиксированные режимы
• readWave() — захват 200 отсчетов с настраиваемой частотой дискретизации (через предделитель АЦП и delayMicroseconds/asm("nop"))
• dataAnalize() — поиск мин/макс/среднего, автошкала, определение точки синхронизации (по фронту)
• writeCommonImage() — отрисовка сетки, осей, меток
• plotData() — рисование волны линиями
• dispInf() — вывод информации: диапазоны, напряжение, статус синхро
• saveEEPROM()/loadEEPROM() — сохранение настроек в EEPROM
• pin2IRQ() — обработка кнопок (Select, Up, Down, Hold) через прерывание

Управление 4 кнопками (Select, Up, Down, Hold) и переключателем 1/10x (аттенюатор). Настройки: вертикальный диапазон, горизонтальный (база времени), полярность синхро, позиция курсора. Режим Hold замораживает экран.

Полный код доступен в разделе Code исходника.