очень полезны, но обычно имеют большую цену. К счастью, есть несколько альтернатив специализированному осциллографу, поэтому в этом проекте мы превратим простой Arduino Uno (вместе с некоторым кодом Python) в грубый осциллограф, который можно использовать для просмотра форм сигналов и уровней напряжения!

Как это работает: Arduino

Аппаратная / прошивка осциллографа невероятно проста и использует встроенный в Arduino модуль — АЦП.АЦП, что означает аналогово-цифровой преобразователь, представляет собой модуль, который может принимать аналоговое напряжение (от 0 до 5 В) и преобразовывать его в двоичное число. Arduino имеет 10-битный АЦП, что означает, что наибольшее напряжение, 5 В, представлено как 1023 (1111111111), а наименьшее напряжение, 0 В, как 0 (0000000000). Однако, поскольку Arduino — это 8-битная машина, а размер беззнаковых символов составляет 8 бит (почему вы поймете позже), мы будем использовать только верхние 8 бит из результата АЦП. Это означает, что 5V теперь представлено как 255, а 0V как 0V.Поскольку существует 256 возможных значений, каждый бит представляет 5/256 В или 0,02 В (приблизительно). Следовательно, значение 0x0F будет представлять 0,3 В, значение 0x80 будет представлять 2,56 В, а значение 0x3E будет представлять 1,22 В.

Хотя Arduino включает АЦП по умолчанию и, следовательно, не требует кода настройки, мы все же настроим аналоговый вывод как вход. Вывод, который мы будем использовать для снятия показаний, будет A0, это контакт номер 14. В дополнение к конфигурации контактов мы также настроим модуль UART на высокую скорость передачи данных для связи с ПК (115200 бод) и инициализируем некоторые переменные. .

Код в нашем основном цикле начинается со снятия 100 показаний с модуля АЦП. Чтение аналоговых данных из АЦП невероятно просто и выполняется с помощью функции analogRead (номер контакта), которая возвращает целое число с 10-битным результатом АЦП с контакта, указанного номером контакта. В нашем случае input0 относится к выводу 14, то есть A0. После считывания следующего фрагмента кода, который должен быть выполнен, будет задержка. Размер задержки (в микросекундах) определяется параметром timeBase, который по умолчанию равен 100.Несмотря на задержку 100 мксек, истинный интервал между показаниями равен величине задержки плюс время преобразования АЦП (100 мксек), что дает интервал считывания 200 мкс. Для простоты в этом проекте это будет проигнорировано.

PWM на осциллографе | Запуск электронного блога

Как выглядит ШИМ на осциллографе. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, которую можно использовать для изменения яркости светодиода. В этой статье и видео показан ШИМ на осциллографе с использованием примера скетча Fade или программы из Arduino IDE.Светодиод и последовательный резистор подключаются к выводу Arduino Uno, и эскиз Arduino постоянно регулирует яркость светодиода с помощью ШИМ на выводе.

Видео, показывающее ШИМ на осциллографе

Следующее видео показывает ШИМ на осциллографе, который постоянно изменяется, чтобы изменить яркость светодиода. И светодиод, и Arduino Uno можно увидеть на вставке видео. PicoScope — это осциллограф на базе ПК, который подключается к USB-порту компьютера. Программное обеспечение, запущенное на компьютере, действует как экран осциллографа и панель управления, что можно увидеть на видео.

Аппаратное и программное обеспечение для демонстрации ШИМ

Найдите эскиз Fade в среде Arduino IDE в меню File → Примеры → 01.Basics → Fade в верхнем меню. GND осциллографа подключается к GND Arduino. Вывод 9 Arduino используется в качестве точки измерения для измерения формы сигнала ШИМ на осциллографе. На изображении ниже показано, как светодиод и последовательный резистор подключаются к Arduino Uno. Для получения дополнительной информации см. Соответствующее руководство по Fade на веб-сайте Arduino.

Пример использования Fade Arduino для отображения ШИМ на осциллографе

Как работает ШИМ

PWM изменяет рабочий цикл прямоугольной волны, что означает, что он изменяет соотношение времени его включения и времени выключения. Когда прямоугольная волна включена или находится на 5 В дольше, чем она выключена, светодиод будет гореть ярче. Если прямоугольный сигнал выключен или находится на GND дольше, чем он включен, светодиод будет тускнеть.

Продолжительность включения сигнала ШИМ обычно указывается в процентах. Если рабочий цикл составляет 80%, то цикл прямоугольной волны включен в течение 80% времени и выключен в течение 20% времени.Прямоугольная волна с рабочим циклом 50% имеет одинаковое время включения и выключения.

Basic (на последовательном плоттере)

/ *

Файл: Oscilloscope.ino

Название: Автономный 6-канальный осциллограф Arduino

Автор: Meeker6751

Версия: 2018.4.23

Метод: (0) Установите регулируемые переменные, (1) запустите эскиз (2) активируйте последовательный плоттер.

Описание: Этот эскиз моделирует 6-лучевой осциллограф. Ожидается, что вход (ы), представленный на аналоговых выводах, будет находиться в диапазоне от

0 до 5 вольт с максимальной частотой 1 кГц. Регулируемые переменные объявлены в отдельном разделе. Эти переменные могут быть найдены после операторов определения

. Можно выбрать 1-6 лучей, которые отображают напряжения на A0-A5 соответственно.Открытые аналоговые контакты производят

паразитных напряжений.

Осциллограф работает в 2 режимах: «непрерывный» (свободный ход) и «запускаемый» (запуск развертки при выполнении критерия. Критерий запуска

удовлетворяется, когда считываемый входной сигнал od A0 выходит за пределы заранее заданного значения. Критерий

дополнительно определяется тем, «растет» или «падает» при пересечении предварительно заданного напряжения. В режиме запуска общее время развертки

может быть установлено в миллисекундах.Начало развернутой развертки обозначается, когда метка синхронизации достигает значения 5 В постоянного тока.

При свипировании аналоговые выводы будут опрашиваться каждые миллисекунды SampleInterval. Внизу графика временные метки

(прямоугольная волна) будут переключаться каждые 10 миллисекунд SampleInterval.

Когда дискретизируется более 1 сигнала, отображение сигналов может быть «наложено» или «направлено». Когда используются каналы, напряжения

по вертикальной оси не калибруются.

Встроенный светодиод (вывод 13) является индикатором состояния осциллографа: (1) включен, непрерывный режим или развертка в режиме запуска;

(2) мигает, поставлен на охрану в активном режиме, (3) не горит, все операции приостановлены (нажатием кнопки).

Опционально кнопка может быть подключена к заземлению и цифровому выводу 12. При нажатии выборка сигнала и развертка останавливаются.

Повторное нажатие кнопки возобновляет развертку (но с промежутком в кривой (ах) сигнала).

Порядок построения легенды линий следующий: метки синхронизации (синие), уровень запуска (красный, если в режиме запуска), аналоговые сигналы A0-A6,

соответственно (многоцветные).

* /

#define ul unsigned long

#define arms true // состояние триггера и кнопки

#define continuous true // режим развертки (свободный ход)

#define fall false // крутизна триггера положительная

#define growth true // отрицательная крутизна триггера

#define triggered false // режим развертки (развертка начинается при срабатывании)

#define sweeping false // развертка для TriggeredSweepInterval msecs

#define overimposed true // сигналы наложены на display

#define channeled false // sig выводы выводятся на дисплей

// регулируемые переменные

int Beams = 6; // количество прочитанных лучей

bool DisplayMode = channeled; // «наложение» или «ченнелинг»

ul SampleInterval = 200; // единицы: мсек * 10; 0.1 <= SampleInterval

bool SweepMode = triggered; // «непрерывно» или «срабатывает»

ul TriggeredSweepInterval = 40000; // общее время развертки, единицы: секунды * 10,000

float TriggerDirection = rise; // «рост» или «падение»

float TriggerVolts = 3.5; // триггер vdc; 0 <= TriggerVolts <= 5

// управляемые переменные прерывания

ul LastSample = -1; // изначально нет последней выборки

bool LED = HIGH;

int BlinkCount = 0;

ul SweepCount = 0; // считает до интервала развертки

bool Tick = false; // устанавливается в значение true, если TickCount = SampleRate

ul TickCount = 0; // считает до SampleRate

bool TimingMark; // переключает каждый 10-й ‘Sample Intewrval’

ul TimingMarkCount = 0; // считает до SampleInterval * 10

bool TriggerState; // «вооружен» или «развернут»

bool TriggerOnset = false; // отмечает первый тик после срабатывания триггера

// переменные процедуры цикла

float ChannelFloor;

float ChannelHeight;

bool freeze = false; // истина: стоп; false: запустить

int PBPin = 12; // кнопка заземления на выводе 12 (необязательно)

int PBLastState = HIGH; // LOW (нажато) или HIGH (отпущено)

int PBVal; // обратная логика, кнопка привязана к земле

float ChannelScale; // сигнал пропорции для отображения

float TriggerDisplay; // вертикальное положение триггера

int TriggerLevel; // вычисляется из ‘TriggerVolts’

float Value;

void interruptSetup () {

noInterrupts (); // генерировать прерывание каждые 0.1 мс

TCCR2A = 2; // очистить таймер при сравнении, OCR2

TCCR2B = 2; // 16 000 000 Гц / 8 = 2 000 000 Гц; Часы T2 отсчитывают каждые 0,0005 мс

OCR2A = 199; // прерывание = 0,0005 * 200 = 0,1 мс

TIMSK2 = 2; // установить ISR COMPA vect

interrupts ();

}

ISR (TIMER2_COMPA_vect) {// прерывание каждые 0.1 мс

if (TickCount

TickCount ++;

BlinkCount ++;

if (BlinkCount> = 500) {

BlinkCount = 0,0;

LED =! LED; // переключение светодиода каждые 50 мсек

}

}

else {// Истек срок ‘SampleInterval’

Tick = true;

TickCount = 0;

TimingMarkCount ++; // обновляем метку времени

if (TimingMarkCount> = 10) {// 10-й интервал SDampleInterval

TimingMark =! TimingMark;

TimingMarkCount = 0;

}

if (SweepMode == triggered) {

if (TriggerState == sweep) {// развертка, обновление времени развертки

SweepCount + = SampleInterval;

if (SweepCount> = TriggeredSweepInterval) {// развертка завершена

TriggerState = arm;

LastSample = -1;

}

}

else {// поставлено на охрану, ищем триггер

Value = analogRead (A0);

if (LastSample> 0 и

((TriggerDirection == рост и значение> = TriggerLevel и LastSample

(TriggerDirection == падение и значение <= TriggerLevel и LastSample> TriggerLevel 9000)) {

= подметание; // сработало

SweepCount = 0;

TriggerOnset = true;

TimingMarkCount = 0;

TimingMark = true;

}

LastSample = Value;

}

}

}

}

void setup () {

pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT);

pinMode (PBPin, INPUT); // подключаем к заземленной кнопке

digitalWrite (PBPin, HIGH); // вывод кнопки подтягивания

Serial.begin (115200);

if (SweepMode == continuous) {

TriggerState = sweep;

}

else {

TriggerState = поставлено на охрану;

}

TriggerLevel = (TriggerVolts / 5.0) * 1023;

ChannelHeight = 5.0 / Beams;

ChannelScale = 5.0 / 1024.0 / Лучи;

TriggerDisplay = TriggerVolts * ChannelScale + 5.0 — ChannelHeight;

interruptSetup ();

}

void loop () {

if (freeze) {

digitalWrite (LED_BUILTIN, LOW);

}

иначе, если (TriggerState == активирован) {

digitalWrite (LED_BUILTIN, LED);

}

else {

digitalWrite (LED_BUILTIN, HIGH);

}

PBVal = digitalRead (PBPin);

if (PBVal == LOW и PBLastState == HIGH) {// задний фронт

freeze =! Freeze;

задержка (2); // игнорировать отскок контакта

}

PBLastState = PBVal;

if (! Freeze и TriggerState == sweeping) {

if (Tick) {// выборка, если интервал выборки мсек истек

if (TimingMark) {// отображение временных меток и триггера, если есть

if ( TriggerOnset) {

Последовательный.печать (5.0);

TriggerOnset = false;

}

else {

Serial.print (0.1);

}

}

else {

Serial.print (0,0);

}

Serial.print («»);

ChannelFloor = 5.0 — Высота канала; // отображение уровня запуска, если применимо

if (SweepMode == triggered) {

Serial.печать (TriggerLevel * ChannelScale + ChannelFloor);

Serial.print («»);

}

for (int AnalogPin = 0; AnalogPin <= Beams - 1; AnalogPin ++) {// выборка 1-6 аналоговых сигналов и их отображение

Value = analogRead (AnalogPin);

Значение = Значение * Масштаб канала + Полок канала;

Serial.print (Значение);

Serial.print («»);

ChannelFloor — = Высота канала;

}

Tick = false;

Серийный.println («»);

}

}

}

Как запрограммировать Arduino для отображения на осциллографе?

Осциллограф Arduino FIO LCD — полужидкостный.com

Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Прошло 7 лет (!) С тех пор, как я опубликовал код и схемы графического ЖК-осциллографа PIC18F2550 KS0108. Я давно разобрал схему, продал свои микроконтроллеры PIC и продолжил свою жизнь (как можно догадаться из моих последних сообщений, в которых подробно описывалась моя аспирантская и постдокторская работа). Тем не менее, я все еще получаю запросы об осциллографе Microchip PIC, поэтому я решил воссоздать его, используя более простую настройку, используя мою Arduino Fio.

Вот короткое видео-тизер, чтобы показать, что да, это работает (проходит пара разных частот синусоидальной волны, некоторый случайный шум и т. Д., Просто чтобы проиллюстрировать, как это работает):

Щелкните перерыв, чтобы получить дополнительную информацию о настройке.

Я использовал плату Arduino Fio, которую я взял на SparkFun.com (доступна на Amazon.com), и небольшую плату с графическим ЖК-дисплеем SPI, которую я купил за несколько долларов на dx.com (SKU 153821, также, очевидно, доступен на Amazon. .com). Поскольку у меня здесь нет паяльника, мне пришлось импровизировать с некоторыми кабелями типа «мама-мама», которые также были куплены на dx.com (артикул 151650).

Dx.com описывает ЖК-дисплей как модуль на 5 В, но на странице разработчика платы GLCD (mini12864) указано иное (перевод с китайского через Google Translate):

Размеры (Д × Ш × В): 47 мм × 38 мм × 6 мм (без штифтов)
ЖК-прицел (Д × Ш): 33,7 мм × 33,5 мм
Активная область ЖК-дисплея (Д × Ш): 30,7 мм × 23 мм
Подсветка: Кронштейн светодиодной подсветки белого цвета
Рабочее напряжение: 3.3 В ~ 5,5 В (встроенный усилитель, без давления)
ИС управления: UC1701
Формат дисплея: 128 × 64 строки
Дисплей: синий на белом

(лист данных mini12864)

Итак, я заказал один из графических ЖК-дисплеев, подождал несколько недель доставки (потому что dx.com — заведомо медленный грузоотправитель), получил его, подключил и опробовал следующий простой скрипт «Hello World», чтобы подтвердить, что что комбо GLCD / FIO функционировало:

И это сработало!

К счастью, ранее опубликованный код был написан на C, поэтому перенос на Arduino занял всего несколько минут.Я воспользовался преимуществами великолепной библиотеки графического ЖК-дисплея с открытым исходным кодом (u8glib), чтобы справиться с основной тяжестью работы, и добавил меню последовательного порта для управления различными параметрами дисплея. Одно важное различие между этим проектом и предыдущим: поскольку Arduino Fio является устройством с напряжением 3,3 В, он может обрабатывать только входы 0–3,3 В, что ограничивает его полезность в качестве «осциллографа» без надлежащей защиты входа / масштабирования напряжения. Однако код чрезвычайно переносим, ​​а это означает, что вы сможете запрограммировать любой другой Arduino и сразу же запустить его.

Вот еще 2 видео осциллографа в действии:

И, наконец, скетч Arduino для осциллографа:

Вот эскиз Arduino для генератора прямоугольных сигналов, показанный во втором видео:

Amazon и логотип Amazon являются товарными знаками Amazon.com, Inc или ее дочерних компаний.

Используйте Arduino для изучения функций и меню осциллографа «Adafruit Industries — Создатели, хакеры, художники, дизайнеры и инженеры!

Используя Rohde & Schwarz RTM3004, Джеймс «Лысый инженер» показывает, как использовать Arduino Uno для изучения различных интерфейсов и меню вашего нового осциллографа.

Научиться пользоваться новым осциллографом может быть непросто.В этом видео я показываю 5 измерений, которые вы можете выполнить, используя только Arduino в качестве тестируемого устройства. Узнайте, как смещать напряжение, настраивать измерения, обеспечивать бесконечное постоянство, сохранять опорные формы сигналов, И запускать (и декодировать) последовательные сигналы. Для этого видео компания Rohde & Schwarz любезно прислала мне RTM3004. Это видео является продолжением более раннего сообщения в блоге, в котором были представлены 6 измерений прицела, которые вы можете выполнить с помощью Arduino.

Ознакомьтесь с примечаниями к шоу AddOhms Episode 28, чтобы найти ссылки, связанные с этим эпизодом.

(на видео Джеймс вкратце показывает свой Rigol DS1052E, который мы продаем в магазине 🙂)

8-6-2021 (6 августа 2021 г.) — самый зловещий день в году, а также День CircuitPython в этом году! День освещает все, что связано с CircuitPython и Python на оборудовании. Увидимся там!

Прекратите макетирование и пайку — немедленно приступайте к изготовлению! Площадка Circuit Playground от Adafruit забита светодиодами, датчиками, кнопками, зажимами из кожи аллигатора и многим другим.Создавайте проекты с помощью Circuit Playground за несколько минут с помощью сайта программирования MakeCode с перетаскиванием, изучайте информатику с помощью класса CS Discoveries на code.org, переходите в CircuitPython, чтобы изучать Python и оборудование вместе, TinyGO или даже использовать Arduino IDE. Circuit Playground Express — это новейшая и лучшая плата Circuit Playground с поддержкой CircuitPython, MakeCode и Arduino. Он имеет мощный процессор, 10 NeoPixels, мини-динамик, инфракрасный прием и передачу, две кнопки, переключатель, 14 зажимов из кожи аллигатора и множество датчиков: емкостное прикосновение, ИК-приближение, температуру, свет, движение и звук.Вас ждет целый мир электроники и программирования, и он умещается на ладони.

Присоединяйтесь к 30 000+ создателям на каналах Discord Adafruit и станьте частью сообщества! http://adafru.it/discord

Хотите поделиться замечательным проектом? Выставка Electronics Show and Tell проходит каждую среду в 19:00 по восточному времени! Чтобы присоединиться, перейдите на YouTube и посмотрите чат в прямом эфире шоу — мы разместим ссылку там.

Присоединяйтесь к нам каждую среду вечером в 20:00 по восточноевропейскому времени на «Спроси инженера»!

Подпишитесь на Adafruit в Instagram, чтобы узнавать о совершенно секретных новых продуктах, о кулуарах и многом другом https: // www.instagram.com/adafruit/