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CPUを作ろう ~計算機教材とマイコンと電子工作~

AVRオシロスコープ

AVRでオシロスコープの自作,その1

グラフィックLCDに何か書かせるなら,やっぱり真似してオシロスコープかな.
ということで,仕事が終わってから,ATmega328Pでオシロスコープを製作中.
某所より販売されている物とは違って2チャンネルにする予定.しかし・・・
AVRのA/Dで信号入力するつもりなので,頑張っても帯域は数10kHzでしょうか.
あと2-3日でハードはできそうです.ソフトは1ヶ月くらいかかりそうですけど.

DSC03265.JPG

普通に買うなら↓

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AVRでオシロスコープの自作,その2

オシロスコープのハードは完成しました.

DSC03270.JPG

LCDに秋月電子通商様のサンプルプログラムを表示できました.
左下の2個の入力のインピーダンスは1MΩ,1/10に分圧した後,
オペアンプでゲインを1,10,100倍に可変できます.この信号は2.5Vのオフセットを加えて,AVRのアナログ入力端子に接続されています.
モードやレンジ切り替え用に4個スイッチをつけました.

あとはソフト,教材用に公開できるようにオリジナルで作ってみます.

自分しか分からない回路図はこちら↓

DSC03272.JPG

入力部分の回路図↓

DSC03273.JPG

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AVRでオシロスコープの自作,その3

ネットで公開されていたフォントをお借りして,グラフィック画面の出力方法を確認.
文字がでました.

DSC03275.JPG

--追記--
画面片側だけを使って,以前作ったキャラクタLCDのライブラリを改変して文字列表示と数値->文字列変換表示までできました.
左右画面を別々のチップで担当してるので,両者をまたがった文字列の表示をさせるには一工夫必要です.オシロの場合は左右どちらかに文字列を表示させてしまえばいいので,別に問題はないですが,境目なく表示できるようにしておくと後々便利かも.
あと,pset,presetなど,ドット表示ができれば,チカチカと画面更新しながらの表示なら割と簡単にできそうです.

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AVRでオシロスコープの自作,その4

GLCDのデータ読み出しが上手くいかず,画面用のデータ領域を作って,そこに画面を作ってしまった後,書き出すようにしました.
目盛をうって,正弦波を書き出そうとしても,なぜかゴミがでる.何かバグがあって想定外のところに読み書きしてゴミを出したり暴走させたりしているもよう...

DSC03276.JPG

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AVRでオシロスコープの自作,その5

電圧軸も時間軸もレベルも固定で2チャンネルの波形表示だけなんとなくできた.
点じゃなく線で書かないと,スケールが合ってない時に波形に見えない.しかも,
スイッチ入力と文字列出力を同時にやろうとするとなぜか画面がぐちゃぐちゃになる.
まだまだ先は長い感じ.
(デジカメが手元にないので写真なし)

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AVRでオシロスコープの自作,その6(追記)

昨日の問題は画面の書き出し命令の信号の手順にバグがあったのとメモリ不足の問題.
メモリオーバーに関してはコンパイラがエラーを出してくれないみたいです.
取りあえず,波形出力はできました.(レンジや時間軸固定で画面表示は適当なイメージ)
新たな問題発覚,波形がドットの連続では,信号の変化が大きい時にドット間が大きく,
液晶のレスポンスも遅いので波形に見えません.線で結ぶ必要があります.

でたらめな信号の与え方ですが,入力部分を手で触れてみたところ↓
DSC03281.JPG

--追記--
今日は午前中にちょっと時間がとれたので,ドット間の直線補間を追加しました.前はこのくらい大きな信号を入れるとドットが散らばってしまっていたのですが,ちゃんと波形に見えます.割と簡単にかけたのでタイムロスも少ないといいですが.

DSC03283.JPG


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AVRでオシロスコープの自作,その7

オシロスコープにX-Yモードは必須!ということで,
作りました↓

DSC03286.JPG

ただしまだ時間軸や電圧軸の絶対値はテキトウ.
A/Dの最適化やオペアンプの選定,0調整を作ってからの作業です.


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AVRでオシロスコープの自作,その8

ケーブル作りました.

机の奥に眠ってたケーブルや拾ったケーブル3種類を半分に切ってつなぎ合わせ,
先日細工したドライヤーで処理↓

DSC03292.JPG

2本のケーブルができました↓

DSC03293.JPG

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AVRでオシロスコープの自作,その9

先日作った発振回路の波形を表示させてみました.
正弦波はこんな感じ↓
DSC03299.JPG

パルス波形も↓
DSC03295.JPG

RC直列回路に正弦波を加えて位相差を作りリサージュ波形を出力↓

DSC03309.JPG

自作の発振器とオシロスコープで,歪んでますが丸が描けて自己満足してます.


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AVRでオシロスコープの自作その10,試作完成

あれこれやってたらきりがないので,いちおう完成とします.
帯域約10KHz,2チャンネルで位相差を見ることができるので,
学校の低周波回路の学習教材用としては十分な性能です.

時間軸は,100us/div(1チャンネル時のみ),200us,500us,1ms,5ms,10ms,X-Y
電圧軸は,0.1V, 0.5V, 1V の3通り+約1/10と10倍のプリアンプ.
ボタンは4つ,操作割り当ては,CH1とCH2の電圧レンジ調整,時間軸調整,ホールド.
チャンネルボタンを長押しすると1<ー>2チャンネルモードの切り替え.
の簡単操作としました.
AVRの入力が2.5V±2.5V,速度重視でA/Dを8ビットに丸めているので,その結果,電圧レンジの幅を狭めることになりました.

操作している動画はこちら.AVR oscilloscope


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