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tiny-oscope.zip
8채널 12비트 ADC MCP3208 오실로스코프
MCP3208 오실로스코프 만일 아듀이노에 내장된 10비트 ADC의 한계를 넘는 더 좋은 분해능과 처리속도가 필요하다면? 그렇습니다. MCP3208을 사용하면, 이 문제를 해결할 수 있습니다. (좌측은 아날로그를 신호와 연결하는 핀, 우측은 적색은 아듀이노 기판의 연결 핀입니다) 참고 : D13 에 연결된 아듀이노 기판의 내장 LED는 SPI 작동에 문제가 없으므로 그대로 둔다.  MCP3208-8 ADC는 12 비트 adc로 8 ch의 아날로그 입력과 100 kHz의 샘플링 속도로 축차비교형(SAR CDAC) ADC로 SPI 인터페이스를 가지고 있습니다. VREF 핀에 5.5V 외에 4.096V를 인가하면 최대입력 범위(FS)이 4.095V로 되므로 12 비트 ADC에서 읽은 0~4095를 그대로 mV로 사용이 가능합니다. VREF에 2.048V를 연결하면 0~2.047V 아날로그 입력을 0~2047 mV 읽을 수 있습니다. MCP3208 DIP을 못사고, SOP16 패키지를 2,000원에 구입, 변환기판은 IC보다 비싼 3,000원에 샀습니다. ^^;  30x14 핀 빵판을 명함통에 넣으니 쏙 들어 가네요, 바닥에서 절연이 잘 되어 좋을것 같습니다. 이번에 사용한 기판은 M328-nmini V2.0 과 USB2serial V2.0 으로 UNO방식의 아듀이노 기판. MCP3208을 0~5V 1CH 오실로스코프로 시험하는 소스 이 소스는 아래의 프로세싱으로 연동하여 오실로스코프로 만들어 본 것입니다. 아듀이노 기판에 이 스케치를 컴파일한 다음, 업로드하여 펌웨어로 굽는다. // 참조 : http://arduino.cc/playground/Code/MCP3208 // hw_oscope.pde // Arduin-O-Scope (a tiny oscilloscope project)용으로 avrtools.co.kr 에서 개조 // 2012. 3. 29. #define SEL 10 // SPI로 사용할 핀의 정의, 라이브러리는 사용하지 않는다. #define DOUT 11 // MOSI #define DIN 12 // MISO #define SCK 13 // Clock int read_value; void setup(){ pinMode(SEL, OUTPUT); // SPI 에 사용할 핀의 입출력을 설정 pinMode(DOUT, OUTPUT); pinMode(DIN, INPUT); pinMode(SCK, OUTPUT); digitalWrite(SEL,HIGH); // SPI를 사용하기 전에 먼저 정지시킨다. digitalWrite(DOUT,LOW); digitalWrite(SCK,LOW); Serial.begin(115200); } int read_adc(int channel){ // channel 변수로 들어온 값으로 mcp3208의 채널을 선택한다. int adc_value = 0; byte command_bits = B11000000; // MCP3208의 명령비트 start, mode, chn (3), dont care (3) command_bits|=((channel-1)<<3); // mcp3208의 채널을 계산 digitalWrite(SEL,LOW); // cs 핀을 low로 한다. for (int i=7; i>=3; i--){ // 이제 mcp3208의 채널을 선택한다 digitalWrite(DOUT,command_bits&1<<i); digitalWrite(SCK,HIGH); // cycle clock = SCK 펄스를 만든다. digitalWrite(SCK,LOW); } digitalWrite(SCK,HIGH); // 2개의 SCK 펄스를 만든다. digitalWrite(SCK,LOW); digitalWrite(SCK,HIGH); digitalWrite(SCK,LOW); for (int i=11; i>=0; i--){ // 선택된 채널의 아날로그 값을 읽는다. adc_value+=digitalRead(DIN)<<i; digitalWrite(SCK,HIGH); // cycle clock = SCK 펄스를 만든다. digitalWrite(SCK,LOW); } digitalWrite(SEL, HIGH); // mcp3208의 cs 핀을 high로 한다. return adc_value; // 읽은 값을 주함수로 가지고 나간다. } // CH1 이외의 입력을 읽으려면 아래의 함수를 수정한다. void loop() { read_value = read_adc(1); // Serial.write((read_value >>8) & 0xFF); // 상위 8 비트 송신 // Serial.write(read_value &0xFF); // 하위 8 비트 송신 Serial.write((read_value >>4) & 0xFF); // 12 비트를 8비트로 개조하여 송신 // 마지막 1줄을, Serial.println(read_value,DEC); 로 바꾸면 ASCII 값으로 PC에서 쉽게 볼 수 있다. } 아듀이노 프로세싱 소스 // 참조 사이트 : http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1233536778 // Arduino Forum › General › Exhibition › // Arduin-O-Scope (a tiny oscilloscope project) // 저자 : Autor : estiers import processing.serial.*; Serial inPort; // the port to read from int BAUD_RATE = 115200; // set baud rate here, needs to be the same value as in the arduino code int BUFFER_SIZE=200; // data buffer size int GRIDS=10; // number of grids to draw int inVal; // y-data read in from the arduino int lastVal; // old value of y-data int[] yVals = new int[BUFFER_SIZE]; // y-data buffer, scaled to the screen size int[] xVals = new int[BUFFER_SIZE]; // x-data buffer, scaled to the screen size int trigger; // trigger, when the incoming data passes this value a frame starts int timeOut; // if no trigger is detected by timeOut samples, plot what is at input port int i; // counter boolean blinker; // blinks a light on each frame update so you know when program is running boolean noTrigger; // true until trigger is detected boolean noTimeOut; // true until timeout runs out if no trigger is found first void setup(){ // 적색으로 된 숫자 2 는 아듀이노에 사용된 직렬포트의 순서이다. (나타난 포트순서로 0, 1, 2, 3,,,,을 설정) // 아듀이노 com 포트에 즉 com3, com4, com5가 있고, 그중에 com5를 사용한다면 2로 설정. inPort = new Serial(this, Serial.list()[2], BAUD_RATE); size(600, 400); background(0); stroke(255); trigger=100; timeOut=2*BUFFER_SIZE; } void draw() { // dump any old data sent while program wasn't running or was busy inPort.clear(); // wait for trigger event or timeout noTrigger=true; noTimeOut=true; lastVal=1023; i=0; while(noTrigger & noTimeOut){ if (inPort.available()>1){ // wait for a byte to appear on serial port inVal=(inPort.read()); // read the byte if((inVal>trigger)&(lastVal<=trigger)) noTrigger=false; // check for trigger event lastVal=inVal; i++; if (i>timeOut) noTimeOut=false; // check for timeout event } else{ delay(1); } } // collect a frame of data i=0; while(i<BUFFER_SIZE){ // read a buffer full of date if (inPort.available()>1){ inVal=( inPort.read()); yVals[i]=height-((height)*inVal)/254; // scale data to screen height xVals[i]=(width*i)/BUFFER_SIZE; // scale x-value to screen width i++; } else{ delay(1); } } // draw grid lines background(0); stroke(0,64,0); for(i=1;i<GRIDS;i++){ line((width*i)/GRIDS,0,(width*i)/GRIDS,height); line(0,(height*i)/GRIDS,width,(height*i)/GRIDS); } // draw trigger level stroke(128,0,128); line(0,height-(height*trigger)/254,width,height-(height*trigger)/254); // draw scope trace stroke(255,255,0); for (i=1;i<BUFFER_SIZE;i++){ line(xVals[i-1],yVals[i-1],xVals[i],yVals[i]); } // draw a dot that changes state each screen update // if this isnt blinking, something is wrong stroke(255); if (blinker) ellipse(10,10,5,5); blinker=!blinker; // draw a green dot if trigger event fired frame if (!noTrigger){ stroke(0,255,0); ellipse(20,10,5,5); } // draw a red dot if timeout event fired frame if (!noTimeOut){ stroke(255,0,0); ellipse(30,10,5,5); } // this delay seems to be needed to let the system handle random events delay(10); } // move the trigger level to wherever the user clicks the mouse void mousePressed() { trigger=(height-mouseY)*255/height; } 이 프로세싱 소스를 프로세싱 편집창에 넣고 작동시키면 오실로스코프로 표시된다.  MCP3208의 AIN0의 입력에 M328-mini V2.0 기판의 3.3V 전압을 측정한 예. 황색은 측정전압, 보라색은 마우스로 눌러서 설정한 트리거 전압이다. 이 프로세싱의 성능은 1 바이트만 파형 데이터로 사용하므로 빠르다. 또한 마우스로 트리거 레벨을 변경하면, 좌우로 흐르는 파형을 정지시켜 볼 수도 있다. 트리거가 되면 좌측 상단의 작은 트리거 표시가 깜빡이는 변화도 있다. 그외에 0.5V 눈금이 있어, 진짜 오실로스코프를 사용하는 화면과 같다. 멋지다. !!! -2.5V ~ +2.5V의 교류파형을 측정할 때는 아래의 회로를 추가해야 한다.  OP AMP는 LM358, LM2904, TL082, TL062 등등 단전원 Dual OP Amp는 대부분 사용할 수 있다. OP Amp의 전원 +VC 8번 핀은 5V에 연결하고, -VC 4번핀은 GND로 연결한다. 10K 가변저항은 스코프의 0V 레벨의 표시위치를 바꾸는 DC OFFSET ADJ 이다. 중간의 스위치는 AC-DC를 전환하는 스위치이며, 470nF 캐패시터가 없으면 스위치 없이 쇼트시켜도 된다. 첨부파일에는 tiny-oscope 폴더 안에 hw_oscope.pde와 Arduino_O_Scope.pde가 들어 있다. processing에서 사용하는 소스폴더 sketchbook > libraries > tiny-oscope 를 넣는다. hw_oscope.pde는 아듀이노 기판용 소스이다. 스겟치에서 컴파일하여 아듀이노 기판으로 펌웨어를 업로드한다. Arduino_O_scope.pde는 프로세싱 소스이다. 컴파일된 프로세싱 :  Oscope-win32.zip(297KB)첨부파일 Oscope > Oscope-win32 > 폴더 안의 oscope.exe를 실행하면 스코프가 작동된다. 공개된 프로세싱 소스는 0V와 5V에서 선이 안보이므로, 결국 프로세싱을 수정하였다.  수정후 0V 와 5V의 신호의 라인이 보인다. 트리거 레벨도 초기값을 0.5V로 변경하였다. 0.5V로 트리거된 오픈된 1Vpk의 입력잡음의 신호파형이 화면에서 흐르지 않고 정지된다. 수정된 프로세싱 소스와 컴파일된 실행파일 : sw_oscope.zip(596.7KB)위의 프로세싱 소스를 바꾸려면, 아듀이노 프로세싱 사용법을 참조. http://www.avrtools.co.kr/technote7/board.php?board=download&command=body&no=122 이 프로그램은 무료 소프트웨어로, 신체와 재산 상의 어떤 위험과 손해를 보상하지 않습니다. 이 프로그램은 GNU 무료 소프트웨어 배포규정을 따릅니다. Free Software Foundation, Inc. 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA  AVRTOOLS™ |
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 Arduino로 만드는 mySpectral 분광기 |
 교류저항 (impedance) 측정 AD5933 |
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