This is an old revision of the document!
Mini Osciloscop Digital cu Generator de Semnal
Introducere
- Proiectul constă în realizarea unui osciloscop digital standalone, capabil să captureze și să afișeze semnale analogice în timp real, cu un generator intern de semnal și intrare externă prin jack 3.5mm.
- Scopul lui: vizualizarea și analiza semnalelor electrice la un cost accesibil, fără echipamente comerciale costisitoare.
- Ideea de la care am pornit: Sincer sa fiu nici eu nu stiu, pur si simplu am avut o iluminare
- Utilitate: pentru alții, un instrument funcțional sub 300 RON care înlocuiește un osciloscop entry-level. Pentru mine, o integrare completă a tuturor temelor PM — ADC, SPI, I2C, timere și întreruperi — într-un singur sistem hardware coerent.
Descriere generală
Osciloscopul este organizat în jurul a cinci module hardware și trei module software, toate coordonate de ATmega328P.
2.A Module hardware:
Semnalul analogic intră prin mufa jack PJ392 3.5mm, trece prin două diode 1N4148 care îl protejează, apoi prin op-amp-ul MCP6002 configurat ca buffer, și în final printr-un filtru RC care elimină zgomotul de înaltă frecvență înainte de ADC.
Placa ATmega328P Xplained Mini este centrul proiectului. Rulează la 16MHz, se programează direct prin USB și coordonează toate perifericele — ADC, SPI, I2C, timere și întreruperi.
Display-ul ILI9341 de 3.2” se conectează prin SPI și afișează forma de undă în timp real împreună cu scalele și măsurătorile automate. Deoarece operează la 3.3V, level shifter-ul Pololu 2595 face conversia de tensiune față de MCU-ul de 5V.
DAC-ul MCP4921 se conectează pe același bus SPI și generează semnalul intern de test (sinus, triunghi, dreptunghi), care se întoarce la intrarea analogică formând o buclă de demo completă.
Modulul EEPROM AT24C256 se conectează prin I2C și salvează setările utilizatorului între sesiuni.
2.B Module software:
Sampling engine — rulează într-un Timer1 ISR și capturează 240 de eșantioane după detecția triggerului, folosind double-buffering pentru afișare stabilă.
Display renderer — rulează în main loop și desenează forma de undă, grila, scalele, Vpp și frecvența pe ecran.
Measurement engine — calculează automat Vpp și frecvența din buffer-ul capturat la fiecare frame.
Hardware Design
Listă componente:
| Componentă | Model complet | Cantitate | Rol | Preț estimat |
|---|---|---|---|---|
| Placă MCU | ATmega328P Xplained Mini | 1 | MCU central | De la PM lab |
| Display TFT | LCD 3.2” ILI9341 240×320 Touch SD 3.3-5V | 1 | Afișare semnal | ~116 RON |
| DAC | MCP4921-E/P — DIP8 12-bit SPI | 1 | Generator semnal | ~12 RON |
| Op-Amp | MCP6002-I/P — DIP8 dual rail-to-rail | 1 | Buffer intrare analogică | ~2 RON |
| EEPROM | Modul AT24C256 I2C | 1 | Salvare setări | ~7 RON |
| Level Shifter | Pololu 2595 — 4ch bidirecțional | 1 | 5V↔3.3V SPI | ~16 RON |
| Diode | 1N4148 DO-35 | 2 | Clamp tensiune 0–5V | ~1 RON |
| Rezistori | 1kΩ, 2kΩ, 3.3kΩ, 10kΩ — 1/4W | ~25 | Pull-up, filtru RC, divizori | ~5 RON |
| Condensatori | 100nF ceramic, 10nF ceramic, 10µF electrolitic | ~15 | Decoupling, filtru RC | ~20 RON |
| Mufă jack | PJ392 3.5mm stereo mamă | 1 | Intrare semnal extern | ~3 RON |
| Potențiometru | WH148 10kΩ liniar | 1 | Trigger level | ~2 RON |
| Butoane | PCB 12×12×7.3mm + capace colorate | 6+4 | Interfață utilizator | ~10 RON |
| Breadboard | 830 puncte | 1-2 | Prototipare | Disponibil |
| Fire | Set jumper 140 fire + dupont M-F 40 fire | 1+1 | Conexiuni | ~20 RON |
| Card microSD | orice card 1–32GB | 1 | Salvare forme de undă | ~15 RON |
Total estimat: ~229 RON
- scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
- diagrame de semnal
- rezultatele simulării
</note>
Software Design
- mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
- librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
- algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
- (etapa 3) surse şi funcţii implementate
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
.
Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea Add Images or other files. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul :pm:prj20??:c? sau :pm:prj20??:c?:nume_student (dacă este cazul). Exemplu: Dumitru Alin, 331CC → :pm:prj2009:cc:dumitru_alin.
Jurnal
Bibliografie/Resurse
Resurse Hardware
- ATmega328P Datasheet — Microchip Technology: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf
- ATmega328P Xplained Mini User Guide — Microchip Technology: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/50002659A.pdf
- ATmega328P Xplained Mini — OCW PM UPB: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/proiect/xplainedmini
- ILI9341 TFT LCD Driver Datasheet — ILI Technology: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/ILI9341.pdf
- MCP4921 DAC Datasheet — Microchip Technology: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21897B.pdf
- MCP6002 Op-Amp Datasheet — Microchip Technology: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/MCP6001-1R-1U-2-4-1-MHz-Low-Power-Op-Amp-DS20001733L.pdf
- AT24C256 EEPROM Datasheet — Microchip Technology: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc0670.pdf
- Pololu 2595 Level Shifter — Pololu: https://www.pololu.com/product/2595
- WH148 Potentiometer Datasheet — Taiwan Alpha: https://www.taiwanalpha.com/downloads?target=products&id=52
- PJ392 3.5mm Audio Jack Datasheet — CUI Devices: https://www.cuidevices.com/product/resource/sj-352x-smt.pdf
