ГЛАВНАЯ

ОБ АВТОРЕ СТАТЬИ ПРОГРАММЫ ФОРУМ F.A.Q. КОММЕРЦИЯ КОНТАКТЫ


UART-осциллограф - приставка к ПК
описание проекта MyOscill. Версия 2.2

Дмитрий Дмитренко
 

В 2010-м году на страницах этого сайта была опубликована моя статья с описанием нескольких конструкций UART осциллографа. С тех пор прошло около года, я получил много отзывов, жалоб, предложений по улучшению схемного решения. Как оказалось, схемное решение удовлетворяет всем требованиям по реализации таких конструкций, я хочу сказать, что за такую цену (при использовании самой "дорогой" схемы на ATmega8515 и AD9280 общая стоимость комплектующих не превышает $10)  это, в общем-то приличный вариант. Но описанные варианты, кроме всего прочего, имеют один весьма существенный недостаток: слишком большое время обмена информацией между компьютером и микроконтроллером, в результате чего вывод осциллограммы на экран производится с большой задержкой, вплоть до секунд. В данной конструкции радикально изменен алгоритм обмена данными с компьютером, в результате чего было достигнуто большая стабильность работы и качество осциллограммы.
Хочу также выразить особую благодарность Вячеславу из г. Междуреченск, за дельные советы по усовершенствованию устройства, замечания, предложения, а также просто тестирование описываемого осциллографа.

Схема электрическая принципиальная.
В описанном ниже варианте конструкции схемы осциллографа данный недостаток, насколько это возможно, был исправлен. Но для этого пришлось задействовать, кроме стандартных RXD и TXD, еще пару контактов СОМ-порта: RTS и DSR. Это позволило, манипулируя уровнями на дополнительных контактах, выводить осциллограмму покадрово, практически без задержек. При скорости обмена 115200 осциллограмма выводится с частотой около 5-7 кадров в секунду, при скорости 500000 - уже 15-20 кадров ,что практически незаметно для глаза. При этом ручка управления "Скорость" программы используется для синхронизации изображения. Синхронизация изображения выполняется по задержке запуска измерения, устанавливаемого регулятором "Скорость". Таким образом, устройство полностью повторяет работу обычного осциллографа с ЭЛТ. Также применена триггерная схема стабилизации изображения, при включении которой (на форме программы добавлена эта функция) активизируется алгоритм стабилизации изображения по переходу сигнала через ноль. То есть всё, как на обычном, "ламповом" осциллографе.
В результате большого обсуждения в качестве основной была выбрана схема на основе микроконтроллера ATmega8515 и АЦП AD9280, как самая недорогая и намного функциональнее, чем, например, вариант на ATmega8. В схеме добавлены 2 дополнительных контакта для управления. Новый вариант представлен на рис. 1.

Схема электрическая принципиальная осциллографа-приставки
Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная.

Без предделителя схема позволяет измерять сигнал любого установленного периода с входным напряжением до 5В (вывод MODE подключить к плюсу питания). Схема самого предделителя практически не изменилась, можно использовать ту же, что применялась в предыдущей версии, просто некоторые элементы (а именно: нижний по схеме операционный усилитель и его обвязка) не используются.
Параметры устройства практически не изменились, максимальная измеряемая частота - около 1 МГц, максимальная рабочая частота - 3 МГц.

Программное обеспечение.
Для управления осциллографом используется программа MyOscill версии не ниже 2.2. Внимание! Версии до 2.2, и 2.2 и выше совершенно несовместимы между собой! Поэтому и устройства, предназначенные для одних версий программ, на прочих работать не будут. Это следует учитывать.
Описание программы приведено здесь, для версии 2.2 всё совпадает, за исключением двух моментов: регулятор "Скорость" предназначен для синхронизации луча и "закрепления" его на экране, и также добавлены элементы управления стабилизатором изображения Trigger. В остальном описание верно.

Подключение к ПК.
В настоящий момент на сайте в разделе Прошивки выложены 2 варианта прошивок осциллографической приставки к ПК MyOscill 2.2: для скорости приема-передачи данных 115200 бит/с и на 500000. Это сделано для того, чтобы была возможность использовать устройства как на стандартном СОМ-порту компьютера (который, как известно, в большинстве устройств не поддерживает скорости более 128000 б/с), так и с помощью преобразователя USB-UART (возможна поддержка скорости 500000 б/с, при которой практически не видно "мерцания" экрана, осциллограмма "бежит" как на реальном осциллографе). Наиболее предпочтителен, конечно, второй вариант!
Схема одного из наиболее распространенных преобразователей, на основе микросхемы FT232R, приведена на рисунке 2.

Схема преобразователя на основе микросхемы FT232R
Рисунок 2. Принципиальная схема преобразователя USB-UART

Я думаю, пояснений данная схема не требует, это стандартное подключение данной ИМС. Следует лишь не забывать о подключении TXD и RXD: RXD первого устройства подключаем к TXD второго, TXD первого - к RXD второго.

Заключение.
Рассматриваемая выше схема осциллографа - приставки к ПК, вероятно, уже работает на пределе своих возможностей, и совершенствовать её уже некуда. В дальнейшем есть идея усовершенствования устройства, применив более быстродействующие микросхемы управления, например, очень быстро дешевеющие в последнее время ПЛИС. Это позволит в 2-3 раза увеличить частоту измеряемого сигнала. Для любительской конструкции этого более чем достаточно, если же идти в сторону еще большего повышения параметров и характеристик, то это значительно, на порядки, повысит стоимость изделия, что автором не приветствуется. Или кто-то еще верит, что за $10 можно собрать профессиональный осциллограф? ;)

Источники.
1. UART oscilloscope / UART осциллограф
2. UART-осциллограф MyOscill. Программное обеспечение
3. Программа MyOscill 2.2. Страница скачивания
4. Проект MyOscill 2.2. Прошивки микроконтроллеров

Все материалы для скачивания к этой статье Вы можете найти здесь


F A Q

Здесь собраны самые часто задаваемые вопросы на нашу электронную почту, касающиеся данного проекта. Также можно задать, обсудить или узнать ответ на интересующий вопрос можно на нашем форуме, или в комментариях внизу этой страницы.

Предделитель пока не собирал, решил проверить на макете. Но синхронизация ловится с трудом, а "стабилизация" вообще не осуществляется! (Иван, Красноперекопск)
Действительно, стабилизацию довольно затруднительно "поймать" без применения синхронизации. А насчет стабилизации следует помнить, что ноль на входе предделителя соответствует примерно 2,5В на входе INPUT основной схемы. То есть, если сигнал не опускается ниже этого уровня, равно как и не поднимается выше, то схема стабилизации работать не будет!

Где можно взять чертежи печатных плат, или приобрести готовые печатки, или радиоконструкторы?
Автор такими вопросами не занимается, попробуйте задать этот вопрос на форуме. Также предлагаю всем, кто повторял конструкцию, и у кого есть чертежи печаток, выкладывать их на форуме. Буду очень благодарен (и не только я).

 

Что еще почитать

Сигнализация GSM с применением ключей iButton. Версия 2
Бутлоадер для Меги
SIM900A в SIM900
Tester C328. Тестер JPEG-камер.

Лампа освещения салона автомобиля
JPEG-фотокамера. Введение
Автомобильный цифровой тахометр с автоматическим выбором предела измерения
Сигнализация GSM с применением  ключей iButton
Прибор сигнализации GSM на основе модуля SIM900
Температурный «фиксатор»
Устройство управления доступом
Охранная GSM-сигнализация для дома, дачи, гаража

Особенности применения комбинированных измерителей влажности-температуры

 

Комментарии
 
Нам интересно Ваше мнение



 

Поддержка работы сайта:
Z585211219986 (USD)
E693987287372 (EUR)
R427344352799 (RUR)
U793913124801 (UAH)
B217286195816 (BYR)

©®DDN Research CL, Ukraine
Все права на материалы производства DDN Research (автор - Дмитренко Д.Н.) защищены. Копирование материалов без согласования с Администрацией сайта запрещена. При копировании ссылка на сайт обязательна.

 


Copyright - 2013 - DDN Research