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https://github.com/hex9cf/diy-multichannel-oscilloscope

A low-cost, multi-channel simple oscilloscope project based on Arduino, designed to support students' learning and research activities, providing a practical tool for electronics and electrical engineering education.
https://github.com/hex9cf/diy-multichannel-oscilloscope

arduino

Last synced: 16 days ago
JSON representation

Host: GitHub
URL: https://github.com/hex9cf/diy-multichannel-oscilloscope
Owner: HEX9CF
License: gpl-3.0
Created: 2024-03-10T05:24:32.000Z (10 months ago)
Default Branch: main
Last Pushed: 2024-11-28T16:18:22.000Z (25 days ago)
Last Synced: 2024-11-28T16:37:29.861Z (25 days ago)
Topics: arduino
Language: C++
Homepage:
Size: 35.2 KB
Stars: 2
Watchers: 1
Forks: 0
Open Issues: 0
Metadata Files:
- Readme: README.md
- License: LICENSE

Awesome Lists containing this project

README

        # 💡 基于 Arduino UNO 的多通道示波器 DIY 制作 🪛

## 项目介绍

示波器是一种用于观察各种不同类型信号电压的设备。在一个图形显示器上，示波器可以将电压显示为一维的图形，其中一轴代表时间，另一轴代表电压。这使得观察者可以看到信号随时间的变化，例如信号的周期性波动。示波器作为一种重要的电子测量工具，广泛应用于电路设计、故障诊断、教育教学和科学研究等领域。然而，由于其高昂的价格，学生可能难以承担。因此，作者希望使用 Arduino 开发板，构建一个低成本、多通道的简易示波器，以支持学生的学习和研究活动，为电子和电气工程教育提供了一个实用的工具。

Arduino是一个开源的电子原型平台，它包括硬件（各种型号的 Arduino 板）和软件（Arduino IDE）。Arduino 板通常包含一个微控制器和一些可用于接收和发送数据的 I/O 引脚。Arduino 的编程语言基于 C++，并提供了一套简单的标准库，使得用户可以方便地控制 Arduino 板上的 I/O 引脚。Arduino IDE 是一个简单的编程环境，它包含了一个文本编辑器和一些用于编译和上传代码的工具。Arduino 由于其简单易用、灵活性高以及价格低廉的特点，广泛应用于教育、原型设计和DIY项目中。

Arduino Uno 开发板上有 6 个模拟输入引脚，标记为 A0 到 A5。这些引脚可以用来读取传感器的输出，或者读取其他设备的模拟信号。 这些信号的电压在 0 到 5 伏特之间。Arduino 会将这个模拟电压转换为一个介于 0 到 1023 的整数。通过使用这些模拟输入引脚，来读取四个模拟信号。然后使用 Arduino 的 analogRead() 函数来读取一个模拟引脚的电压。经过计算后，将实际值、平均值、最大值、最小值输出到 LCD1602上，并将波形图像绘制在 LCD12864 上。

为了检测示波器的效果，该项目配备一个基于 Arduino Mini 制作的简易信号发生器，可以在2-12引脚输出不同周期的方波信号。	

## 功能介绍

### 四通道模拟信号输入

示波器可以同时接收和处理四个模拟信号，这些信号可以来自各种传感器或其他电子设备。示波器每 20ms 采样一次，采样频率为 50Hz。

### 数值显示

示波器使用一个 16x2 的 LCD1602 显示屏来显示信息。屏幕上显示电压值、平均值、最小值、最大值四个参数，每两秒切换一个通道。

### 波形显示

示波器使用一个 128x64 的 LCD12864 显示屏来显示的波形。屏幕被分为左上、右上、左下、右下四个区域，分别显示从A0、A1、A2、A3模拟输入引脚输入的信号波形。每个区域的左上角有一个通道标签，用于指示该区域对应的模拟输入引脚。

![image](https://github.com/user-attachments/assets/87396110-d8ca-4106-9f47-4037a88eb5ac)

## 硬件说明

| 设备 | 数量 | 说明 |

| --- | --- | --- |

| Arduino UNO | 一块 | 主控制器，负责读取模拟信号，处理数据，并控制显示屏显示波形。 |

| Arduino Mini | 一块 | 作为信号发生器，可以在2-12引脚输出不同周期的方波信号。 |

| MB-102 电源模块 | 一块 | 供电模块，用于为 Arduino和 LCD 液晶屏提供电源。 |

| USB转串口芯片CH340G | 一块 | 用于将 Arduino Mini 的串口信号转换为 USB 信号，可以通过 USB 端口与电脑进行通信，上传程序到 Arduino Mini。 |

| I2C液晶屏转接模块 | 一块 | 用于将 I2C 信号转换为液晶屏可以识别的信号。由于 LCD1602 会占用大量 Arduino 引脚。通过 I2C 液晶屏转接模块转接后，只需要使用两个 Arduino 引脚就能传输数据驱动 LCD1602。 |

| LCD1602 液晶显示屏 | 一块 | 16x2 的液晶显示屏，用于显示数值信息。 |

| LCD12864 液晶显示屏 | 一块 | 128x64 的液晶显示屏，用于显示波形。 |

| 杜邦线 | 若干条 | 连接线，用于连接各个元件。 |

| 面包板 | 若干块 | 用于临时搭建电路的工具，可以方便地插入和移除各种元件。 |

![image](https://github.com/user-attachments/assets/92d471e8-f316-425f-bb3f-8bfd96835c54)

## 硬件连接

### Arduino UNO 与 MB-102电源模块

| Arduino UNO | MB-102电源模块 |

| --- | --- |

| GND | - |

| Vin | + |

### Arduino UNO 与 I2C液晶屏转接模块

| Arduino UNO | I2C液晶屏转接模块 |

| --- | --- |

| GND | GND |

| 5V | VCC |

| A4 | SDA |

| A5 | SCL |

### Arduino UNO 与 I2C液晶屏转接模块

| Arduino UNO | I2C液晶屏转接模块 |

| --- | --- |

| GND | GND |

| 5V | VCC |

| A4 | SDA |

| A5 | SCL |

### Arduino UNO 与 LCD12864 液晶显示屏

| Arduino UNO | LCD12864 液晶显示屏 |

| --- | --- |

| GND | GND |

| 5V | VCC |

| 2 | RS / CS |

| 3 | RW / MOSI |

| 4 | E / CLK |

| Reset | RST |

| GND | PSB |

### Arduino Mini 与 MB-102电源模块

| Arduino Mini | MB-102电源模块 |

| --- | --- |

| GND | - |

| VCC | + |

### Arduino Mini 与 USB转串口芯片CH340G

| Arduino Mini | USB转串口芯片CH340G |

| --- | --- |

| GND | GND |

| VCC | 5V |

| RX | TXD |

| TX | RXD |

### Arduino UNO 与 Arduino Mini

| Arduino UNO | Arduino Mini |

| --- | --- |

| GND | GND |

| A0-A3 | 2-12 |

## DIY步骤

1. **准备材料**

   - Arduino UNO 开发板

   - Arduino Mini 开发板

   - MB-102 电源模块

   - USB转串口芯片CH340G

   - I2C液晶屏转接模块

   - LCD1602 液晶显示屏

   - LCD12864 液晶显示屏

   - 杜邦线

   - 面包板

2. **连接硬件**

   - 将 Arduino UNO 开发板与 MB-102 电源模块连接，确保供电。

   - 使用杜邦线将 I2C 液晶屏转接模块连接到 Arduino UNO 的 I2C 接口。

   - 将 LCD1602 液晶显示屏连接到 I2C 液晶屏转接模块。

   - 将 LCD12864 液晶显示屏连接到 Arduino UNO 的数字引脚。

   - 将 Arduino Mini 开发板与 USB转串口芯片CH340G连接，确保可以通过 USB 端口与电脑通信。

   - 使用杜邦线将 Arduino Mini 的 2-12 引脚连接到面包板，用于输出不同周期的方波信号。

3. **安装软件**

   - 下载并安装 Arduino IDE。

   - 在 Arduino IDE 中安装所需的库，包括 LiquidCrystal_I2C 库和 U8g2 库。

4. **上传代码**

   - 将示波器程序代码上传到 Arduino UNO 开发板。

   - 将简易信号发生器程序代码上传到 Arduino Mini 开发板。

5. **调试**

   - 确保所有连接正确后，接入电源，并打开 MB-102 电源模块上的开关。

   - 使用简易信号发生器来测试示波器的功能。

   - 检查显示屏是否正确显示数值和波形。

## 效果展示

![image](https://github.com/user-attachments/assets/7d5b0bbb-d86c-4de5-9dc3-ba644b0520e4)

![image](https://github.com/user-attachments/assets/3c69a3fd-114b-409c-a2e1-45406b9863c9)