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監(jiān)控正在構(gòu)建的電路電信號(hào)

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資料介紹

描述

我希望能夠監(jiān)控我正在構(gòu)建的電路的電信號(hào)，因此我需要一臺(tái)示波器。我構(gòu)建的解決方案結(jié)合使用 Arduino UNO 和在 PC 上運(yùn)行的 Processing。

示波器具有 6 通道可選輸入（Arduino 上的 A0-A5 引腳）、帶上升沿或下降沿觸發(fā)設(shè)置的獨(dú)立觸發(fā)輸入、連續(xù)或單次掃描模式、可調(diào)時(shí)基 (100us-200s/div) 以及可調(diào)靈敏度和每個(gè)通道的偏移量。它還具有頻率計(jì)數(shù)器模式，可測(cè)量觸發(fā)輸入信號(hào)的頻率。

請(qǐng)注意，我正在直接使用我的 Arduino UNO 的定時(shí)器和中斷寄存器，繞過(guò) Arduino API，因此如果不進(jìn)行更改，代碼將無(wú)法在其他 Arduino 版本上運(yùn)行。在調(diào)整代碼之前，請(qǐng)確保您熟悉定時(shí)器和中斷。

警告：不要將 0-5V 范圍之外的信號(hào)直接連接到您的 Arduino 輸入，因?yàn)檫@可能會(huì)損壞您的設(shè)備而無(wú)法修復(fù)！

下圖為示波器在計(jì)算機(jī)上的圖形用戶界面。右側(cè)的按鈕控制示波器的設(shè)置。按下數(shù)字將更改活動(dòng)輸入通道，按下彩色框?qū)⒋蜷_(kāi)和關(guān)閉相應(yīng)通道軌跡的可見(jiàn)性。要開(kāi)始/停止測(cè)量，請(qǐng)按“開(kāi)始/停止”。在單次掃描模式下，每次要開(kāi)始新的掃描都需要按“開(kāi)始/停止”。

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示例：基于 4kHz NE555 的波發(fā)生器信號(hào)（RC 充電/放電周期）

您可以在互聯(lián)網(wǎng)上的許多地方找到 NE555 波發(fā)生器電路的原理圖，

注意：快速時(shí)基中的采樣數(shù)是有限的，以實(shí)現(xiàn)精確的高速采樣。這解釋了信號(hào)軌跡的低分辨率。在較慢的時(shí)基上，分辨率更好（見(jiàn)下文）。

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示例：較慢時(shí)基上的 500Hz 信號(hào)

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示例：7.8kHz 的 Arduino PWM 信號(hào)

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示例：觸發(fā)輸入上 Arduino PWM 信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)

可以通過(guò)按“Time-”和“Time+”按鈕來(lái)更改計(jì)數(shù)的時(shí)間段。“Time+”將增加頻率平均的周期數(shù) (T) 或更改決定分辨率的時(shí)鐘分頻因子（“/1024”、“/256”或“/64”）。“/64”提供最佳分辨率，但對(duì)于較低頻率的信號(hào)可能會(huì)導(dǎo)致定時(shí)器溢出，導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。“時(shí)間-”則相反。

為了進(jìn)行測(cè)試，您可以通過(guò)在 PC 上按“-”和“+”來(lái)更改 Arduino PWM 信號(hào)的占空比。如果將 LED 連接到 PW 引腳，您會(huì)注意到 LED 的亮度發(fā)生變化。