. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Dvoukanálový USB HID osciloskop
15. prosince 2009 - 8:32 | Pandatron | Dvoukanálový USB HID osciloskop | Komentářů: 26  

Dvoukanálový USB HID osciloskop

Následující konstrukce představuje snad nejjednodušší možné zapojení pomaloběžného USB osciloskopu s mikrokontrolérem ATtiny 45 a USB HID.

Hned v úvodu je potřeba uvést na pravou míru označení Osciloskop. Jelikož je zde využit pouze integrovaný ADC převodník mikrokontroléru ATmega 45 s rozlišením 10-bit a do počítače jsou data přenášena prostřednictvím softwarové implementace V-USB s využitím driverů USB HID, je celkový datový přenos značně omezen. Reálné vzorkování obou kanálů je maximálně v řádů desítek vzorků za sekundu. Jedná se tedy o digitální dvoukanálový voltmetr se zobrazením průběhu, nebo pomaloběžný paměťový osciloskop.

V-USB je čistě softwarová implementace Low-speed USB protokolu pro procesory řady AVR® firmy Atmel. Díky těmto knihovnám je možné s drobnými omezeními implementovat USB do téměř libovolného mikrokontroléru a to bez jakéhokoliv požadavku na speciální hardware. Veškeré knihovny V-USB jsou šířeny pod licencí GNU GPL v.2.

V minulosti jsme se s V-USB mohli setkat například v konstrukci USB DCF hodiny. Následující konstrukce představuje další možné využití jako pomaloběžného dvoukanálového osciloskopu s výrobní cenou nepřesahující 100 Kč.

Dva analogové vstupy jsou schopny měřit napětí v rozsahu 0 až +5 V. Širší napěťový rozsah je možné dosáhnout předřazením zesilovače s vysokým vstupním odporem a proměnlivým zesílením (nebo vstupním odporovým děličem), případně alespoň předřazením klasického odporového trimru. V konstrukci je využíváno plného, tedy 10-bitového rozlišení ADC.

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je schéma zapojení osciloskopu:


Obr. 1: Schéma zapojení

Základem zapojení je naprogramovaný mikrokontrolér ATtiny 45 (IO1) výrobce Atmel. Ten je taktován kalibrovaným interním oscilátorem se zapnutým PLL násobičem, s výslednou frekvencí 16,5 MHz. Pro komunikaci prostřednictvím rychlého USB rozhraní je tato frekvence nezbytná, z toho však plyne omezení v minimálním napájecím napětí, které musí být vyšší než 4,5 V a samozřejmě nižší než 5,5 V. Jelikož jsou však na datových pinech USB portu využívány napěťové úrovně 0 až +3,3 V, musí být zapojení doplněno o omezovací rezistory R2, R3 a Zenerovy diody D2, D3. Takové řešení samozřejmě rozhodně nelze doporučit pro komerční produkt, ovšem pro seznámení se s problematikou USB a jako jednoduchá konstrukce pro domácí použití je dostatečně funkční.

Vstupní kanály CH1 a CH2, dostupné na konektoru J2 jsou zablokovány kondenzátory C2, C3 s hodnotou 100n, vyžadované ve specifikaci interního ADC.

LED D1 slouží pouze k indikaci provozu a může být tedy vynechána.

Konstrukce:
Na následujících obrázcích je uveden motiv desky s plošnými spoji včetně rozmístění součástek.


Obr. 2: Rozmístění součástek
 
Obr. 3: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)

Všechny použité součástky jsou klasického provedení, dle následujícího přehledu.

Seznam součástek
R1             270R
R2,R3          68R
R4             2k2
C1,C2,C3       100n
D1             LED 3mm
D2,D3          ZD 3V6
IO1            ATtiny45-20PU
J1             USB B 90

Softwarové vybavení:
Před použitím musí být mikrokontrolér IO1 typu ATtiny 45 naprogramován. Příslušný soubor HEX je ke stažení na konci článku a zdrojové kódy v jazyce C na stránkách autora konstrukce. Nastavení pojistek je omezeno pouze na volbu interního oscilátoru s využitím PLL násobiče.


Obr. 4: Nastavení konfiguračních pojistek mikrokontroléru

Jelikož aplikace využívá ovladače skupiny HID (Human Interface Device), dostupné v každém dnes běžně používaném operačním systému, není potřeba programování a instalace speciálních driverů. Pro příjem a grafické zobrazení naměřených dat slouží software USB Data Capture, dostupný ke stažení na konci článku. Software nevyžaduje žádnou konfiguraci a po jeho spuštění dojde k automatickému nalezení připojeného zařízení.


Obr. 5: Ovládací software

Konstrukce byla sestavena a ověřena na kontaktním poli.


Obr. 6: Sestavení pro ověření na kontaktním poli

Závěr:
Uvedená konstrukce představuje další z řady praktických a výukových aplikací se softwarovou implementací USB rozhraní. Po případném doplnění o externí zdroj referenčního napětí či vstupní zesilovač, může však velice dobře posloužit jako velice přesný, 10-bitový dvoukanálový voltmetr/osciloskop.

Obvod ATtiny45-20PU je k dispozici prostřednictvím služeb našeho eShopu.

Odkazy & Download:
Domovská stránka autora konstrukce
The cheapest dual trace scope in the galaxy
V-USB - A Firmware-Only USB Driver for Atmel AVR Microcontrollers
Informace o obvodu ATtiny45

Program pro mikrokontrolér - DOWNLOAD
Ovládací software - DOWNLOAD







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (26):

Zobrazit starší 30 dnů (26)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Nano SocketLAN
Miniaturní modul Nano SocketLAN určený ke snadnému připojení jakékoli aplikace do sítě 10/100BaseT Ethernet LAN.
Skladem od 887 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007