Простой осциллограф на Arduino Nano (Uno) + TLC5540 + TFT-дисплей SPI 320×240

Ранее на странице http://rcl-radio.ru/?p=63088 рассматривался пример создания осциллографа с использованием быстродействующего АЦП TLC5540 с выводом информации на LCD дисплей 84×48 Nokia 5110. На этой странице показан пример аналогичного осциллографа, но с использованием TFT-дисплея SPI 320×240 на контроллере ILI9341C.

TLC5540 — представляет собой быстродействующий 8 битный АЦП, который осуществляет преобразование с производительностью до 40 MSPS. Тактовые импульсы для АЦП поступают с 9 цифрового выхода Arduino. Частота тактовых импульсов 8 МГц. Полоса пропускания осциллографа до 500 кГц, при частоте входного сигнала выше 500 кГц форма сигнала сильно искажается, поэтому на последнем пределе развертки 0,002 мкс применена программная обработка данных АЦП, которая позволяет отображать на экране логический уровень входного сигнала (любая форма сигнала преобразуется в импульсы).

Максимальное напряжение (только положительное) АЦП TLC5540 2.28 В (перегруз до напряжения питания), поэтому на входе АЦП необходим делитель напряжения. Показанный на схеме делитель напряжения позволяет осциллографу работать с сигналом уровня TTL. Порт PORTC Aduino имеет контакты А0…А5, хотя АЦП TLC5540 8 бит, можно использовать только 6 бит порта Arduino, поэтому два младших бита АЦП TLC5540 не используются. В итоге в процессе преобразования аналогового напряжения в цифровое значение можно получить числа от 0 до 63.

Управление осциллографом очень простое, кнопками «+» и «-» можно менять период развертки, а кнопка «HOLD» «замораживает» изображение, в режиме «HOLD» кнопками «+» и «-» можно двигать по горизонтали изображение осциллограммы (два полных экрана).

Библиотека — UTFT (1).zip

#include <UTFT.h>
#include <EEPROM.h>
UTFT myGLCD(DMTFT28105, 8, 7, 12, 11, 10); // SDI (MOSI), SCK, CS, RESET, DC
extern uint8_t SmallFont[];
 
  int i,x,y,raz,hold,hh,sek,fff;
  unsigned long time;
  float times;
  int h0,h1,w=1,w2=1;
  byte data[640],data_old[640],arr_max=0,arr_min=255,arr_sum,arr;
 
void setup(){
  myGLCD.InitLCD(1);myGLCD.clrScr();myGLCD.setFont(SmallFont);
    pinMode(4,INPUT); ///  +++
    pinMode(3,INPUT); ///  ---
    pinMode(2,INPUT); /// hold
    pinMode(9, OUTPUT);
    raz = EEPROM.read(0);
    TCCR1A = 0x40;TCCR1B = 0x09;OCR1A = 0;
}
void loop(){
     if(digitalRead(2)==HIGH){hold++;hh=0;w2=0;if(hold>1){hold=0;}delay(200);}
   if(digitalRead(4)==HIGH&&hold==1){hh=hh+5;if(hh>320){hh=320;}delay(200);}
   if(digitalRead(3)==HIGH&&hold==1){hh=hh-5;if(hh<0){hh=0;}delay(200);}
   if(digitalRead(4)==HIGH&&hold==0){raz++;myGLCD.setColor(0,0,0);
  myGLCD.fillRect(0,34,320,230);hh=0;w=1;if(raz>13){raz=13;}delay(200);}
   if(digitalRead(3)==HIGH&&hold==0){raz--;myGLCD.setColor(0,0,0);
  myGLCD.fillRect(0,34,320,230);hh=0;w=1;if(raz<0){raz=0;}delay(200);}
 
 ////////////////////// ИЗМЕРЕНИЕ /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    if(hold==0){ 
       if(times>0.05){i=0;sinn();while(i<640){data[i]=PINC;delayMicroseconds(sek);i++;};i=0;}
       if(times==0.05){i=0;sinn();while(i<640){data[i]=PINC;i++;}i=0;}
       if(times<=0.02){sinn();  
  data[0]=PINC;data[1]=PINC;data[2]=PINC;data[3]=PINC;data[4]=PINC;
  data[5]=PINC;data[6]=PINC;data[7]=PINC;data[8]=PINC;data[9]=PINC;
  data[10]=PINC;data[11]=PINC;data[12]=PINC;data[13]=PINC;data[14]=PINC;
  data[15]=PINC;data[16]=PINC;data[17]=PINC;data[18]=PINC;data[19]=PINC;
  data[20]=PINC;data[21]=PINC;data[22]=PINC;data[23]=PINC;data[24]=PINC;
  data[25]=PINC;data[26]=PINC;data[27]=PINC;data[28]=PINC;data[29]=PINC;
  data[30]=PINC;data[31]=PINC;data[32]=PINC;data[33]=PINC;data[34]=PINC;
  data[35]=PINC;data[36]=PINC;data[37]=PINC;data[38]=PINC;data[39]=PINC;
  data[40]=PINC;data[41]=PINC;data[42]=PINC;data[43]=PINC;data[44]=PINC;
  data[45]=PINC;data[46]=PINC;data[47]=PINC;data[48]=PINC;data[49]=PINC;
  data[50]=PINC;data[51]=PINC;data[52]=PINC;data[53]=PINC;data[54]=PINC;
  data[55]=PINC;data[56]=PINC;data[57]=PINC;data[58]=PINC;data[59]=PINC;
  data[60]=PINC;data[61]=PINC;data[62]=PINC;data[63]=PINC;data[64]=PINC;
  data[65]=PINC;data[66]=PINC;data[67]=PINC;data[68]=PINC;data[69]=PINC;
  data[70]=PINC;data[71]=PINC;data[72]=PINC;data[73]=PINC;data[74]=PINC;
  data[75]=PINC;data[76]=PINC;data[77]=PINC;data[78]=PINC;data[79]=PINC;
  data[80]=PINC;data[81]=PINC;data[82]=PINC;data[83]=PINC;data[84]=PINC;
  data[85]=PINC;data[86]=PINC;data[87]=PINC;data[88]=PINC;data[89]=PINC;
  data[90]=PINC;data[91]=PINC;data[92]=PINC;data[93]=PINC;data[94]=PINC;
  data[95]=PINC;data[96]=PINC;data[97]=PINC;data[98]=PINC;data[99]=PINC;
  data[100]=PINC;data[101]=PINC;data[102]=PINC;data[103]=PINC;data[104]=PINC;
  data[105]=PINC;data[106]=PINC;data[107]=PINC;data[108]=PINC;data[109]=PINC;
  data[110]=PINC;data[111]=PINC;data[112]=PINC;data[113]=PINC;data[114]=PINC;
  data[115]=PINC;data[116]=PINC;data[117]=PINC;data[118]=PINC;data[119]=PINC;
  data[120]=PINC;data[121]=PINC;data[122]=PINC;data[123]=PINC;data[124]=PINC;
  data[125]=PINC;data[126]=PINC;data[127]=PINC;data[128]=PINC;data[129]=PINC;
  data[130]=PINC;data[131]=PINC;data[132]=PINC;data[133]=PINC;data[134]=PINC;
  data[135]=PINC;data[136]=PINC;data[137]=PINC;data[138]=PINC;data[139]=PINC;
  data[140]=PINC;data[141]=PINC;data[142]=PINC;data[143]=PINC;data[144]=PINC;
  data[145]=PINC;data[146]=PINC;data[147]=PINC;data[148]=PINC;data[149]=PINC;
  data[150]=PINC;data[151]=PINC;data[152]=PINC;data[153]=PINC;data[154]=PINC;
  data[155]=PINC;data[156]=PINC;data[157]=PINC;data[158]=PINC;data[159]=PINC;
  data[160]=PINC;data[161]=PINC;data[162]=PINC;data[163]=PINC;data[164]=PINC;
  data[165]=PINC;data[166]=PINC;data[167]=PINC;data[168]=PINC;data[169]=PINC;
  data[170]=PINC;data[171]=PINC;data[172]=PINC;data[173]=PINC;data[174]=PINC;
  data[175]=PINC;data[176]=PINC;data[177]=PINC;data[178]=PINC;data[179]=PINC;
  data[180]=PINC;data[181]=PINC;data[182]=PINC;data[183]=PINC;data[184]=PINC;
  data[185]=PINC;data[186]=PINC;data[187]=PINC;data[188]=PINC;data[189]=PINC;
  data[190]=PINC;data[191]=PINC;data[192]=PINC;data[193]=PINC;data[194]=PINC;
  data[195]=PINC;data[196]=PINC;data[197]=PINC;data[198]=PINC;data[199]=PINC;
  data[200]=PINC;data[201]=PINC;data[202]=PINC;data[203]=PINC;data[204]=PINC;
  data[205]=PINC;data[206]=PINC;data[207]=PINC;data[208]=PINC;data[209]=PINC;
  data[210]=PINC;data[211]=PINC;data[212]=PINC;data[213]=PINC;data[214]=PINC;
  data[215]=PINC;data[216]=PINC;data[217]=PINC;data[218]=PINC;data[219]=PINC;
  data[220]=PINC;data[221]=PINC;data[222]=PINC;data[223]=PINC;data[224]=PINC;
  data[225]=PINC;data[226]=PINC;data[227]=PINC;data[228]=PINC;data[229]=PINC;
  data[230]=PINC;data[231]=PINC;data[232]=PINC;data[233]=PINC;data[234]=PINC;
  data[235]=PINC;data[236]=PINC;data[237]=PINC;data[238]=PINC;data[239]=PINC;
  data[240]=PINC;data[241]=PINC;data[242]=PINC;data[243]=PINC;data[244]=PINC;
  data[245]=PINC;data[246]=PINC;data[247]=PINC;data[248]=PINC;data[249]=PINC;
  data[250]=PINC;data[251]=PINC;data[252]=PINC;data[253]=PINC;data[254]=PINC;
  data[255]=PINC;data[256]=PINC;data[257]=PINC;data[258]=PINC;data[259]=PINC;
  data[260]=PINC;data[261]=PINC;data[262]=PINC;data[263]=PINC;data[264]=PINC;
  data[265]=PINC;data[266]=PINC;data[267]=PINC;data[268]=PINC;data[269]=PINC;
  data[270]=PINC;data[271]=PINC;data[272]=PINC;data[273]=PINC;data[274]=PINC;
  data[275]=PINC;data[276]=PINC;data[277]=PINC;data[278]=PINC;data[279]=PINC;
  data[280]=PINC;data[281]=PINC;data[282]=PINC;data[283]=PINC;data[284]=PINC;
  data[285]=PINC;data[286]=PINC;data[287]=PINC;data[288]=PINC;data[289]=PINC;
  data[290]=PINC;data[291]=PINC;data[292]=PINC;data[293]=PINC;data[294]=PINC;
  data[295]=PINC;data[296]=PINC;data[297]=PINC;data[298]=PINC;data[299]=PINC;
  data[300]=PINC;data[301]=PINC;data[302]=PINC;data[303]=PINC;data[304]=PINC;
  data[305]=PINC;data[306]=PINC;data[307]=PINC;data[308]=PINC;data[309]=PINC;
  data[310]=PINC;data[311]=PINC;data[312]=PINC;data[313]=PINC;data[314]=PINC;
  data[315]=PINC;data[316]=PINC;data[317]=PINC;data[318]=PINC;data[319]=PINC;
  data[320]=PINC;data[321]=PINC;data[322]=PINC;data[323]=PINC;data[324]=PINC;
  data[325]=PINC;data[326]=PINC;data[327]=PINC;data[328]=PINC;data[329]=PINC;
  data[330]=PINC;data[331]=PINC;data[332]=PINC;data[333]=PINC;data[334]=PINC;
  data[335]=PINC;data[336]=PINC;data[337]=PINC;data[338]=PINC;data[339]=PINC;
  data[340]=PINC;data[341]=PINC;data[342]=PINC;data[343]=PINC;data[344]=PINC;
  data[345]=PINC;data[346]=PINC;data[347]=PINC;data[348]=PINC;data[349]=PINC;
  data[350]=PINC;data[351]=PINC;data[352]=PINC;data[353]=PINC;data[354]=PINC;
  data[355]=PINC;data[356]=PINC;data[357]=PINC;data[358]=PINC;data[359]=PINC;
  data[360]=PINC;data[361]=PINC;data[362]=PINC;data[363]=PINC;data[364]=PINC;
  data[365]=PINC;data[366]=PINC;data[367]=PINC;data[368]=PINC;data[369]=PINC;
  data[370]=PINC;data[371]=PINC;data[372]=PINC;data[373]=PINC;data[374]=PINC;
  data[375]=PINC;data[376]=PINC;data[377]=PINC;data[378]=PINC;data[379]=PINC;
  data[380]=PINC;data[381]=PINC;data[382]=PINC;data[383]=PINC;data[384]=PINC;
  data[385]=PINC;data[386]=PINC;data[387]=PINC;data[388]=PINC;data[389]=PINC;
  data[390]=PINC;data[391]=PINC;data[392]=PINC;data[393]=PINC;data[394]=PINC;
  data[395]=PINC;data[396]=PINC;data[397]=PINC;data[398]=PINC;data[399]=PINC;
  data[400]=PINC;data[401]=PINC;data[402]=PINC;data[403]=PINC;data[404]=PINC;
  data[405]=PINC;data[406]=PINC;data[407]=PINC;data[408]=PINC;data[409]=PINC;
  data[410]=PINC;data[411]=PINC;data[412]=PINC;data[413]=PINC;data[414]=PINC;
  data[415]=PINC;data[416]=PINC;data[417]=PINC;data[418]=PINC;data[419]=PINC;
  data[420]=PINC;data[421]=PINC;data[422]=PINC;data[423]=PINC;data[424]=PINC;
  data[425]=PINC;data[426]=PINC;data[427]=PINC;data[428]=PINC;data[429]=PINC;
  data[430]=PINC;data[431]=PINC;data[432]=PINC;data[433]=PINC;data[434]=PINC;
  data[435]=PINC;data[436]=PINC;data[437]=PINC;data[438]=PINC;data[439]=PINC;
  data[440]=PINC;data[441]=PINC;data[442]=PINC;data[443]=PINC;data[444]=PINC;
  data[445]=PINC;data[446]=PINC;data[447]=PINC;data[448]=PINC;data[449]=PINC;
  data[450]=PINC;data[451]=PINC;data[452]=PINC;data[453]=PINC;data[454]=PINC;
  data[455]=PINC;data[456]=PINC;data[457]=PINC;data[458]=PINC;data[459]=PINC;
  data[460]=PINC;data[461]=PINC;data[462]=PINC;data[463]=PINC;data[464]=PINC;
  data[465]=PINC;data[466]=PINC;data[467]=PINC;data[468]=PINC;data[469]=PINC;
  data[470]=PINC;data[471]=PINC;data[472]=PINC;data[473]=PINC;data[474]=PINC;
  data[475]=PINC;data[476]=PINC;data[477]=PINC;data[478]=PINC;data[479]=PINC;
  data[480]=PINC;data[481]=PINC;data[482]=PINC;data[483]=PINC;data[484]=PINC;
  data[485]=PINC;data[486]=PINC;data[487]=PINC;data[488]=PINC;data[489]=PINC;
  data[490]=PINC;data[491]=PINC;data[492]=PINC;data[493]=PINC;data[494]=PINC;
  data[495]=PINC;data[496]=PINC;data[497]=PINC;data[498]=PINC;data[499]=PINC;
  data[500]=PINC;data[501]=PINC;data[502]=PINC;data[503]=PINC;data[504]=PINC;
  data[505]=PINC;data[506]=PINC;data[507]=PINC;data[508]=PINC;data[509]=PINC;
  data[510]=PINC;data[511]=PINC;data[512]=PINC;data[513]=PINC;data[514]=PINC;
  data[515]=PINC;data[516]=PINC;data[517]=PINC;data[518]=PINC;data[519]=PINC;
  data[520]=PINC;data[521]=PINC;data[522]=PINC;data[523]=PINC;data[524]=PINC;
  data[525]=PINC;data[526]=PINC;data[527]=PINC;data[528]=PINC;data[529]=PINC;
  data[530]=PINC;data[531]=PINC;data[532]=PINC;data[533]=PINC;data[534]=PINC;
  data[535]=PINC;data[536]=PINC;data[537]=PINC;data[538]=PINC;data[539]=PINC;
  data[540]=PINC;data[541]=PINC;data[542]=PINC;data[543]=PINC;data[544]=PINC;
  data[545]=PINC;data[546]=PINC;data[547]=PINC;data[548]=PINC;data[549]=PINC;
  data[550]=PINC;data[551]=PINC;data[552]=PINC;data[553]=PINC;data[554]=PINC;
  data[555]=PINC;data[556]=PINC;data[557]=PINC;data[558]=PINC;data[559]=PINC;
  data[560]=PINC;data[561]=PINC;data[562]=PINC;data[563]=PINC;data[564]=PINC;
  data[565]=PINC;data[566]=PINC;data[567]=PINC;data[568]=PINC;data[569]=PINC;
  data[570]=PINC;data[571]=PINC;data[572]=PINC;data[573]=PINC;data[574]=PINC;
  data[575]=PINC;data[576]=PINC;data[577]=PINC;data[578]=PINC;data[579]=PINC;
  data[580]=PINC;data[581]=PINC;data[582]=PINC;data[583]=PINC;data[584]=PINC;
  data[585]=PINC;data[586]=PINC;data[587]=PINC;data[588]=PINC;data[589]=PINC;
  data[590]=PINC;data[591]=PINC;data[592]=PINC;data[593]=PINC;data[594]=PINC;
  data[595]=PINC;data[596]=PINC;data[597]=PINC;data[598]=PINC;data[599]=PINC;
  data[600]=PINC;data[601]=PINC;data[602]=PINC;data[603]=PINC;data[604]=PINC;
  data[605]=PINC;data[606]=PINC;data[607]=PINC;data[608]=PINC;data[609]=PINC;
  data[610]=PINC;data[611]=PINC;data[612]=PINC;data[613]=PINC;data[614]=PINC;
  data[615]=PINC;data[616]=PINC;data[617]=PINC;data[618]=PINC;data[619]=PINC;
  data[620]=PINC;data[621]=PINC;data[622]=PINC;data[623]=PINC;data[624]=PINC;
  data[625]=PINC;data[626]=PINC;data[627]=PINC;data[628]=PINC;data[629]=PINC;
  data[630]=PINC;data[631]=PINC;data[632]=PINC;data[633]=PINC;data[634]=PINC;
  data[635]=PINC;data[636]=PINC;data[637]=PINC;data[638]=PINC;data[639]=PINC;
  data[640]=PINC;
 
 }}i=0;
 
 //////////////////////// РАЗВЕРТКА //////////////////////////////////////////  
   switch(raz){
   case 0: times=50;sek=1050;fff=0;break;
   case 1: times=20;sek=420;fff=0;break;
   case 2: times=10;sek=200;fff=0;break;
   case 3: times=5;sek=100;fff=0;break;
   case 4: times=2;sek=40;fff=0;break;
   case 5: times=1;sek=19;fff=0;break;
   case 6: times=0.5;sek=7;fff=-9;break;
   case 7: times=0.2;sek=3;fff=4;break;
   case 8: times=0.1;sek=1;fff=12;break;
   case 9: times=0.05;fff=12;break;
   case 10: times=0.02;fff=-57;break;  
   case 11: times=0.010;fff=-57;break;
   case 12: times=0.005;fff=-5;break;
   case 13: times=0.002;fff=5;break;
   }
 
   myGLCD.setColor(0xffff); setka();
 
  if(raz<9){
  i=0;while(i<319){i++; 
 myGLCD.setColor(0,0,0); myGLCD.drawLine(i, 230-data_old[i]*3,i, 230-data_old[i+1]*3);
 myGLCD.setColor(0xF800); myGLCD.drawLine(i, 230-data[i+hh]*3,i, 230-data[i+hh+1]*3);}i=0;}
 
   if(raz==9||raz==10){
  i=0;while(i<319){i++; 
 myGLCD.setColor(0,0,0); myGLCD.drawLine(i, 230-data_old[i]*3,i, 230-data_old[i+1]*3);
 myGLCD.setColor(0xF800); myGLCD.drawLine(i, 230-data[i+hh]*3,i, 230-data[i+hh+1]*3);}i=0;}
 
    if(raz==11||raz==12){
  i=0;while(i<160){i++; 
 myGLCD.setColor(0,0,0); myGLCD.drawLine(i*2, 230-data_old[i]*3,i*2, 230-data_old[i+1]*3);
 myGLCD.setColor(0xF800); myGLCD.drawLine(i*2, 230-data[i+hh]*3,i*2, 230-data[i+hh+1]*3);}i=0;}
 
    if(raz==13){ myGLCD.setColor(0x7FFFC5); myGLCD.print("LOGIC LEVEL",110,90);
      i=0;while(i<640){i++;if(data[i]>30){data[i]=40;}else{data[i]=20;}}i=0;
  i=0;while(i<80){i++; 
 myGLCD.setColor(0,0,0); myGLCD.drawLine(i*4, 230-data_old[i]*3,i*4, 230-data_old[i+1]*3);
 myGLCD.setColor(0x00137F); myGLCD.drawLine(i*4, 230-data[i+hh]*3,i*4, 230-data[i+hh+1]*3);}i=0;} 
 
   i=0;while(i<640){i++;data_old[i]=data[i+hh];}i=0;
  arr_m();
  if(w==1){EEPROM.update(0,raz);
  myGLCD.setColor(0,0,0);
  myGLCD.fillRect(0,0,60,12);
  myGLCD.setColor(0xffff);
  // печатаем строку в указанной строке позиции
myGLCD.printNumF(times,3, 10, 0); 
myGLCD.print("mS/DIV ",60,0);  if(raz!=13){myGLCD.print("1 V/DIV ",10,24);}else{myGLCD.print("LOGIC   ",10,24);}
myGLCD.print("OSCILLOSCOPE",200,0);
myGLCD.print("RCL-RADIO.RU ",200,12);
myGLCD.print("Version 0.1 ",200,24);
w=0;}
 myGLCD.setColor(0xffff);if(raz==13){arr_max=63;arr_min=0;}
                         myGLCD.print("Umax ",120,0); myGLCD.printNumF((float)arr_max*5/63,1, 160, 0); 
                         myGLCD.print("Umin ",120,12); myGLCD.printNumF((float)arr_min*5/63,1, 160, 12); 
                         myGLCD.print("Usig ",120,24); myGLCD.printNumF((float)arr_max*5/63-((float)arr_min*5/63),1, 160, 24);
                         if(hold==1){myGLCD.print("HOLD",10,12);if(w2==0){delay(1000);w2=1;}}else{myGLCD.print("AUTO",10,12);}
arr_min=255;arr_max=0;
}
 
void sinn(){
            while(PINC>arr){h0++;if(h0>10000){break;}}h0=0;
            while(PINC>arr-10){h0++;if(h0>10000){break;}}h0=0;
            while(PINC<arr){h1++;if(h1>10000){break;}}h1=0;
          }
 
void arr_m(){
 
  for(i=10;i<255;i++){arr_min = min(arr_min, data[i]);}
  for(i=10;i<255;i++){arr_max = max(arr_max, data[i]);}
  arr=arr_max+arr_min;
  if(arr>30){arr=20;}
  if(arr<20){arr=10;}
  }    
 
  void setka(){ ///// сетка 
if(raz<13){   
  for(y=40;y<240;y=y+40){
  for(x=10;x<320;x=x+10){
myGLCD.drawPixel(x, y);}}}
 
 for(x=48;x<320;x=x+48-fff){
  for(y=40;y<240;y=y+10){
myGLCD.drawPixel(x, y);}}}