R-2R DAC로 오실로스코프에 커스텀 시각 효과 그리기

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프로젝트 소개

R-2R DAC 란?

저항만으로 구현 가능한 가장 간단한 DAC입니다. R과 2R 두 가지 저항값만으로 래더 구조를 만듭니다.

• R = 1kΩ → 2R = 2kΩ (1kΩ 2개 직렬)
• 비트 수 = 2R 분기 개수
• 아두이노 우노/나노: PORTD(8비트) + PORTB(6비트) 조합으로 X/Y 출력
• STM32 블루필/블랙필: 풀 8비트 포트 2개 사용 가능

참고: DAC IC(SPI 등)를 써도 되지만, R-2R이 더 디테일한 이미지 표현에 유리합니다.

포트 매니퓰레이션

아두이노 우노(ATmega328P)는 PORTB(6비트), PORTC(6비트), PORTD(8비트) 중 쓰기 가능한 포트가 제한적입니다. PORTD(디지털 0-7)는 8비트 전체, PORTB(디지털 8-13)는 6비트만 사용 가능합니다. 따라서 PORTD = 8비트 DAC (X축), PORTB = 6비트 DAC (Y축)으로 구성합니다.

브레드보드 구성

이미지 참고: 10kΩ 저항만 사용해 2R은 직렬 2개로 구성. 오실로스코프 프로브 연결용 점퍼 2개(X, Y)와 그라운드선 준비.

아두이노 코드 구조

const byte FIGURE_DELAY = 1;
const int NUM_POINTS = 87;
byte x_points[NUM_POINTS] = { ... };
byte y_points[NUM_POINTS] = { ... };

void setup() {
  DDRD = B11111111;  // PORTD 전체 출력
  DDRB = B00111111;  // PORTB 하위 6비트 출력
  for (byte t=0; t

드로잉 툴 (파이썬)

tkinter로 만든 GUI 툴로 마우스 드래그로 그림을 그리면 좌표를 8비트 배열로 변환해 arduino_list.txt로 저장합니다.

python drawlog.py > arduino_list.txt

윈도우 돋보기 도구로 정밀 그리기 가능. 창 크기(255×255) 변경 금지.

오실로스코프 X-Y 모드 설정

• 채널 1: 8비트 DAC 출력 (PORTD, X축)
• 채널 2: 6비트 DAC 출력 (PORTB, Y축)
• X-Y 모드로 전환 후 노브로 위치/크기 조정

메모리 최적화 팁 (중요)

• 아두이노 우노는 SRAM이 작아 ~400포인트 한계
• PROGMEM 사용 시 플래시 메모리에 저장해 ~15,000포인트까지 가능
• 배열 선언: const byte x_points[NUM_POINTS] PROGMEM = {...}
• 읽기: pgm_read_byte_near(x_points + t)
• Y축 6비트 변환은 루프 안에서 >> 2 시프트로 처리

코드

아두이노 스케치

const byte FIGURE_DELAY = 1;
const int NUM_POINTS = 87;
byte x_points[NUM_POINTS] = {106,106,105,...};
byte y_points[NUM_POINTS] = {78,80,81,...};

void setup(){
  DDRD = B11111111;
  DDRB = B00111111;
  for (byte t=0; t

파이썬 드로잉 툴

import tkinter as tk
X, Y = [], []
# ... 마우스 이벤트로 좌표 기록 ...
# 실행: python drawlog.py > arduino_list.txt

회로도

R-2R 래더 2개(8비트, 6비트) 회로도 4종 포함

아두이노 나노 기반 스마트 3D 프린팅 펫 피더 자동차 HUD: 실시간 풍속 속도계 & 나침반 디스플레이