HikKira

Схема подключения повторителя сделана неверно, нельзя подключать ОУ для обработки сигнала, от которого этот же ОУ питается. Сначала надо смасштабировать этот сигнал до уровней линейного диапазона этого ОУ, например, с помощью резисторного делителя на входе ОУ, а его выход напрямую, без делителей, соединить со входом АЦП.
Причина вашей ошибки - скорее всего, даташит, из которого взята вот эта страница:

Тут сказано, что LM358 может обрабатывать сигналы вплоть до -0,3 вольта, т.е. ниже минуса питания. Это правда, он действительно может это делать, такова особенность его схемотехники. и за это мы его так любим. А вот насчёт плюса питания он так не может - входное напряжение не имеет права выходить за пределы плюса, оно должно быть несколько ниже (обычно на 1...1,5 вольт), чтобы входной диффкаскад смог с ним корректно работать. Написанное в даташите, что он может это делать - неверно, он этого не сможет. Гляньте на его схему - если базу входного транзистора соединить непосредственно с питанием, то этот транзистор просто закроется.
Как возникла эта ошибка, и почему до меня её никто не заметил, мы тут обсуждать не будем. А исправить вашу неприятность очень легко - перепаяйте делитель 6ком/1ком с выхода ОУ на его вход, и всё придёт в норму.

нет. источник напряжения +5в имеет нулевое внутренне сопротивление и полностью "поглотит" весь твой переменный сигнал.
да, это можно сделать. поставить на входе резистивный делитель потом емкостное разделение по постоянному току и еще один резистивный делитель который сформирует новую среднюю точку равной половине максимального входного напряжения АЦП.
учитывая что тех.подробностей нет от слова савсем, то как-то очень примерно так.
R1/R2 - делитель входного сигнала. до необходимой амплитуды.
С1 - развязка постоянки
R3/R4 - выставка нуля

Я понял вашу проблему так - вам надо оцифровать переменную составляющую сигнала, а его средним значением можно либо пренебречь, либо любым образом им манипулировать (извините, если понял неправильно, но как написано, так и читано).
Для решения этой задачи давно применяется классический и очень простой способ - подать сигнал через разделительный конденсатор (в вашей схеме это вместо резистора 160 ком или последовательно с ним). Его ёмкость выбирается исходя из входного сопротивления АЦП (в вашей схеме это резистор 50 ком) и наинизшей частоты в спектре сигнала.
Если есть опасение, что размах переменной составляющей может превысить нижний и верхний пороги и выйти за пределы линейности АЦП, то перед разделительным конденсатором придётся поставить устройство автоматической нормализации уровня (в радиоприёмниках такая штука называется АРУ).

почему нельзя занести этот бит в регистр без сдвига, зачем это придумано
UCSRA |= (1<<U2X);

В заголовочных файлах U2X определён как "номер бита U2X в регистре UCSRA", т.е. 1.
Если бы U2X был определён как "битовая маска поля U2X в регистре UCSRA" (т.е. 2), то все бы писали UCSRA |= U2X;. В ассемблерном коде avr оба эти варианта превратятся в инструкцию sbi UCSRA, 1, устанавливающую бит в регистре по номеру.

Имея номер бита перевести его в битовую маску гораздо легче, чем наоборот, из маски вывести номер бита (который, в общем случае, может быть и не один), я думаю, что отчасти поэтому у программистов работающих с железом есть тенденция определять поля регистров через номера битов.

Если использовать ESP-01 как wifi модуль, то можно отправить самый обычный http-запрос на сервер.

1. ESP8266 сильно мощнее, чем atmega16. Можно спокойно убрать лишнее звено, если взять NodeMCU.
АЦП там уже есть
2. asm для этого, имхо, не очень удобен, тк слишком низкоуровневый.
3. Самому реализовывать протокол для общения atmega и esp01 не нужно - обычно wifi-модуль уже настроен для работы через serial/spi/i2c
4. Вот пример, как подобное можно сделать на arduino: https://techtutorialsx.com/2016/07/21/esp8266-post...