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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Frequenzimetro-generatore-orologio su MK AT89S8252. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Orologi, temporizzatori, relè, interruttori di carico Il dispositivo proposto, oltre a misurare la frequenza e il periodo dei segnali, è in grado di contare il numero di impulsi in ingresso, generare impulsi rettangolari e svolgere anche le funzioni di orologio con calendario e sveglia a cinque programmi. Il dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 1, consente di misurare la frequenza dei segnali periodici con livelli TTL fino a 110 MHz, contare gli impulsi in ingresso, misurare il periodo dei segnali in ingresso, generare un segnale ad onda quadra con duty cycle di 2 e frequenza da 1 Hz a 3 MHz , visualizza l'ora corrente, il giorno della settimana, la data, il mese, l'anno e funziona anche come sveglia. La corrente consumata dal dispositivo da un alimentatore con una tensione di 5 V ±10% non supera i 30 mA (con la retroilluminazione dell'indicatore spenta).
La base del dispositivo è un microcontrollore (MC) ATMEL AT89S8252. Consiste in una ROM da 8 KB, una EEPROM da 2 KB, una RAM da 256 byte, quattro porte I/O, tre timer/contatori (T/CO-T/C2), un watchdog timer, un generatore di clock e altri componenti. Quando si utilizza T/C come contatore di impulsi esterni, la frequenza di conteggio non può essere superiore a 1/24 della frequenza del generatore di clock. È possibile aumentare la frequenza di conteggio, ad esempio, attivando un partitore veloce all'ingresso, ma ciò richiede l'introduzione di nodi di commutazione. Nel dispositivo descritto, per aumentare la frequenza di conteggio in ingresso, vengono utilizzati contatori ad alta velocità della serie KR1554, grazie ai quali la frequenza di conteggio aumenta di 256 volte e teoricamente può raggiungere i 128 MHz (con un risonatore al quarzo a una frequenza di 12 MHz). Quando si utilizzano chip KR1554IE18 (DD2, DD3), la frequenza massima è 110 MHz. Dopo aver applicato l'alimentazione all'ingresso 9 di MK DD1, viene generato un segnale di ripristino, la cui durata è determinata dai parametri del circuito R1C3. Il diodo VD1 serve a scaricare rapidamente il condensatore C3 dopo lo spegnimento dell'alimentazione. All'inizio del programma, il display HG1 viene regolato. In questo caso, il suo buffer viene cancellato, la visualizzazione del cursore e il lampeggio sono proibiti. Per ridurre il numero di linee I/O necessarie per scrivere informazioni sul display, la dimensione del bus è impostata su 4 bit. Quindi vengono impostate le modalità operative del T / C, vengono risolte le interruzioni necessarie e vengono ripristinate la modalità operativa e la frequenza del generatore, che erano prima del precedente spegnimento del dispositivo. In tutte le modalità T/CO funziona come timer. È programmato in modo tale da traboccare e rompersi 50 volte al secondo. Durante l'elaborazione dell'interruzione, la tastiera viene interrogata e vengono generati segnali esemplificativi affinché il dispositivo operi nella modalità contatore di frequenza. Il ripristino dei contatori DD2, DD3 viene eseguito in modo sincrono sul fronte del segnale all'ingresso C a livello di log. 0 all'ingresso R. Questa circostanza impone requisiti contrastanti per la durata del segnale di ripristino. Da un lato, per aumentare la velocità di conteggio, deve essere sufficientemente piccola, dall'altro, con una tale durata, il ripristino potrebbe non avvenire a bassa frequenza del segnale di ingresso. Per eliminare questa contraddizione in questo dispositivo, si è deciso di abbandonare completamente il segnale di ripristino. Dopo ogni misurazione, gli stati dei contatori vengono memorizzati e vengono sottratti dal risultato ottenuto durante la misurazione successiva. Le modalità di funzionamento T/C1 dipendono dalla modalità di funzionamento dello strumento e sono descritte di seguito. La sveglia è realizzata su un chip DD4. Contiene tutti i nodi necessari per contare ore, minuti, secondi, giorni della settimana, giorno, mese e anno. Dispone inoltre di 56 byte di RAM disponibili per la scrittura e la lettura. Con un elemento G1 collegato (ad esempio CR2032), il microcircuito può funzionare fino a 10 anni, mantenendo in memoria tutti i dati registrati. La precisione richiesta dell'orologio è impostata da un condensatore di sintonia C4, il contrasto delle informazioni visualizzate sul display è impostato da un resistore di sintonia R5. Il pulsante SB 17 serve per accendere la retroilluminazione a LED del display al buio. Il dispositivo passa alla modalità di misurazione della frequenza premendo il pulsante "F", misurazioni del periodo - tramite il pulsante "P", generatore - tramite il pulsante "G". Con gli stessi pulsanti, alla pressione del pulsante "S", si accendono rispettivamente le modalità di conteggio degli impulsi in ingresso, l'orologio e la sveglia. Un segnale acustico viene emesso dall'emettitore BQ1 sia alla pressione del pulsante che all'attivazione dell'allarme. Il segnale generato quando si preme il pulsante viene disattivato scollegando il pin 4 del chip DD1 e il segnale che suona quando suona l'allarme è il pin 3. Considera il funzionamento del dispositivo in varie modalità in modo più dettagliato. Il dispositivo passa alla modalità di misurazione della frequenza all'accensione e anche, come notato, dopo aver premuto il pulsante SB13 ("F"). In questa modalità, il T/C1 è programmato per funzionare come contatore di impulsi in ingresso. Dopo 1 s, il risultato del conteggio viene visualizzato sulla riga superiore del display (Fig. 2a). Allo stesso tempo, viene calcolato il periodo del segnale e il risultato viene visualizzato nella riga inferiore.
A volte, ad esempio, quando si accorda un oscillatore con un'accordatura regolare su una certa frequenza, è conveniente misurare più di una volta al secondo, ma più spesso. Questo dispositivo dispone di una modalità in cui le misurazioni vengono effettuate 10 volte più spesso (ogni 0,1 s). Il risultato della misurazione viene visualizzato cinque volte al secondo. La risoluzione in questo caso è ridotta a 10 Hz. Il passaggio a questa modalità viene effettuato premendo il pulsante SB12 ("R"). In questo caso, invece dell'ultima cifra del valore di frequenza misurato, viene visualizzato il segno "*". Per tornare alla normale modalità di misurazione della frequenza, premere il pulsante SB8 ("B"). Il tempo di risposta a un interrupt dipende dal comando eseguito e può raggiungere diversi microsecondi. Per eliminare l'errore derivante da questo motivo, l'MC, dopo aver eseguito le azioni correnti, viene trasferito in una modalità con consumo energetico ridotto. In questa modalità, il processore si arresta, ma tutte le periferiche continuano a funzionare. Quando si verifica un'interruzione, vengono eseguite tutte le azioni necessarie e l'MK viene nuovamente messo in modalità a basso consumo. Il tempo di risposta all'interrupt in questo caso è sempre lo stesso e viene facilmente preso in considerazione durante la formazione degli intervalli di tempo. Nella modalità di misura del periodo, il temporizzatore/contatore T/C1 è programmato per contare gli impulsi provenienti dal partitore interno. La loro frequenza di ripetizione è pari a V12 della frequenza del generatore, cioè 1 MHz. La risoluzione del conto si effettua dall'ingresso INT1 (vyv. 13) DD1: con log. 1 su questo ingresso è abilitato il conteggio degli impulsi, con logaritmo. 0 - disabilitato. Al momento della differenza di livello da 1 a 0, viene generato un interrupt, durante l'elaborazione del quale il risultato del conteggio viene visualizzato nella riga inferiore del display (Fig. 2, b). Contemporaneamente viene calcolata la frequenza del segnale (con una precisione al millesimo) e il risultato viene visualizzato nella riga superiore del display. Non è consigliabile applicare un segnale con una frequenza superiore a 10 kHz all'ingresso del dispositivo, poiché l'elaborazione dell'interruzione dall'ingresso INT1 richiederà quasi tutto il tempo e non ci sarà tempo per elaborare il risultato e il polling la tastiera. Nella modalità di conteggio degli impulsi in ingresso, il T/C1 è anche programmato per funzionare come contatore di impulsi esterno. Il risultato del conteggio (Fig. 2c) viene visualizzato sullo schermo del display 50 volte al secondo. Premendo il pulsante SB8 ("B"), se necessario, si interrompe il conteggio degli impulsi (in questo caso si spegne il segno ">"). Premendo nuovamente il pulsante SB8, l'account viene ripristinato. Per azzerare il contatore, utilizzare il pulsante SB12 ("R"). Va tenuto presente che la reazione alla pressione di qualsiasi pulsante avviene dopo 100 ms (tempo necessario per sopprimere il rimbalzo del contatto). Il valore della frequenza degli impulsi generati viene inserito utilizzando i pulsanti digitali "0" - "9". Premendo il pulsante SB8 ("B") si rimuove la cifra più a destra. La riga superiore dell'indicatore (Fig. 2d) mostra la frequenza selezionata, la riga inferiore mostra la frequenza reale del generatore, che è determinata dalla formula 3000000/T (T varia da 1 a 65535). Quindi, digitando ad esempio il numero 55000, otteniamo effettivamente 55555.555 (3000000/54). Quando si preme il pulsante SB12 ("R"), la frequenza del generatore cambia. A una frequenza da 46 Hz a 3 MHz, T / C2 funziona in modalità generatore. La sua uscita è collegata al pin 1 DD1. Gli interrupt di overflow T/C2 sono disabilitati. A frequenze inferiori (da 1 a 45 Hz) T/C2 viene utilizzato come timer con interruzioni abilitate. La loro frequenza dipende dalla frequenza impostata del generatore ed è compresa tra 16...90 Hz. Nell'intervallo 8 ... 45 Hz, il segnale al pin P1.0 viene invertito ogni volta che T / C2 va in overflow (la frequenza del segnale di uscita è due volte inferiore alla frequenza di interruzione). A frequenze di 1 ... 7 Hz, il segnale viene invertito 2, 3, 5 o 8 volte, a seconda della frequenza. L'interrupt da T/C2 è di bassa priorità, altrimenti l'errore aumenterà quando il dispositivo funziona in modalità frequenzimetro. A questo proposito, il periodo del segnale di uscita può differire leggermente (di pochi microsecondi) dal valore calcolato. Il segnale all'uscita del generatore è presente indipendentemente dalla modalità di funzionamento del dispositivo. Quando la frequenza è impostata su 0 Hz, il generatore è spento. L'ora corrente si imposta con i pulsanti "1" (ore), "2" (minuti), "3" (zero secondi), "4" (giorno della settimana), "5" (giorno), "6" (mese) e "7" " (anno) tenendo premuto il pulsante "B" (se è necessario aumentare le letture) o "R" (se è necessario diminuirle). Il display in modalità orologio è mostrato in fig. 2, d. Ci sono cinque sveglie nel dispositivo descritto. Per ognuno di essi è possibile impostare l'ora, i minuti e il giorno della settimana. Cambia gli allarmi premendo il pulsante "0". Il tempo di funzionamento viene immesso nello stesso modo descritto sopra per l'impostazione dell'orologio. Il giorno della settimana viene impostato con i pulsanti "3" - "9" ("3" - lunedì, "4" - martedì, ... "9" - domenica). Premendo nuovamente il tasto, il simbolo del giorno corrispondente scompare dal display. Esempi di impostazione degli allarmi sono mostrati in fig. 2, f-h. Nel primo caso, la sveglia 1 suonerà nei giorni feriali alle 6:30, nella seconda (sveglia 2) - nei fine settimana alle 8:00, nella terza (sveglia 3) - tutti i giorni alle 18:42. Si prega di notare che gli allarmi funzioneranno solo se il dispositivo è in modalità orologio. Puoi disattivare il segnale acustico premendo qualsiasi pulsante (tranne, ovviamente, SB17). Tabella con codici "firmware" ROM MK in formato esadecimale Qualche parola sui dettagli. I microcircuiti KR1554IE18 sono sostituibili dalle loro controparti delle serie K555, KR1533 e con una corrispondente modifica del circuito e altri contatori delle serie K555, KR1533, K531, KR1554. A seconda dei contatori utilizzati, la frequenza massima di conteggio sarà compresa tra 20 e 128 MHz. Al posto di quanto indicato nello schema è ammesso l'utilizzo dell'indicatore DV16252. Lo scopo dei suoi pin è lo stesso del DV16230S1FBLY/R, è necessario solo scambiare i pin di alimentazione 1 e 2. Esistono diversi modi per calibrare lo strumento. 1. Dopo aver commutato il dispositivo nella modalità di misurazione della frequenza, applicare un segnale di frequenza noto all'ingresso e impostare questo valore sull'indicatore con un condensatore di sintonia C1. Maggiore è la frequenza del segnale di ingresso, più precisamente verrà sintonizzato il dispositivo. 2. Dopo aver collegato un frequenzimetro esemplare in parallelo con l'ingresso del dispositivo e passando alla modalità di misurazione della frequenza, applicare un segnale all'ingresso. Modificando la capacità del condensatore C1, assicurarsi che le letture degli strumenti coincidano. Come nel primo caso, maggiore è la frequenza del segnale di ingresso, più accuratamente è possibile sintonizzare il dispositivo. 3. Portando il dispositivo in modalità di misurazione del periodo, applicare un segnale di frequenza noto all'ingresso e impostare il valore richiesto con il condensatore C1. Più lungo è il periodo del segnale di ingresso, più accurata è l'impostazione del dispositivo. Quando si esegue la calibrazione in questo modo, è conveniente utilizzare un segnale da 1 Hz proveniente da un orologio elettronico. 4. Dopo aver impostato la frequenza di 3 MHz all'uscita del generatore, applicare un segnale all'ingresso del frequenzimetro esemplare. Modificando la capacità del condensatore C1, impostare la frequenza su 3 MHz. Autore: A. Piskaev, Orel
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