Каталог радиолюбительских схем

Автор: Богомолов Дмитрий (г. Москва)

Принцип работы описываемого прибора (как и других частотомеров) заключается: в подсчете пришедших на его вход импульсов за фиксированный промежуток времени. Вот его основные технические характеристики: интервал измеряемой частоты сигнала - от 1 Гц до 50 МГц при минимальном напряжении входного сигнала 0,5 В (зависит от применяемого формирователя). Разрядность индикатора - 8 знаков, что позволяет индицировать частоту с разрешением -1 Гц. Напряжение питания - 9 В, а потребляемый ток зависит от используемых индикаторов, и количества светящихся разрядов,в авторском варианте доcтигал 100 мА при индикации всех восьмёрок, и 50 мА при отсутствии входной частоты.

Теперь, о том как удалось достичь таких характеристик. В используемом микроконтроллере КР1878ВЕ1 шестнадцатиразрядный таймер-счетчик имеет восьмибитный предделитель и трехбитный счетчик переполнений, что в сумме составляет 27 разрядов. Таким образом, счетчик может считать до 134217727. Максимальная измеряемая частота 50 МГц (получено эксперементально, для имеющихся образцов). Секундный интервал отсчитывают с помощью программно opгaнизованных циклов, в течении которых выполняется динамическая индикация предыдущих показаний.

По окончании счета получить значение измеренной частоты простым опросом регистров можно только из шестнадцатиразрядного таймера-счетчика и трехразрядного счетчика переполнений. Данные, находящиеся в восьмиразрядном предделителе извлекают методом досчета до переполнения. На вход предделителя подают одиночные импульсы и когда фиксируют его переполнение (во все разрядах - нули), вычисляют записанное в нем значение, равное 256 (FF) за вычетом числа поданных импульсов. После этого двоичное число ,соответствующее измеренной частоте, преобразуют в двоично-десятичное, а затем - в код семиэлементного индикатора, при этом, в нем гасятся незначащие нули, и при следующем измерении это число выводится на табло.

В устройстве применены три трехразрядных светодиодных индикатора повышенной яркости от АОНа. При их отсутствии можно применить любые другие светодиодные индикаторы на необходимое число разрядов, например, серии АЛС318. Аноды индикаторов через токоограничительные резисторы R8-R15 подключены к порту В микроконтроллера. Катоды соединены с выходами дешифратора P3 К555ИД10, втекающий ток которых в состоянии логического 0 может достигать 80 мА. Индикация идет справа на лево, т. е. первый разряд - правый по схеме. Девятый разряд не подключен, однако, при необходимости его можно использовать для вывода какой-либо служебной информации.

Для повышения стабильности измерений, используется внешний задающий генератор, который выполнен на элементах P1.А-P1.С, питаемых от отдельного стабилизатора DA1. Программный способ отсчета времени измерения позволяет применять кварцевые резонаторы на любую частоту. Следует лишь изменить программные циклы, а это весьма просто, так как все инструкции в микроконтроллере выполняются за два такта. Верхнее значение образцовой частоты составляет 8 МГц, нижнее определяется тем, что выходной сигнал предделителя синхронизируется сигналом тактовой частоты процессора и не может быть выше 1/4...1/12 ее значения в зависимости от типа процессора. К сожалению, в документации на микроконтроллер эти параметры не указаны. У похожего контроллера фирмы Microchip длительность входного сигнала не должна быть меньше четырех тактов процессора. Учитывая восьмиразрядный асинхронный предделитель, определим минимальную образцовую частоту: 50 000*4/256 = 781,25 кГц. Т.е. можно использовать кварцы от 1-ого до 8-ми МГц.

Частотомер собран на макетной плате размерами 30 x 72 мм. Соединения выполнены навесным монтажом проводом МГТФ. Вид со снятым индикатором представлен на фото.

Правильно собранный частотомер после включения должен показать на табло число 87654321 в течении 1 секунды, а затем перейти в режим счета, индицируя при отсутствии входного сигнала ноль в первом разряде. Если индикация отсутствует, следует проверить наличие сигнала тактовой частоты. Затем необходимо убедиться, что на входы дешифратора, с порта А, подается сканирующий код. Вход 8 микросхемы P3 должен быть соединен с общим проводом, иначе ее выходы будут закрыты. Кроме того, можно попытаться выполнить внешний сброс, замкнув на короткое время выводы конденсатора СЗ.

Для проверки работоспособности частотомера можно подать на вход микроконтроллера сигнал с генератора тактовой частоты, соединив выход элемента P1.С с входом P1.В. На индикаторе высветится количество тактов программной задержки, т.е. время за которое происходит измерение входной частоты (это значение не имеет ничего общего с реальной частотой задающего генератора). Калибруют частотомер с помощью внешнего (промышленного) образцового генератора.

Нельзя подавать измеряемый сигнал непосредственно на вывод таймера микроконтроллера (PA4/TCLC), так как на этот вывод работает и как вход (в режиме измерения) и как выход! (в режиме досчёта). Для того чтобы предотвратить перегрузку и возможную порчу элементов устройства, на входе включен токоограничительный резистор R6.

Программа, управляющая микроконтроллером, весьма проста, ее легко модернизировать или дополнить новыми функциями. Полный авторский вариант размещен на ftp-сервере журнала по адресу: ftp.paguo.ru/frequency/f.mic. а также можете посмотреть его здесь f.mic

Описание микроконтроллера КР1878ВЕ1, можно найти в Интернете на сайте производителя www.angstrem.ru. К сожалению, в документации имеются ошибки в цоколевке микроконтроллера и описании компилятора TESSA. Вместо команд ctc, ctz, ctn, ctie должны быть clc, clz, cln, clie. При программировании микроконтроллера следует включить режим внешнего генератора на частоту от 500 до 8000 кГц.>