Частотомір (1Гц – 50 мГц).

Автор: Богомолов Дмитро (м. Москва)

Принцип роботи приладу описуваного (як і інших частотоміром) полягає: в підрахунку які прийшли на його вхід імпульсів за фіксований проміжок часу. Ось його основні технічні характеристики: інтервал вимірюваної частоти сигналу – від 1 Гц до 50 МГц при мінімальному напрузі вхідного сигналу 0,5 В (залежить від застосовуваного формувача). Розрядність індикатора – 8 знаків, що дозволяє показана частоту з роздільною здатністю -1 Гц. Напруга живлення – 9 В, а споживаний струм залежить від використовуваних індикаторів, і кількості світяться розрядів, в авторському варіанті доcтігал 100 мА при індикації всіх вісімок, і 50 мА при відсутності вхідної частоти.

схема частотоміра

Тепер, про те як вдалося досягти таких характеристик. У використовуваному мікроконтролері КР1878ВЕ1 шестнадцатіразрядний таймер-лічильник має восьмібітний предделітель і трехбітний лічильник переповнення, що в сумі складає 27 розрядів. Таким чином, лічильник може рахувати до 134 217 727. Максимальна вимірювана частота 50 МГц (отримано експериментально, для наявних зразків). Секундний інтервал відлічують з допомогою програмно opгaнізованних циклів, протягом яких виконується динамічна індикація попередніх показань.

Після закінчення рахунку отримати значення виміряної частоти простим опитуванням регістрів можна тільки з шестнадцатіразрядного таймера-лічильника і Трьохрозрядний лічильника переповнювання. Дані, що знаходяться в восьмирозрядного предделітеле витягують методом долічування до переповнення. На вхід предделітеля подають поодинокі імпульси і коли фіксують його переповнення (у всі розрядах – нулі), обчислюють записане в ньому значення, рівне 256 (FF) за вирахуванням кількості поданих імпульсів. Після цього двійкове число, відповідне виміряної частоті, перетворюють в двійково-десяткове, а потім – в код семіелементного індикатора, при цьому, в ньому гасяться незначущих нулі, і при наступному вимірі це число виводиться на табло.

У пристрої застосовані три Трьохрозрядний світлодіодних індикатора підвищеної яскравості від АВНу. При їх відсутності можна застосувати будь-які інші світлодіодні індикатори на необхідне число розрядів, наприклад, серії АЛС318. Аноди індикаторів через струмообмежувальні резистори R8-R15 підключені до порту У мікроконтролера. Катоди з'єднані з виходами дешифратора P3 К555ІД10, що впадає струм яких у стані логічного 0 може досягати 80 мА. Індикація йде справа на ліво, тобто перший розряд – правий по схемі. Дев'ятий розряд не підключений, однак, при необхідності його можна використовувати для виводу будь-якої службової інформації.

Для підвищення стабільності вимірювань, використовується зовнішній задає генератор, який виконаний на елементах P1.А-P1.С, що живляться від окремого стабілізатора DA1. Програмний спосіб відліку часу вимірювання дозволяє застосовувати кварцові резонатори на будь-яку частоту. Слід лише змінити програмні цикли, а це вельми просто, так як всі інструкції в мікроконтролері виконуються за два такти. Верхнє значення зразкової частоти складає 8 МГц, нижнє визначається тим, що вихідний сигнал предделітеля синхронізується сигналом тактової частоти процесора і не може бути вище 1/4…1/12 її значення в залежності від типу процесора. На жаль, в документації на мікроконтроллер ці параметри не зазначені. У схожого контролера фірми Microchip тривалість вхідного сигналу не повинна бути менше чотирьох тактів процесора. З огляду на восьмирозрядний асинхронний предделітель, визначимо мінімальну зразкову частоту: 50 000 * 4 / 256 = 781,25 кГц. Тобто можна використовувати кварци від першого до 8-ми МГц.

Частотомір зібраний на макетної платі розмірами 30 x 72 мм. З'єднання виконані навісним монтажем проводом МГТФ. Вид зі знятим індикатором представлений на фото.

Правильно зібраний частотомір після включення повинен показати на табло число 87654321 протягом 1 секунди, а потім перейти в режим рахунку, індіціруя при відсутності вхідного сигналу нуль в першому розряді. Якщо індикація відсутня, слід перевірити наявність сигналу тактової частоти. Потім необхідно переконатися, що на входи дешифратора, з порту А, подається скануючий код. Вхід серпня мікросхеми P3 повинен бути з'єднаний із загальним проводом, інакше її виходи будуть закриті. Крім того, можна спробувати виконати зовнішній скидання, замкнувши на короткий час висновки конденсатора СЗ.

Для перевірки працездатності частотоміра можна подати на вхід мікроконтролера сигнал з генератора тактової частоти, з'єднавши вихід елемента P1.С з входом P1.В. На індикаторі висвітиться кількість тактів програмної затримки, тобто час за яке відбувається вимір вхідний частоти (це значення не має нічого спільного з реальною частотою генератора, що задає). Калібрують частотомір за допомогою зовнішнього (промислового) зразкового генератора.

Не можна подавати вимірюваний сигнал безпосередньо на виведення таймера мікроконтролера (PA4/TCLC), так як на цей висновок працює і як вхід (в режимі вимірювання) і як вихід! (В режимі досчета). Для того щоб запобігти перевантаження і можливу псування елементів пристрою, на вході включений струмообмежувальні резистор R6.

Програма, що управляє мікроконтролером, досить проста, її легко модернізувати або доповнити новими функціями. Повний авторський варіант розміщено на ftp-сервері журналу за адресою: ftp.paguo.ru / frequency / f.mic. а також можете подивитися його тут f.mic

Опис мікроконтролера КР1878ВЕ1, можна знайти в Інтернеті на сайті виробника www.angstrem.ru. На жаль, в документації є помилки в цокольовка мікроконтролера і описі компілятора TESSA. Замість команд ctc, ctz, ctn, ctie повинні бути clc, clz, cln, clie. При програмуванні мікроконтролера слід включити режим зовнішнього генератора на частоту від 500 до 8000 кГц.>