Подключение знакосинтезирующего ЖКИ к контроллеру (PIC16F628A). Цифровой частотомер на микроконтроллере PIC16F84 Цифровая шкала частотомер на pic16f628a

• 28.09.2014

  Данный приемник работает в диапазоне 64-75 МГц и имеет реальную чувствительность 6 мкВ, выходную мощность 4 Вт, диапазон ЗЧ — 70…10000Гц, КНИ не более 1 %. При этих параметрах приемник имеет размеры 60*70*25 мм. Приемный тракт собран на КС1066ХА1(К174ХА42) по стандартной схеме. Антенна — провод длиной около метра, сигнал от …

• 29.09.2014

  Схема выполнена на двух микросхемах ТВА1208. В основе лежит схема трансивера, напечатанная в Л,1, но этот тракт работает с промежуточной частотой 500 кГц, что, конечно несколько снижает eгo характеристики, но позволяет использовать готовый, нacтpoeнный на заводе электромеханический фильтр. Микросхемы ТВА1208 предназначены для работы в тракте второй ПЧ3 телевизоров, В них …

• 20.09.2014

  Классификация магнитных материалов Магнитные материалы находят самое широкое распространение в электротехнике, без них в настоящее время немыслимы электрические машины, трансформаторы, электроизмерительные приборы. В зависимости от применения к магнитным материалам предъявляются различные, подчас противоположные, требования. По признаку применения магнитные материалы классифицируются на две большие группы: магнитомягкие магнитотвердые Рассмотрим кратко их характеристики. …

• 10.12.2017

  На рисунке показана схема простого высоко чувствительного акустического выключателя, который управляет нагрузкой при помощи реле. В схеме используется электретный микрофон, при использовании ECM микрофона необходимо использовать резистор R1 сопротивление от 2,2 кОм до 10 кОм. Первые два транзистора представляют собой предварительный микрофонный усилитель, R4 С7 в схеме устраняют нестабильность усилителя. …

Является одним из наиболее важных измерительных инструментов в лаборатории радиолюбителя и ремонтника электрооборудования, естественно после вольтметра и тестера. Большинство схем работают очень хорошо, но верхний предел измеряемых частот иногда оказывается слабоват. Современная приёмо-передающая электроника требует частотомер, способный брать более гигагерца. Про такой прибор мы сейчас и поговорим. Клик по схеме для её увеличения.

Электрическая схема частотомера на МК PIC16F870

Этот цифрвой ЖК частотомер обладает очень высокой скоростью измерения, его очень легко собрать и использовать. Счетчик чисел выполнен на основе ЖК-дисплея на 2 строки по 16 символов. Был использован HD44780 на основе очень распространенного дисплея. На микроконтроллере PIC16F870 собраны цепи управления подсчета и отображения результата.

Частотомер может измерять частоту вплоть до 2,5 ГГц . Это стало возможным благодаря предделителю на LMX2322 . Данная специализированная микросхема по даташиту берёт 2,5 ГГц с высокой чувствительностью.

• 28.09.2014

  Данный приемник работает в диапазоне 64-75 МГц и имеет реальную чувствительность 6 мкВ, выходную мощность 4 Вт, диапазон ЗЧ — 70…10000Гц, КНИ не более 1 %. При этих параметрах приемник имеет размеры 60*70*25 мм. Приемный тракт собран на КС1066ХА1(К174ХА42) по стандартной схеме. Антенна — провод длиной около метра, сигнал от …

• 29.09.2014

  Схема выполнена на двух микросхемах ТВА1208. В основе лежит схема трансивера, напечатанная в Л,1, но этот тракт работает с промежуточной частотой 500 кГц, что, конечно несколько снижает eгo характеристики, но позволяет использовать готовый, нacтpoeнный на заводе электромеханический фильтр. Микросхемы ТВА1208 предназначены для работы в тракте второй ПЧ3 телевизоров, В них …

• 20.09.2014

  Классификация магнитных материалов Магнитные материалы находят самое широкое распространение в электротехнике, без них в настоящее время немыслимы электрические машины, трансформаторы, электроизмерительные приборы. В зависимости от применения к магнитным материалам предъявляются различные, подчас противоположные, требования. По признаку применения магнитные материалы классифицируются на две большие группы: магнитомягкие магнитотвердые Рассмотрим кратко их характеристики. …

• 10.12.2017

  На рисунке показана схема простого высоко чувствительного акустического выключателя, который управляет нагрузкой при помощи реле. В схеме используется электретный микрофон, при использовании ECM микрофона необходимо использовать резистор R1 сопротивление от 2,2 кОм до 10 кОм. Первые два транзистора представляют собой предварительный микрофонный усилитель, R4 С7 в схеме устраняют нестабильность усилителя. …

Этот простой и удобный частотомер может измерять частоты FM диапазона и имеет автономное питание. Большинство аналогичных устройств имеет ЖК дисплеи со встроенным контроллером, что увеличивает общий ток потребления прибора. Также, многие высокочастотные частотомеры используют микросхемы с большим током потребления. Данное же устройство построено на современных экономичных микросхемак, что позволяет питать его от одной батарейки размера АА.

Характеристики частотмера

• Диапазон частот: 1Гц - 150MГц
• Диапазон амплитуд входного сигнала: 250mV - 5V
• Разрешение: до 5 знаков
• Точность: 4 знака
• Время измерения: 0.1 сек или 1сек; автоматический выбор
• Полностью автоматическая работа
• Работает от одной батарейки AA; потребляемый ток < 15mA

О точности измерений

В частотомере использован кварц на частоту f 0 =100KГц и допуском Δf/f 0 = ±30ppm. Это означает, что реальная частота лежит в диапазоне 100KГц·(1 ± 3·10 -5). То есть максимальное отклонение от 100KГц составляет 3Гц. Как это влияет на точность измерений?

Частотомер считает количество периодов, прошедших за интервал 0.1 сек. Таким образом, точность определяется точностью измерения этого интервала. В этом частотомере этот интервал устанавливается как скважность ШИМ модуля контроллера. Формула для скважности такова: (CCPR1L:CCP1CON<5:4>)·T osc ·(TMR2 prescale value) = 625·T osc ·16, гдеT osc = 1/f 0 = 10 -5 сек. Приводя к точности кварца, получаем разброс: 10 4 ·10 -5 (1± 3·10 -5)= 0.1± 3·10 -6 сек. Другими словами, точность отсчета временных интервалов зависит от точности кварцевого резонатора.

Возьмем крайний случай - временной интервал равен 0.1+3·10 -6 сек. Пусть входная частота равна N герц (=периодов в секунду). Тогда измеренное значение будет N·(0.1+3·10 -6) = N/10 + (N/10)·3·10 -5 . В 0.1 секундном мы получаем значение частоты N/10 периодов, поэтому разница между измеренным и реальным значением N/10 будет (N/10)·3·10 -5 . Для частот больше, чем 333 KГц (3.33·10 5 Гц) разница превышает 1, так что для этих частот наш счетчик будет показывать неправильное значение N/10. Важным следствием этих соображений является то, что можно гарантировать только 4 старших разряда измеренной частоты N/10, иногда 5 разрядов.

Расчеты показывают, что при использовании кварцев с допуском несколько десятков ppm невозможно гарантировать точность в 6 или более знаков. А так как мы не можем гарантировать точность младших разрядов, то и нет смысла их отображать. Поэтому в частотомере отображается только 5 старших разрядов частоты, игнорируя остальные разряды.

Но на точность измерений влияет не только точность кварца, но и эффект его старения и рабочая температура. Однако, при температурах 10°C - 40°C влияние температуры на общую точность составляет не более ±10ppm, так что мы все равно можем гарантировать 4 - 5 ти значную точность.

Форматирование вывода

На индикаторе, используемом в частотомере есть только восемь 7-сегментных символов, поэтому применена специальная схема отображения диапазонов частот. Схема показана в таблице ниже. Незначащие нули не отображаются и показаны серым цветом. Диапазон отображается справа в экспоненциальной системе. Где символ E представляет 10 а число - степень 10ти.

Измеренная частота представлена целым числом с 1 до 8 цифр. Значения, имеющие более 5 цифр округляются до ближайшего целого цначения, имеющего 5 ненулевых цифр в старших разрядах. Например, значение 12,345,678 округляется до 12,346,000 (на дисплее 12.346 E6), а 12,345,456 округляется до 12,345,000 (на дисплее 12.345 E6).

Железо

На входе схемы стоит предварительный усилитель, построенный на высокоскоростном компараторе LT1715. Согласно даташиту, он может работать на 150MГц. Входы второго компаратора, находящегося в корпусе микросхемы соединены с землей и шиной +5V для предотвращения его срабатывания и влияния на работающий компаратор. Компаратор - самое медленное устройство в схеме и он определяет верхнюю границу измерений. Резисторы по 10K сдвигают уровень на входах компаратора приблизительно до 2V. Резистор на 100 Ом добавлен для небольшого увеличения напряжения на инвертирующем входе. Поэтому в спокойном состоянии на выходе всегда 0. Разница во входных напряжениях составляет около 110мВ и определяет чувствительность предусилителя. Входное напряжение для гарантированной работы должно быть 150 мВ. Резистор 10K на выходе компаратора необязателен.

Выход компаратора соединен с 4-битным двоичным асинхронным счетчиком SN74LV161A с макимальной рабочей частотой 220MГц при питании от 5 В. Счетчик использован как предделитель для таймера TMR1. Он делит входную частоту на 16, поэтому на вход контроллера попадает максимум 10MГц, что удовлетворяет требованиям минимального периода в 60 нсек, требуемых для работы таймера TMR1 в асинхронном режиме. Все 4 выхода счетчика соединены с контроллером и на них образуются 4 старших бита измеряемых импульсов.

Сердце частотомера - контроллер PIC16F648A (можно использовать PIC16F628A).

Контроллер PCF8562 управляет ЖК дисплеем VM-838. На плате микросхема контроллера дисплея расположена под ЖКИ.

Напряжение питания 5 В получается с помощью DC/DC преобразователя NCP1400A. Он обеспечивает 5 вольт от одной батарейки AA. Ток потребления после преобразователя около 10 мA в покое, 9 мA из которых потребляется входным компаратором. Однако ток потребления от самой батарейки будет в 5 - 7 раз больше. Максимальный измеренный ток потребления составляет 70 мА, а средний - 40 мА. От одной батарейки АА емкостью 2000 мА·Ч частотомер может работать около 40 часов.

Прибор собран на одной стороне двусторонней печатной платы, но имеет несколько перемычек на обратной стороне. Медь на другой стороне использыется как дополнительный экран. Обратная сторона имеет олько 4 компонента: входной BNC разъем, держатель батарейки AA, 4 металлические стойки, и выключатель питания AS12AH. Плата разработана под SMD резисторы и конденсаторы размера 0603, но размер 0805 тоже можно использовать. На плате есть 3 площадки, соединенные с RA0, RA1 и RA5, которые можно использовать, например, для подключения частотомера к компьютеру.

Микроконтроллер должен быть запрограммирован либо во внешнем программаторе либо на плате, но до припайки счетчика SN74LV161A, так как счетчик блокирует выводы программирования контроллера.

Некоторые ошибки разработки...

Держатель батарейки, выключатель питания и входной разъем смонтированы очень билзко друг к другу, поэтому держатель батарейки пришлось немного подточить.

Также из-за тяжелой батарейки плата не очень устойчива на столе и при подсоединенном кабеле норовит перевернуться из-за кручения кабеля.

Несмотря на то, что индикация довольно проста, она все равно трудна для понимания.

Принципиальная схема частотомера

Микроконтроллер PIC16F628A служит для того, чтобы выполнить всю работу без каких-либо дополнительных микросхем. На 16F628A 16 I/O выводов, два из которых используются для кварцевого генератора, один предназначен для ввода сигнала, а другой может быть использован только для ввода, что дает нам только 12 полезных I/O контактов. Решение - поставить транзистор, который открывается при выключении всех других цифр.

Светодиодный 7-сегментный дисплей, используемый здесь, с общим катодом типа BC56-12SRWA. Когда все сигналы находятся на высоком уровне, транзистор Q1 открывается и переключается на первой цифре. Ток для каждого сегмента составляет около 7 мА.

Вся схема частотомера потребляет тока порядка 30 мА в среднем. Микроконтроллер использует свой внутренний 4 MHz генератор для тактирования CPU. А внешний кварцевый генератор с частотой 32768 Hz нужен для установки 1 второго временного интервала. Tmr0 используется для подсчета входного сигнала на выводе RA4.

В качестве входного сигнала нужно будет 5 вольт прямоугольного вида. Сам частотомер может измерять до 1 мегагерца, что более чем достаточно для любительских проектов. Это сделано для удобства, так как счетчик может достигать показаний 999999 Гц - и ничего переключать не нужно. Меряем хоть 11 герц, хоть 139,622 килогерц.

В общем если у кого есть желание повторить этот проект самим, вот файлы . Плата в архиве немного отличается от той, что на фотографии, были позже сделаны некоторые оптимизации. А программный код открыт - можно его при умении оптимизировать.