Введення
Даний дипломний проект демонструє техніку вимірювання частоти. У проекті ми розглянемо всі основні моменти в апаратної й програмної реалізації пристрою.
Вимірювання часових параметрів електричних сигналів має важливе значення при налаштуванні та ремонті готового електронного обладнання, контролі його стану, а також при дослідженнях, пов'язаних з розробкою нових приладів і комплексів.
Розроблюваний універсальний частотомір орієнтований в першу чергу на застосування в області цифрової техніки, де його функціональні можливості, технічні характеристики і параметри є найбільш прийнятними.
Використання в конструкції приладу однокристального мікроконтролера дозволяє за рахунок застосування програмного керування вузлами значно зменшити його схематичну складність, домогтися поліпшення функціональних можливостей, забезпечити можливість модернізації шляхом заміни внутрішнього програмного забезпечення.
Частотомір може входити до складу стендів для настройки та діагностики різного електронного обладнання, використовуватися в освітніх цілях.
1. Схемотехнічна частина
1.1 Опис роботи схеми електричної принципової
Пропонований частотомір зібраний на мікроконтролері і семи сегментних світлодіодних індикаторах із загальним катодом. Його роздільна здатність становить 1 Гц, що може бути корисним при проведенні точних вимірювань.
Схема частотоміра показана на рис.3. На вході пристрою встановлений компаратор DA1, який включений за типовою схемою з інвертується входом. Поріг спрацьовування компаратора можна змінювати підбором резистора R4 - чим більше його опір, тим вище поріг.
Робота компаратора управляється сигналом на вході LATCH (на схемі LTH, висновок 5) DA1, який надходить з лінії порту RA3 (висновок 5 DD1), і дозволена при низькому логічному рівні на цьому вході. (Рис 3)
У розробленому частотоміри застосований мікроконтролер PIC16F873, який має 28 виводів. Це дозволило використовувати 16 виходів для безпосереднього управління сегментами і розрядами світлодіодних індикаторів.
Крім того, цей мікроконтролер має три таймера з переддільник. Восьмиразрядний таймер TMR0 і його восьмиразрядний переддільник разом з двома додатковими регістрами використовуються для підрахунку вимірюваної частоти. Витяг значення предделителя виконується відомим способом, що полягає в досчітиваніі до нуля з одночасним підрахунком числа імпульсів досчета. Таким чином, максимальна роздільна здатність лічильника становить 32 двійкових розряду.
Таймер TMR1 має 16 розрядів і трьохрозрядний переддільник. Цей таймер використовується для формування інтервалів часу 0,1 с, а два наступних регістра-дільника на 10 формують час вимірювання в 1 і 10 с. При використанні кварцових резонаторів на будь-яку частоту досить зробити програмну попередню установку двох регістрів таймера TMR1. При цьому відпадає необхідність у точної підстроювання частоти самого резонатора.
Оскільки ці два таймери можуть працювати одночасно без участі АЛУ мікроконтролера, з'явилася можливість забезпечити динамічний запуск індикаторів. На час переривань по переповненню таймерів програма припиняє індикацію. Час, за який виконується переривання, незначно, тому візуально не відстежується (видно тільки при частотах резонатора нижче 5 МГц).
Схема частотоміра наведена на рис. 3. Виходи порту В мікроконтролера використовуються для живлення сегментів індикаторів, а виходи порту С - для управління ними. Висновки порту A RA0 і RA1 управляються кнопками SA1 і SA2 (відповідно «Час вимірювання» і «Пуск»). Висновок RA5 сполучений безпосередньо з рахунковим входом RA4. З виходу RA5 на рахунковий вхід подається логічний 0, що закриває вхід для проходження рахункових імпульсів, і імпульси зчитування.
Рис.1 Схема розташування висновків мікроконтролера
Таблиця 1. Призначення висновків мікроконтролера.
Найменування виводовНазначеніе виводовMCLR/VppНізкій рівень на цьому вході генерує сигнал скидання для контролера. Активний низький. Вхід через тригер Шмітта.RA0, RA1, RA2, RA3, RA5Двунаправленная лінія введення/виводу. Аналоговий вхід каналу 0,1,2,3,5 соответственно.RA4/T0CKIВход через тригер Шмітта. Ніжка порту введення/виводу з відкритим стоком або вхід частоти для таймера/лічильника T0CKIVssПорт підключення напруги пітаніяVddОбщій (Земля) OSC1/CLKINДля підключення кварцу./Генератор, вхід тактової частоти в режимі RC-генератора.OSC2/CLKOUTДля підключення кварцу./Генератор, вихід тактової частоти в режимі RC-генератораRC0-RC7Виводи управління цифровими індікатора...
