Частотомер с динамической индикацией

Рис. 7.8. Генераторы импульсов на микросхемах К176ИЕ5: а — секундной последовательности; 6 — минутной последовательности

А — на микросхемах К176ИЕ5, К176ИЕЗ, К176ИЕ4; б — на микросхеме К.176ИЕ12

А — с использованием кольца из нечетного числа логических инверторов; б, в — с RC-времязадающими цепями; г — с многофазными выходами

A, б — формирователи прямоугольных импульсов; в — формирователь ко­потких импульсов; г — формирователь длинных импульсов; д, е«-формиро­ватели с запуском от механических переключателей

Для радиолюбительской практики представляют интерес фор­мирователи с запуском от механических контактов, например кнопки. Особенностью управления от механического переключателя является появление в момент переключения дребезга контактов (многократного перехода в течение малого промежутка времени от замкнутого состояния к разомкнутому и обратно). Это может вызвать появление вместо необходимого одиночного импульса пачки импульсов, приводящих к сбою в работе устройства.

Простейший формирователь перепада потенциала, построенный на элементах И — НЕ показан на рис. 7.5Д Нулевой потенциал, прилагаемый с помощью переключателя к одному из входов триггера, опрокидывает его. Причем при каждом срабатывают переключателя триггер реагирует только, на первое замыкание со­ответствующей контактной пары и последующий дребезг уже не изменяет его состояния.

Для ликвидации дребезга может использоваться конденсатор, который при замыкании кнопки быстро заряжается и при по­следующем дребезге контактов практически не пропускает то г с из-за большой постоянной времени. На рис. 7.5,е показана схема формирователя импульсов с использованием конденсатора.

Рис. 7.6. Генераторы импульсов:

Генераторы импульсов могут быть построены по схеме с обрат­ной связью (рис. 7.6, а), с использованием кольца из нечет­ного числа логических инверторов. При этом возникает режим автоколебаний с частотой, определяемой суммарной задержкой распространения сигнала в инверторах. Частоту на выходе этого устройства можно понизить, если использовать шунтирование вы­ходов микросхем конденсаторами. Для регулировки длительности импульсов можно также использовать шунтирование одного или нескольких микросхем конденсатором и резистором. Пример гене­ратора прямоугольных импульсов с времязадающей цепью RC по­казан на рис. 7.6,6. При использовании микросхем К511ЛА1, если С — 300 пФ R=25 кОм, длительность импульсов составляет 10 мс. На рис 7.б,б представлена схема генератора, в котором можно менять Длительность импульсов (с помощью R2. С1, С2) и их скваж­ность (Ri). Если С,=1 мкФ, С2=0,5 мкФ, R1=15 кОм, R2=45 кОм. длительность импульса будет 5 мкс.

Следует учитывать, что генераторы, подобные приведенным на рис. 7.6,а — в, не отличаются высокой стабильностью.

В ряде случаев для управления требуются генераторы с мно­гофазными выходами. Пример такого генератора показан на рис 76г Выходы регистра через элемент ИЛИ — НЕ соединяют с его последовательным входом. При наличии на одном из выходов регистра 1 в регистр будет записываться 0. После появления 1 на последнем выходе регистра на входе элемента ИЛИ — НЕ появят­ся 0, что приведет к записи в регистр 1. На выходе регистра вновь появится последовательность импульсов, при которой 1 будет каждый раз только на одном выходе. Устройство совпадения на выходах регистра используется для синхронизации с целью пред­отвращения наложения выходных импульсов.

В практике радиолюбителей при создании электронных часов широко применяют генераторы секундных и минутных импульсов.

Рис. 7.7. Генераторы се­кундной и минутной по­следовательности им­пульсов:

Для создания таких генераторов целесообразно использовать микросхемы К176ИЕ5 или К176ИЕ12. Принципиальные схемы приведены на рис. 7.7. Микросхема К176ЙЕ5 (рис. 7.7,а) состоит чз инвертора и трех делителей частоты, обеспечивающих деление в 512; 32 и 2 раза. Общий коэффициент деления 32768. Это по­зволяет получить импульсы частотой следования 1 Гц при исполь­зовании часовых кварцевых резонаторов с частотой 16384 или 32768 Гц. Для получения минутной последовательности импульсов производят деление секундной последовательности на 6 и на 10 с помощью микросхем К176ИЕЗ и 176ИЕ4. Инвертор используют как активный элемент задающего кварцевого генератора. Резона­тор, резисторы и конденсаторы — навесные, их подключают между выводами 9 и 10. Установку 0 всех делителей частоты осущест­вляют подачей положительного перепада на установочные входы 3 (К176ИЕ5) или 5 (К176ИЕЗ, К176ИЕ4). Для работы делителей необходимо эти выводы соединить с общим проводом.

Микросхема К176ИЕ12 имеет в своем составе четвертый де­литель на 60, позволяющий получать минутную последовательность импульсов (рис. 7.7,6).

Рассмотренные устройства требуют применения специальных кварцевых резонаторов.

Для радиолюбителей представляют интерес варианты исполь­зования кварцевых резонаторов и на другие частоты. Максималь­ная рабочая частота микросхем К176ИЕ5 и К176ИЕ12 1 МГц, сле­довательно, частота задающего генератора, определяемая используемым резонатором, должна быть не более 1 МГц. Если частота резонатора кратна 10, то можно получить частоту 1 Гц, используя микросхему К176ИЕ4. При частоте резонатора 100 кГц делитель реализуется на пяти микросхемах. Основные делители микросхем К176ИЕ5 или К176ИЕ12 при этом использовать нельзя. Если не­обходимо получить еще и минутную последовательность импульсов, то при микросхеме задающего генератора К176ИЕ5 придется вве­сти еще делитель на 60, как показано на рис. 7.7,а. Если задаю­щий генератор выполнен на микросхеме К176ИЕ12, то целесообраз­но использовать делитель на 60 этой микросхемы (вход 7, выход 10). В целом генератор на резонаторе 100 кГц реализуется на шести — восьми микросхемах.

Если имеющийся у радиолюбителя кварцевый резонатор не герметизирован, то в цепях сокращения числа микросхем изменить его частоту можно подточкой кварцевой пластины. Так как дели­тели микросхем работают в двоичном коде, то наименьшее число разрядов делителя для получения секундной последовательности импульсов будет в том случае, когда частота кварцевого генерато­ра будет равна 2 n , где n— число разрядов делителя. При частоте резонатора 32768 Гц необходимо 15 разрядов, при частоте 65536 Гц — 16, при частоте 131072 Гц — 17 разрядов делителя.

Для получения минутной последовательности импульсов при одном и том же числе разрядов делителя частоту кварца нужно взять в 60 раз меньше. При 21 разряде счетчика частота резона­тора должна быть 34952 Гц, при 22 — 69905 Гц, при 23 — 139810 Гц и т. д. Если резонатор имеет частоту от 70 до 130 кГц, то под­точка должна производиться до частоты 131072 Гц (для секундной последовательности или до частоты 139810 Гц (для минутной по­следовательности). В этом случае делители должны иметь 17 или 23 разряда соответственно.

Схема генератора секундной последовательности импульсов на кварцевом резонаторе с частотой 131072 Гц, изготовленном из фильтрового резонатора на частоту 127 кГц, приведена на рис. 7.8,а. Генератор выполнен на микросхемах К176ИЕ5 и К176ТМ1, реали­зующих задающий генератор и делитель частоты с 17 разрядами. Вместо микросхемы К1761М1 можно применить микросхемы К176ТМ2, К176ТВ1, но схемы их включения другие.

Схема генератора минутной последовательности импульсов при использовании резонатора на частоту 139810 Гц и двух микросхем К176ИЕ5 приведена на рис. 7.8,6. Минутная последовательность импульсов снимается с выхода 4 второй микросхемы и подается на счетчик минут. Последовательности импульсов с частотами сле­дования 139810,9 и 4,5 Гц могут быть использованы для установки времени в различных вариантах часов, с частотой 273 Гц — для сигнального устройства будильника или для стробирования сиг­налов, подаваемых на жидкокристаллические индикаторы, с часто­той 0,53 Гц — в качестве тактовых импульсов в коммутаторе ча­сов с индикацией на одной лампе.

Различные варианты формирователей и генераторов приведены в [2, 35].

Частотомер разработан инж. Земцовым О. Б. и отмечен дипломом на Всесоюзной выставке научно-технического творчества молодежи в 1980 г.

В частотомере использован метод измерения частоты путем подсчета импульсов контролируемой частоты за фиксированный интервал времени. Он предназначен для измерения частоты коле­баний синусоидальной и прямоугольной формы. Частотомер (без устройства питания) собран на 27 микросхемах (в основном серии 155), восьми транзисторах и газоразрядной индикаторной сегмент­ной панели ГИП-11. Схема частотомера приведена на рис. 7.9.

Прибор работает следующим образом. Необходимый фиксиро­ванный интервал времени формируется с помощью кварцевого ге­нератора (1000 кГц) и делителя частоты, построенных на логиче­ских элементах (микросхема D1 и счетчики D2 — D7). В зависимо­сти от положения переключателя Sa, на вход счетного триггера 010,1 поступает сигнал с выхода одного из счетчиков D4D7. При этом фиксированный интервал времени счета будет составлять со­ответственно 1, 10, 100 или 1000 мс.

Читайте также:  Чем покрасить вагонку на лоджии

Сигнал измеряемой частоты через усилитель-ограничитель D8.I и формирователь DILI подается на один из входов элемента И — НЕ (D8.2). На второй его вход поступает разрешающий сиг­нал с триггера D10.1.

Управление триггером D10.1 осуществляется тактовым гене­ратором построенным на логических элементах D9.1, D9.2, кон­денсаторе С2 и резисторах Я4 — Яэ- Сигнал тактового генератора дифференцируется цепью Rz, C3 и подается на вход R триггера DW 2 При этом триггер D10.1 подготавливается к срабатыванию от первого импульса, поступающего с делителя частоты через пе­реключатель S2. При прохождении этого импульса триггер D10.2 срабатывает и обеспечивает подачу импульсов контролируемой ча­стоты через D8.2 на вход двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков D12 — D19. С приходом второго импульса с делителя ча- . стоты триггер D10.1 возвращается в исходное состояние и блоки­руется до поступления следующего разрешающего сигнала с так­тового генератора. В частотомере предусмотрены периоды выдачи этих сигналов (через 2, 4, 16, 30 с), выбор которых осуществляет­ся переключателем S1.

С выходов счетчиков сигналы подаются на входы коммутато­ров восьми каналов на один со стробированием (D20 — D23), ко­торые управляются тактирующим кодом со счетчика D4. При по­даче на входы Хю, Хп, Х12 коммутаторов тактирующего кода 1—2 — 4 к выходу каждого из них подключается сигнал одного из восьми входов, номер которого соответствует десятичному экви­валенту тактирующего кода. Сигналы с одноименных входов всех коммутаторов подаются на преобразователь D25 двоичного кода з код необходимый для управления сегментами индикатора. В ча­стотомере использована динамическая индикация, поэтому инфор­мация о состоянии одного из счетчиков D12 — D19 с выходов пре­образователя через согласующие транзисторы (D26 — D27) подается параллельно на соответствующие катоды индикаторов всех разря­дов Управление зажиганием нужного разряда осуществляется с помощью дешифратора D24. Его выходы соединены с базами ключей T1 — T8 нагруженных на аноды индикаторов. При поступ­лении тактирующего кода 1 — 2 — 4 на входы дешифратора на од­ном из его выходов в каждый момент времени присутствует ло­гическая 1 которая закрывает соответствующий ключ. На коллек­торе закрытого транзисторного ключа появляется напряженке, почти равное напряжению источника питания, что создает условия для зажигания нужного разряда индикатора.

ч ппибоое можно использовать любой источник питания, обеспечивающий напряжение 4-5 В±10 % при токе 0,75 А и-f 200 В (схемы источников питания на рис. 7.9 не показаны).

Частотомер измеряет частоту до 10 МГц. Погрешность изме­рения зависит от стабильности резонатора и погрешности дискрет­ности Относительная погрешность дискретности при максимальной частоте — 10- 7 . Число разрядов индикатора восемь. Использование динамической индикации позволило значительно снизить количест­во соединительных проводов, идущих от дешифраторов к индика­торам.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

А. Денисов г. Тамбов (RA3RBE)

При работе на любительской радиостанции перед радиолюбителем часто встает необходимость точно знать частоту, на которую настроен его трансивер или приемник для того, чтобы не уйти за пределы диапазона или для точной настройки на заранее оговоренную частоту. Механические шкалы не дают такой возможности поэтому приходится конструировать электронные шкалы. В настоящее время разработано большое количество электронных шкал и частотомеров, при разработке которых используются микросхемы разной степени интеграции. Зачастую это сложные устройства, насчитывающие несколько десятков микросхем. Эти конструкции довольно сложны для повторения из-за того, что в сложной схеме гораздо выше возможность допустить ошибку на всех этапах – от публикации до монтажа.

Принципиальную схему частотомера можно предельно упростить, если построить ее на базе процессора PIC16F84 фирмы Microchip (http://www.microchip.com/). Этот процессор обладает высоким быстродействием, широкими функциональными возможностями. Встроенное энергонезависимое запоминающее устройство позволяет записывать и оперативно изменять величину промежуточной частоты цифровой шкалы.

При работе над своим частотомером я поставил перед собой задачу создания максимально простой конструкции, несложной в повторении, учитывающей ошибки и недочеты допущенные при конструировании аналогичных устройств.

Вашему вниманию предлагается частотомер – цифровая шкала, в котором вся работа по измерению, преобразованию и динамической индикации перенесена на программное обеспечение, а аппаратная часть содержит всего две микросхемы.

Устройство выполняет следующие функции:

  • Семиразрядного частотомера с индикацией частоты в десятках герц в младшем разряде индикатора
  • Цифровой шкалы радиолюбительского трансивера (приемника). В этом режиме к измеренному значению прибавляется или вычитается значение промежуточной частоты, записанное в энергонезависимую память PIC процессора.

1. Принципиальная схема.

2. Печатная плата. Конденсатор С1 — 47.0 мкф , С2 — 0.1 мкф

Максимальная измеряемая частота .………………30 мгц
Максимальное разрешение измеряемой частоты…10 Гц,
Чувствительность по входу………………………….250 мВ
Напряжение питания ………………………………. 8…12 В,
Потребляемый ток………………………………….. 35 мА,

Принципиальная схема частотомера — цифровой шкалы приведена на рис 1. Она состоит из:

  • формирователя входного сигнала, выполненного на транзисторе VT1. Сигнал измеряемой частоты, поданный на вход J5, ограничивается, усиливается и подается на вход PIC процессора для измерения;
  • центрального процессора U1, выполняющего функции измерения, расчета, преобразования, управления динамической индикацией и динамического опроса входных сигналов. Выводы J3 и J4 используются для выбора режима цифровой шкалы. Тактовая частота процессора определяется кварцевым резонатором Y1 и может изменяться в небольших пределах конденсаторами C3 и C4.
  • светодиодного индикатора U2 для отображения частоты.
  • микросхемы U3 – дешифратора позиции отображаемой цифры.
  • Интегрального стабилизатора питающего напряжения U4. Напряжение питания частотомера величиной 8..12 вольт подается на выводы J1(+) и J2(-)

Функции устройства реализованы следующим образом:

  • При отключенных выводах J3 и J4 работает как частотомер (режим измерения);
  • При подаче лог. “0” на вывод J3 складывает измеренные значения с заранее записанной в энергонезависимую память константой (цифровая шкала);
  • При подаче лог. “0” на вывод J4 вычитает по модулю эту константу из измеренного значения(цифровая шкала);
  • При подаче лог. “0” одновременно на выводы J3 и J4 через 1 сек. шкала перейдет в режим записи константы, отобразит на индикаторе букву "F" и измеренную частоту.
  • Повторная подача лог. "0" на J3 и J4 приведет к записи замеренного значения в энергонезависимую память процессора и возврату в режим измерения. После этого новая константа будет использоваться в качестве величины промежуточной частоты.
  • Данный режим сделан для того, чтобы пользователи могли сами устанавливать величину ПЧ в своей шкале без перепрограммирования PIC процессора. По умолчанию в тексте программы записана величина ПЧ равная 5.5 мгц.

Прим. логическому “0” соответствует потенциал 0 вольт (“земля”).

Конструкция выполнена на односторонней печатной плате размерами 57 х 67 мм. Эскиз печатной платы приведен на рис.2 , однако предельная простота конструкции позволяет легко повторить ее даже на макетнице.

Правильно собранный частотомер — цифровая шкала с правильно запрограммированным PIC процессором почти не требует настройки. Минимальная настройка заключается в подаче на вход частотомера эталонной частоты и подстройки конденсатора C3 до получения правильных показаний на индикаторе. При этом возможно потребуется корректировка емкости конденсатора C4.

Теперь немного информации для тех, кто не имеет большого опыта работы с PIC процессорами.

Для транслирования исходного текста программы в машинный код процессора использовался широко распространенный, бесплатный ассемблер MPASM, для программирования – программатор PIX, так же бесплатный и доступный на многих серверах. Сушествует много других ассемблеров и программаторов, однако эти наиболее доступны для пользователей с небольшим опытом. Их можно скачать с моей. Схемы аппаратной части программатора находятся в файле программатора PIX.

Архивы MPASM и PIX распаковываем в разных директориях MPASM и PIX соответственно, файл DIGSCAL.ASM с исходным текстом программы частотомера переписываем в директорию ассемблера MPASM.

Читайте также:  Станок для изготовления комбикорма

1. Трансляция исходного текста

Набираем команду MPASM DIGISCAL.ASM. После выполнения программы на экране дисплея должно быть следующее:

MPASM 01.40 Released © 1993-96 Microchip Technology Ink./Byte Craft Limi

Checking c:MPASMDIGISCAL.ASM for symbols…
Assembling…
DIGISCAL.ASM 639
Building files…

Errors : 0
Warnings : 0 reported 0 suppressed
Messages : 0 reported 0 suppressed
Lines assembled : 638

Press any key to continue.

Отсутствие сообщения об ошибках и предупреждений говорит о том, что программа оттранслирована правильно. После трансляции в директории MPASM появятся несколько файлов с именем DIGISCAL и разными расширениями. Файл DIGISCAL.HEX и есть тот файл, который будет записан в PIC процессор.

2. Программирование PIC процессора

2.1. Переходим в директорию PIX, запускаем программу PIX.EXE, подключаем к разъему COM2 аппаратную часть программатора с вставленным PIC процессором (рис.3).

2.2. Даем команду F7 (Erase) – стираем ранее записанную информацию, т.к. новые микросхемы заполнены нулями, которые нужно «стереть». Микросхема без информации заполнена 3FFF, а ее энергонезависимая память FF. После стирания в этом можно убедиться, посмотрев содержимое памяти командой F4 (Read).

2.3. Даем команду F3 (File) и выбираем файл DIGISCAL.HEX из директории MPASM.

2.4. Последняя команда – F9 (Blow) – запись микросхемы.

После завершения процесса программирования появляется надпись “All loaded Areas Blown OK 1195 mSec”, последняя цифра может отличаться в зависимости от быстродействия компьютера.

2.5. Отключаем аппаратную часть программатора от порта COM2 и выгружаем программатор командой ALT-X.

Микросхема запрограммирована и готова к работе в частотомере.

Правильно собранный частотомер — цифровая шкала с запрограммированным PIC процессором почти не требует настройки. Минимальная настройка заключается в подаче на вход частотомера эталонной частоты и подстройки конденсатора C3 до получения правильных показаний на индикаторе. При этом возможно потребуется корректировка величины C4.

Программу для самостоятельного программирования PIC процессора можно взять здесь.

При разработке схемы и программного обеспечения использованы данные конструкции Peter Halicky OM3CPH.

Обо всех замеченных недостатках прошу сообщать по адресу

Простая цифровая шкала-частотомер на микроконтроллере PIC16F84 (PIC16F628) с индикацией на семисегментном светодиодном индикаторе типа АЛС318 или аналогичном. Позволяет мерить до 30 МГц с разрешением 10 Гц. Есть возможность прибавлять или отнимать значение ПЧ.

  • Максимальная измеряемая частота .………………30 мгц,
  • Максимальное разрешение измеряемой частоты…10 Гц,
  • Чувствительность по входу…………………………250 мВ
  • Напряжение питания ……………………………… 8…12 В,
  • Потребляемый ток………………………………… 35 мА.

Принципиальная схема частотомера — цифровой шкалы приведена ниже. Она состоит из:

  • формирователя входного сигнала, выполненного на транзисторе VT1. Сигнал измеряемой частоты, поданный на вход, ограничивается, усиливается и подается на вход PIC процессора для измерения;
  • центрального процессора DD2, выполняющего функции измерения, расчета, преобразования, управления динамической индикацией и динамического опроса входных сигналов. Кнопки SB1 и SB2 используются для выбора режима цифровой шкалы. Тактовая частота процессора определяется кварцевым резонатором ZQ1 и может изменяться в небольших пределах конденсаторами C1 и C2.
  • светодиодного индикатора HG1 для отображения частоты.
  • микросхемы DD1 – дешифратора позиции отображаемой цифры.

Работа устройства в режиме частотомера

При включении питания, устройство автоматически переходит в тот режим, в котором оно работало ранее (до последнего выключения питания). Если это был режим частотомера, то в крайнем левом разряде индикатора высветится признак режима частотомера "F.". В младшем разряде индикатора высветится "0", а остальные разряды будут погашены. Частотомер автоматически перейдет в режим измерения частоты с временем измерения 1 сек. (по умолчанию) и после этого, будет находиться в режиме ожидания.

При подаче на вход частотомера сигнала с измеряемой частотой, признак режима частотомера "F." гасится (при этом 8-й разряд включается в работу по отображению значения измеряемой частоты), и индикатор отобразит значение измеряемой частоты в килогерцах (относительно десятичной точки). При этом будет отображаться только полезная информация, а разряды, которые ее не содержат, будут погашены.

Если на момент включения питания, на входе частотомера присутствует измеряемый сигнал, то, после включения питания, признак работы частотомера "F.", высветится в течение 1-й секунды, а затем погаснет.

Для того чтобы перейти на время измерения 0,1 сек. или 10 сек., необходимо нажать либо кнопку № 1, либо одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 соответственно (см. раскладку клавиатуры для режима частотомера), затем дождаться изменения положения десятичной точки, после его отпустить кнопку (кнопки).

Если после этого необходимо вернуться к времени измерения 1 сек., то необходимо нажать кнопку № 2 и дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку.

Для любого времени измерения десятичная точка отмечает килогерцы.

Если перед выключением питания происходила работа в режиме частотомера, то при следующем включении питания установится этот же режим, а время измерения установится по умолчанию (1 сек.).

Раскладка клавиатуры режима частотомера

Кнопки Время. измерения Пояснения
SB1 0,1 сек. Переход на время измерения 0,1 сек.
SB2 1 сек. Переход на время измерения 1 сек.
SB1 + SB2 10 сек. Переход на время измерения 10 сек. (кнопки нажимаются одновременно)

Работа устройства в режиме цифровой шкалы

Если перед выключением питания происходила работа в режиме цифровой шкалы, то при следующем включении питания будет установлен именно этот режим, а внутри режима цифровой шкалы будет установлен именно тот подрежим ("минус ПЧ" или "плюс ПЧ"), в котором происходила работа до последнего выключения питания.

Признаки подрежимов цифровой шкалы ("L." или "H." соответственно) будут постоянно высвечиваться в левом (старшем) разряде индикатора.

При отсутствии сигнала на входе цифровой шкалы (частотомер и цифровая шкала имеют общий вход), индикатор будет показывать значение записанной в энергонезависимую память PIC контроллера промежуточной частоты, а при его наличии — результат вычитания или сложения частоты сигнала, присутствующего на входе цифровой шкалы, и значения промежуточной частоты, записанной в энергонезависимую память PIC контроллера.

Так же, как и в режиме частотомера, в этих подрежимах режима цифровой шкалы, разряды индикатора, не содержащие полезной информации, будут погашены.

В режиме цифровой шкалы, время измерения (подсчета импульсов) составляет 0,1 сек. (погрешность измерения 10 Гц.) и изменить его нельзя.

При использовании времени измерения 0,1 сек. (это относится также и к работе в режиме частотомера с временем измерения 0,1 сек.), для облегчения визуального восприятия показаний прибора, негативный эффект мерцаний показаний индикатора ослабляется.

Режим цифровой шкалы имеет 4 подрежима (см. раскладку клавиатуры режима цифровой шкалы). При нажатии на кнопку № 1 происходит переход в подрежим "минус ПЧ". При этом, в левом разряде индикатора, высветится признак подрежима "L.". При нажатии на кнопку № 2 происходит переход в подрежим "плюс ПЧ". При этом, в левом разряде индикатора, высветится признак подрежима "H.".

В процессе "прошивки" PIC контроллера, в его энергонезависимую память записывается значение промежуточной частоты = 5,5 мГц., но впоследствии, пользователь может самостоятельно записать в нее любое значение частоты (в пределах рабочего диапазона частот) и использовать ее в качестве промежуточной. Для выполнения этой процедуры необходимо подать на вход цифровой шкалы внешний сигнал (например, от генератора стандартных сигналов) с частотой, которая далее будет использоваться в качестве промежуточной. Проконтролировать значение этой частоты можно, перейдя в режим частотомера (переходы между режимами будут описаны ниже).

Убедившись в том, что на вход устройства поступает сигнал с требуемой частотой, необходимо перейти в режим цифровой шкалы, затем одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 и держать их в нажатом состоянии до тех пор, пока все разряды индикатора не окажутся погашенными. После этого кнопки нужно отпустить. В индикаторе высветится значение будущей промежуточной частоты, заложенное в оперативную память при помощи одномоментной записи. По этой причине, значение будущей промежуточной частоты в разрядах индикатора фиксируется (не меняется), и можно не спеша сравнить его с тем значением частоты, которое требуется записать в энергонезависимую память в качестве промежуточной.

Читайте также:  Линейные и нелинейные системы

Примечание: так как процедура записи значения промежуточной частоты, в энергонезависимую память PIC контроллера, будет использоваться достаточно редко, автор не стал перегружать программу командами процедуры гашения незначащих нулей в разрядах оперативной памяти, и поэтому, при индикации содержимого оперативной памяти будут высвечиваться все разряды индикатора (незначащие нули не гасятся).

Если значение содержимого оперативной памяти (будущая ПЧ) Вас устраивает, то можно записать его в энергонезависимую память PIC контроллера. Для этого еще раз нажимаются обе кнопки. Их необходимо держать в нажатом состоянии до появления признака окончания записи в энергонезависимую память ("F" в младшем разряде индикатора), а затем отпустить.

В зависимости от того, какая кнопка была отпущена последней, в старшем разряде индикатора высветится признак подрежима цифровой шкалы "L." или "H.", незначащие разряды будут погашены, а в остальных разрядах будет индицироваться результат вычитания или сложения установленной промежуточной частоты и измеряемой частоты. Если установившийся подрежим не тот, который нужен, ничто не мешает переключиться на другой подрежим.

Остается только подключить вход цифровой шкалы к выходу гетеродина или синтезатора частот.

Если значение будущей промежуточной частоты Вас не устраивает (неточное значение), то необходимо завершить процедуру записи этого значения промежуточной частоты в энергонезависимую память (иначе нельзя будет переключиться в режим частотомера).

После появления признаков подрежимов "L." или "H.", необходимо перейти в режим частотомера, скорректировать в этом режиме значение будущей промежуточной частоты, вернуться в режим цифровой шкалы и повторить процедуру записи значения промежуточной частоты в энергонезависимую память PIC контроллера (см. выше). Количество такого рода манипуляций не ограничено.

Раскладка клавиатуры режима цифровой шкалы

Кнопки Действие Пояснение
SB1 – ПЧ Промежуточная частота вычитается из измеряемой частоты
SB2 + ПЧ Промежуточная частота прибавляется к из измеряемой частоте
SB1 + SB2 Установка ПЧ Запись в оперативную память значения измеряемой частоты для дальнейшей записи и использования в качестве значения ПЧ
SB1 + SB2 повторно Запись ПЧ Копирование значения измеряемой частоты из оперативной памяти в энергонезависимую для использования в качестве промежуточной

Переключение режимов "частотомер" — "цифровая шкала"

Режимы работы переключаются кнопкой № 1.

При смене режима работы, меняется раскладка клавиатуры (см. выше).

Если кнопка № 1 находится в нажатом состоянии меньше определенного времени, то переключения в другой режим не происходит и кнопка № 1 может либо устанавливать время измерения 0,1 сек. (в режиме частотомера), либо включать подрежим "минус ПЧ" (в режиме цифровой шкалы).

Если этот порог превышен, происходит переключение в другой режим. Величина этого порога — около 4 сек., и этот интервал времени отсчитывается с момента окончания цикла счета, приходящегося на момент нажатия кнопки № 1. Следовательно, пока этот цикл счета не закончится, отсчет 4-х секундного интервала времени производиться не будет. Таким образом, быстрее всего переключение режимов будет производиться при установке времени измерения 0,1 сек.

Так как в режиме цифровой шкалы используется только это время измерения, то переход из режима цифровой шкалы в режим частотомера или переход из режима частотомера (установлено время измерения 0,1 сек.) в режим цифровой шкалы займет не более 4,1 сек..

При установке других пределов измерения, время перехода из режима частотомера к режиму цифровой шкалы займет:

  • если установлено время измерения 1 сек. — не более 5 сек.,
  • если установлено время измерения 10 сек. — не более 14 сек.

Если время измерения составляет 10 сек., то в худшем случае придется подождать 14 сек., а в лучшем случае — 4 сек. Это будет зависеть от того, на какой момент времени, внутри текущего цикла измерения, приходится момент замыкания контактов кнопки № 1.

На практике процесс переключения режимов работы выглядит так:

Если необходимо перейти в другой режим работы, кнопка № 1 нажимается и удерживается до тех пор, пока не произойдет смена режима работы, после чего отпускается.

Определение факта переключения производится по признакам режимов.

Если после включения питания установился ранее запрограммированный режим частотомера и первой операцией, после включения питания, является переход в режим цифровой шкалы, то переход осуществлен не будет до тех пор, пока не будет произведена одна (любая) операция с клавиатурой (кнопками). Это означает то, что, в этом случае, необходимо кратковременно нажать и отжать любую из кнопок и только после этого переходить в режим цифровой шкалы. Если этого не знать, то переход произойдет только после второго нажатия кнопки № 1, а в течение первого нажатия просто ничего происходить не будет и можно напрасно прождать. После перехода в режим цифровой шкалы по двойному нажатию, дальнейшие переходы между режимами, вплоть до выключения питания, происходят в одно нажатие. Если после включения питания установился ранее запрограммированный режим цифровой шкалы, все переходы между режимами (и во всех случаях) происходят в одно нажатие. Таким образом, переход между режимами по двойному нажатию происходит только в единственном случае (см. выше) и не более чем 1 раз за одно включение питания.

Схема входного формирователя частотомера — цифровой шкалы приведена на рисунке:

Дополнительные замечания по схеме

Снизить энергопотребление можно, увеличив номиналы резисторов, соединяющих выводы порта В с индикатором.

Что касается индикатора, то указанный в схеме А. Денисова индикатор АЛС318 применять вряд ли стоит: размер цифр маленький и вообще ему место в музее.

Можно использовать любой 9-разрядный светодиодный индикатор с общим катодом.

Конструкция выполнена на односторонней печатной плате размерами 57 х 67 мм. Эскиз печатной платы приведен ниже, однако предельная простота конструкции позволяет легко повторить ее даже на макетнице.


Правильно собранный частотомер — цифровая шкала с правильно запрограммированным PIC процессором почти не требует настройки. Минимальная настройка заключается в подаче на вход частотомера эталонной частоты и подстройки конденсатора C2 до получения правильных показаний на индикаторе. При этом возможно потребуется корректировка емкости конденсатора C1.

Прошивки для микроконтроллера в каталоге PIC16F84A архива

  • в HEX формате: 16F84.HEX, 16F84_1.HEX
  • в формате программы ProgCode: 16F84.sfr, 16F84_1.sfr

Для микроконтроллера в каталоге PIC16F628A архива

  • в HEX формате: 16F628.HEX, 16F628_1.HEX
  • в формате программы ProgCode: 16F628.sfr, 16F628_1.sfr

Это варианты "на все случаи жизни".
При отсутствии сигнала, должен индицироваться 0.
Пример: Вы собрали ЧМ/ЦШ с прошивкой 16F84.hex, и при отсутствии сигнала, индицируется число 255, а не 0.
Действие: меняете прошивку 16F84.hex на 16F84.hex.
Еще один пример: Вы собрали ЧМ/ЦШ с прошивкой 16F84_1.hex, и при отсутствии сигнала, индицируется число 1, а не 0.
Действие: меняете прошивку 16F84_1.hex на 16F84.hex.
То же самое относится и к программам 16F628.hex и 16F628_1.hex.

Также имеется прошивка от А. Денисова (RA3RBE), г.Тамбов. Но она проще, и в ней нет некоторых функций. Предназначена для микроконтроллера PIC16А84, имеется исходный код на ассемблере. При использовании этой прошивки изменения в схему вносить не нужно.

2 Комментарии

Собрал схему, запрограммировал контроллер. включил.Переключение режимов (время измерения ,режим шкалы) работают нормально.При выполнении измерений обнаружилось: 1.На частоте выше 17 -17.5 Мгч перестаёт работать. Сигнал от формирователя импульсов на вход
контроллера приходит нормальный и по форме и по амплитуде.Попытка
заменить контроллер (3шт) дали тот же Эффект. МОЖЕТ КТО ТО С ЭТИМ
СТАЛКИВАЛСЯ?? 2. Очень низкое входное сопротивление — сильно подсаживает источник сигнала. 3. При измерении частоты ниже 100Гц
из-за роста сопротивления входного конденсатора (100нф) работап не устойчиво- заменил на 4.7 мкф.

Собрал такую штуку. До 30 мгц точно меряет. Индикатор не менял. алс318 прикольный.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *