周波数計-MKのジェネレータークロックАТ89S8252

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MK AT89S8252 の周波数メータージェネレータークロック。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案された装置は、信号の周波数と周期を測定することに加えて、入力パルスの数をカウントし、方形パルスを生成することができ、また、カレンダー付き時計および５プログラム目覚まし時計の機能も実行することができる。

装置のスキームを図に示します。 1、最大 110 MHz の TTL レベルで周期信号の周波数を測定し、入力パルスをカウントし、入力信号の周期を測定し、デューティサイクル 2、周波数 1 Hz ～ 3 MHz の方形波信号を生成できます。、現在時刻、曜日、日付、月、年を表示し、目覚まし時計としても機能します。 5 V ±10% の電圧の電源からデバイスが消費する電流は 30 mA を超えません (インジケーターのバックライトがオフの場合)。

周波数計-MKのジェネレータークロックАТ89S8252

このデバイスの基礎は、ATMEL AT89S8252 マイクロコントローラー (MC) です。これは、8 KB ROM、2 KB EEPROM、256 バイト RAM、2 つの I/O ポート、XNUMX つのタイマー/カウンター (T/CO-T/CXNUMX)、ウォッチドッグタイマー、クロックジェネレーター、およびその他のコンポーネントで構成されます。

T/C を外部パルスのカウンタとして使用する場合、カウント周波数はクロックジェネレータの周波数の 1/24 を超えることはできません。たとえば、入力で高速分周器をオンにすることによってカウント周波数を上げることができますが、これにはスイッチングノードの導入が必要です。説明されているデバイスでは、入力での計数周波数を高めるために、KR1554 シリーズの高速カウンタが使用されています。これにより、計数周波数は 256 倍に増加し、理論的には 128 MHz に達することができます (水晶共振器の周波数は 12 MHz です)。 1554MHz）。 KR18IE2 チップ (DD3、DD110) を使用する場合、最大周波数は XNUMX MHz です。

MK DD9 の入力 1 に電源が投入された後、リセット信号が生成され、その期間は R1C3 回路のパラメータによって決まります。ダイオード VD1 は、電源がオフになった後、コンデンサ C3 を急速に放電するために機能します。

プログラムの最初に、HG1 の表示を調整します。この場合、そのバッファはクリアされ、カーソルの表示および点滅が禁止されます。ディスプレイに情報を書き込むために必要な I/O ラインの数を減らすために、バスサイズは 4 ビットに設定されています。

次に、T / Cの動作モードが設定され、必要な中断が解決され、前回のデバイスのシャットダウン前の動作モードと発電機の周波数が復元されます。すべてのモードで、T/CO はタイマーとして機能します。 50秒間にXNUMX回オーバーフローしたり壊れたりするようにプログラムされています。割り込み処理中にキーボードがポーリングされ、デバイスが周波数カウンタモードで動作するように例示的な信号が生成されます。

カウンタ DD2、DD3 のリセットは、入力 C の信号のエッジでログレベルで同期して実行されます。入力 R では 0。この状況により、リセット信号の持続時間に関する矛盾する要件が決まります。一方では、カウント率を高めるためにはカウント率を十分に小さくする必要がありますが、他方では、そのような持続時間では、入力信号の低い周波数ではリセットが発生しない可能性があります。この矛盾を解消するために、本デバイスではリセット信号を完全に廃止することにしました。各測定の後、カウンタの状態が保存され、次の測定中に得られた結果から減算されます。

T / C1の動作モードは、機器の動作モードによって異なります。以下に説明します。

目覚まし時計はDD4チップで作られています。これには、時、分、秒、曜日、日、月、年をカウントするために必要なすべてのノードが含まれています。また、書き込みと読み取りに使用できる 56 バイトの RAM も備えています。 G1 エレメント (CR2032 など) を接続すると、超小型回路は最長 10 年間動作し、記録されたすべてのデータをメモリに保存できます。クロックの必要な精度は同調コンデンサ C4 によって設定され、ディスプレイに表示される情報のコントラストは同調抵抗 R5 によって設定されます。 SB 17 ボタンは、暗闇の中でディスプレイの LED バックライトをオンにするために使用します。

デバイスは「F」ボタンを押すと周波数測定モードに切り替わり、「P」ボタンで周期測定、「G」ボタンでジェネレータに切り替わります。同じボタンで、「S」ボタンを押すと、入力パルスをカウントするモード、時計モード、目覚まし時計モードがそれぞれオンになります。ボタンが押されたときとアラームが鳴ったときの両方で、BQ1 エミッタから可聴信号が発せられます。ボタンを押したときに発生する信号はDD4チップの1番ピンを切り離すことでオフになり、アラームが鳴ったときに鳴る信号は3番ピンです。

さまざまなモードでのデバイスの動作をより詳細に検討してください。

デバイスは、電源をオンにしたときと、前述のように SB13 (「F」) ボタンを押した後に周波数測定モードに切り替わります。このモードでは、T/C1 は入力パルスカウンタとして動作するようにプログラムされています。 1 秒後、カウント結果がディスプレイの一番上の行に表示されます (図 2a)。同時に信号周期も計算され、結果が最下行に表示されます。

周波数計-MKのジェネレータークロックАТ89S8252

たとえば、発振器を特定の周波数にスムーズにチューニングする場合、10 秒あたり 0,1 回以上、より頻繁に測定すると便利な場合があります。このデバイスには、10 倍の頻度 (12 秒ごと) で測定を行うモードがあります。測定結果は8秒間にXNUMX回表示されます。この場合の解像度は XNUMX Hz に低下します。このモードへの移行は、ボタンＳＢ１２（「Ｒ」）を押すことにより行われる。この場合、周波数測定値の下一桁の代わりに「*」記号が表示されます。通常の周波数測定モードに戻るには、SBXNUMX（「B」）ボタンを押します。

割り込みに対する応答時間は実行されるコマンドによって異なり、数マイクロ秒に達する場合があります。この理由で発生するエラーを排除するために、MC は現在のアクションを実行した後、消費電力が低減されたモードに移行します。このモードでは、プロセッサは停止しますが、すべての周辺機器は機能し続けます。割り込みが発生すると、必要なアクションがすべて実行され、MK は再び低電力モードになります。この場合の割り込み応答時間は常に同じなので、時間間隔を形成するときに簡単に考慮できます。

周期測定モードでは、タイマー/カウンター T/C1 は内部分周器からのパルスをカウントするようにプログラムされています。それらの繰り返しレートは、発生器周波数の V12、つまり 1 MHz に等しくなります。アカウントの解決は、入力 INT1 (vyv. 13) DD1: からログとともに実行されます。この入力が 1 の場合、パルスカウントが有効になり、ログが記録されます。 0 - 無効。レベルが 1 から 0 に変化した瞬間に割り込みが発生し、その処理中にカウント結果がディスプレイの最下行に表示されます (図 2、b)。同時に、信号の周波数が (10 分の 1 の精度で) 計算され、結果がディスプレイの一番上の行に表示されます。 INTXNUMX 入力からの割り込み処理にほとんど時間がかかり、結果を処理してキーボードをポーリングする時間がなくなるため、XNUMX kHz を超える周波数の信号を楽器の入力に適用することはお勧めできません。

入力パルス計数モードでは、T/C1 は外部パルスカウンタとしても動作するようにプログラムされています。カウント結果 (図 2c) は、50 秒間に 8 回表示画面に表示されます。必要に応じてボタン SB8（「B」）を押すと、パルスのカウントが停止します（この場合、「>」記号は消灯します）。再度SB12ボタンを押すとアカウントが再開されます。カウンターをリセットするには、SB100 (「R」) ボタンを使用します。ボタンを押したときの反応は XNUMX ms (接触バウンスを抑制するのに必要な時間) 後に発生することを考慮する必要があります。

生成されるパルスの周波数の値は、デジタルボタン「0」～「9」を使用して入力します。 SB8 (「B」) ボタンを押すと、右端の桁が削除されます。インジケーターの一番上の行 (図 2d) はダイヤルされた周波数を表示し、一番下の行はジェネレーターの実際の周波数を示します。これは式 3000000/T (T は 1 ～ 65535 で変化します) によって決定されます。したがって、たとえば数値 55000 を入力すると、実際には 55555.555 (3000000/54) が得られます。 SB12（「R」）ボタンを押すと、ジェネレーター周波数が変わります。

46 Hz ～ 3 MHz の周波数では、T / C2 はジェネレーターモードで動作します。その出力はピン 1 DD1 に接続されます。 T/C2 オーバーフロー割り込みは無効になります。低い周波数 (1 ～ 45 Hz) では、T/C2 は割り込みが有効なタイマーとして使用されます。それらの周波数は発生器の設定周波数に依存し、16...90 Hz の範囲内になります。 8 ～ 45 Hz の範囲では、T / C1.0 がオーバーフローするたびにピン P2 の信号が反転します (出力信号周波数は割り込み周波数の 1 倍低くなります)。 7 ～ 2 Hz の周波数では、信号は周波数に応じて 3、5、8、または 2 回反転されます。 T/CXNUMX からの割り込みは優先順位が低く、そうしないとデバイスが周波数カウンタモードで動作しているときにエラーが増加します。なお、出力信号の周期は計算値と若干（数マイクロ秒）異なる場合があります。

ジェネレータの出力の信号は、デバイスの動作モードに関係なく存在します。周波数を 0 Hz に設定すると、発電機はオフになります。

現在時刻は「1」（時）、「2」（分）、「3」（4秒）、「5」（曜日）、「6」（日）、「7」のボタンで設定します。「B」（測定値を増やす必要がある場合）または「R」（測定値を減らす必要がある場合）ボタンを押しながら、（月）と「2」「」（年）を押します。時計モードの表示を図に示します。 XNUMX、d.

説明されているデバイスには 0 つの目覚まし時計があります。それぞれに、時、分、曜日を設定できます。「3」ボタンを押すとアラームが切り替わります。動作時間の入力方法は上記の時計設定と同様です。曜日は「9」〜「3」ボタンで設定します（「4」 - 月曜日、「9」 - 火曜日、...「2」 - 日曜日）。もう一度ボタンを押すと、対応する日の記号が表示から消えます。アラームの設定例を図に示します。 1、f〜h。最初のケースでは、アラーム 6 は平日の 30:2 に鳴り、8 番目のアラーム (アラーム 00) は週末の 3:18 に、42 番目のアラーム (アラーム 17) は毎日 XNUMX:XNUMX に鳴ります。アラームはデバイスが時計モードの場合にのみ機能することに注意してください。任意のボタンを押すと音声信号をオフにすることができます (もちろん SBXNUMX を除く)。

XNUMX進形式のコード「ファームウェア」ROMMKを含むテーブル

詳細について一言。マイクロ回路 KR1554IE18 は、K555、KR1533 シリーズの同等品と、それに対応する回路の変更、および K555、KR1533、K531、KR1554 シリーズの他のカウンタと置き換え可能です。使用するカウンタに応じて、最大カウント周波数は 20 ～ 128 MHz の範囲になります。図に示されているインジケーターの代わりに、DV16252 インジケーターを使用することもできます。ピンの目的は DV16230S1FBLY/R と同じで、電源ピン 1 と 2 を交換するだけで済みます。

機器を校正するにはいくつかの方法があります。

1. デバイスを周波数測定モードに切り替えたら、既知の周波数信号を入力に印加し、同調コンデンサ C1 を使用してこの値をインジケーターに設定します。入力信号の周波数が高いほど、デバイスはより正確に調整されます。

2. 例示的な周波数計をデバイスの入力と並列に接続し、周波数測定モードに切り替えて、入力に信号を加えます。コンデンサ C1 の静電容量を変更することで、機器の測定値が一致するようにします。最初のケースと同様、入力信号の周波数が高いほど、デバイスをより正確に調整できます。

3. デバイスを周期測定モードに切り替え、既知の周波数信号を入力に加え、コンデンサ C1 で必要な値を設定します。入力信号の周期が長いほど、機器の設定はより正確になります。この方法で校正する場合は、電子時計からの 1 Hz 信号を使用すると便利です。

4. 発生器の出力で周波数を 3 MHz に設定したら、例示的な周波数計の入力に信号を加えます。コンデンサC1の容量を変えることで周波数を3MHzに設定します。

著者：A。Piskaev、Orel

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