Частотомер-генератор-часы на МК АТ89S8252. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Предлагаемый прибор, помимо измерения частоты и периода сигналов, способен считать число входных импульсов, генерировать прямоугольные импульсы, а также выполнять функции часов с календарем и пятипрограммным будильником.

Устройство, схема которого изображена на рис. 1, позволяет измерять частоту периодических сигналов с уровнями ТТЛ до 110 МГц, производить счет входных импульсов, измерять период входных сигналов, вырабатывать сигнал прямоугольной формы со скважностью 2 и частотой от 1 Гц до 3 МГц, отображать текущее время, день недели, число, месяц, год, а также работать в качестве будильника. Ток, потребляемый прибором от источника питания напряжением 5 В ±10 %, не превышает 30 мА (при выключенной подсветке индикатора).

Основа прибора - микроконтроллер (МК) фирмы ATMEL AT89S8252. В его состав входят ПЗУ объемом 8 Кбайт, электрически стираемое ППЗУ объемом 2 Кбайт, ОЗУ объемом 256 байт, четыре порта ввода/вывода, три таймера/счетчика (Т/СО-Т/С2), сторожевой таймер, тактовый генератор и другие узлы.

При использовании Т/С в качестве счетчика внешних импульсов частота счета не может быть более 1/24 частоты тактового генератора. Увеличить частоту счета можно, например, включив на входе быстродействующий делитель, однако это требует введения узлов коммутации. В описываемом устройстве для увеличения частоты счета на входе используются быстродействующие счетчики серии КР1554, благодаря чему частота счета возрастает в 256 раз и теоретически может достигать 128 МГц (с кварцевым резонатором на частоту 12 МГц). При использовании микросхем КР1554ИЕ18 (DD2, DD3) максимальная частота равна 110 МГц.

После подачи питания на входе 9 МК DD1 формируется сигнал сброса, длительность которого определяется параметрами цепи R1C3. Диод VD1 служит для быстрой разрядки конденсатора C3 после отключения питания.

В начале выполнения программы производится настройка дисплея HG1. При этом происходит очистка его буфера, запрещается отображение курсора и мигания. Для уменьшения числа линий ввода/вывода, требуемых для записи информации в дисплей, размер шины устанавливается равным 4 битам.

Затем задаются режимы работы Т/С, разрешаются необходимые прерывания и восстанавливаются режим работы и частота генератора, которые были перед предшествующим выключением прибора. Во всех режимах Т/СО работает в качестве таймера. Он запрограммирован таким образом, что его переполнение и прерывание от него происходят 50 раз в секунду. В процессе обработки прерывания происходит опрос клавиатуры, а также вырабатываются образцовые сигналы для работы прибора в режиме частотомера.

Сброс счетчиков DD2, DD3 осуществляется синхронно по фронту сигнала на входе С при уровне лог. 0 на входе R. Это обстоятельство диктует противоречивые требования к длительности сигнала сброса. С одной стороны, для увеличения скорости счета она должна быть достаточно малой, с другой - при такой длительности может не произойти сброс при низкой частоте входного сигнала. Для устранения этого противоречия в данном приборе от сигнала сброса было решено отказаться совсем. После каждого измерения состояния счетчиков запоминаются и при последующем измерении вычитаются из полученного результата.

Режимы работы Т/С1 зависят от режима работы прибора и описаны ниже.

Часы-будильник выполнены на микросхеме DD4. Она содержит все узлы, необходимые для счета часов, минут, секунд, дней недели, числа, месяца и года. В ней имеется также ОЗУ объемом 56 байт, доступных для записи и чтения. При подключенном элементе G1 (например, CR2032) микросхема может работать до 10 лет, сохраняя в памяти все записанные данные. Требуемую точность хода часов устанавливают подстроечным конденсатором С4, контрастность выводимой на дисплей информации - подстроечным резистором R5. Кнопка SB 17 служит для включения светодиодной подсветки дисплея в темное время суток.

В режим измерения частоты прибор переводят нажатием на кнопку "F", измерения периода - на кнопку "Р", генератора - на кнопку "G". Этими же кнопками при нажатой кнопке "S" включают режимы соответственно счета входных импульсов, часов и будильника. Звуковой сигнал подается излучателем BQ1 как при нажатии на кнопку, так и при срабатывании будильника. Выключение сигнала, выдаваемого при нажатии на кнопку, осуществляется отсоединением вывода 4 микросхемы DD1, а сигнала, звучащего при срабатывании будильника, - вывода 3.

Рассмотрим работу прибора в различных режимах более подробно.

В режим измерения частоты устройство переходит при включении питания, а также, как отмечалось, после нажатия на кнопку SB13 ("F"). В этом режиме Т/С1 запрограммирован на работу в качестве счетчика входных импульсов. По истечении 1 с результат счета выводится на верхней строке дисплея (рис. 2,а). Одновременно рассчитывается период сигнала и результат выводится на нижней строке.

Иногда, например, при настройке генератора с плавной перестройкой на определенную частоту удобно проводить измерение не один раз в секунду, а чаще. В данном приборе предусмотрен режим, когда измерение проводятся в 10 раз чаще (каждые 0,1 с). Результат измерения выводится на дисплей пять раз в секунду. Разрешающая способность в этом случае уменьшается до 10 Гц. Переход в этот режим производится нажатием кнопки SB12 ("R"). При этом вместо последней цифры измеренного значения частоты выводится знак "*". Для возвращения в обычный режим измерения частоты нажимают кнопку SB8 ("В").

Время реакции на прерывание зависит от выполняемой команды и может достигать нескольких микросекунд. Для устранения возникающей по этой причине погрешности МК после выполнения текущих действий переводится в режим с пониженным энергопотреблением. В этом режиме процессор останавливается, однако все периферийные устройства продолжают функционировать. При возникновении прерывания выполняются все необходимые действия и МК снова переводится в режим пониженного энергопотребления. Время реакции на прерывание в этом случае всегда одинаково и легко учитывается при формировании временных интервалов.

В режиме измерения периода таймер/счетчик Т/С1 запрограммирован на счет импульсов, поступающих с внутреннего делителя. Частота их следования равна V12 частоты генератора, т. е. 1 МГц. Разрешение счета осуществляется с входа INT1 (выв. 13) DD1: при лог. 1 на этом входе счет импульсов разрешен, при лог. 0 - запрещен. В момент перепада уровня с 1 на 0 вырабатывается прерывание, в процессе обработки которого результат счета выводится на нижней строке дисплея (рис. 2,б). Одновременно рассчитывается частота сигнала (с точностью до тысячных долей) и результат выводится на верхней строке дисплея. Подавать на вход прибора сигнал частотой более 10 кГц не рекомендуется, так как обработка прерывания со входа INT1 будет занимать практически все время и на обработку результата и опрос клавиатуры не останется времени.

В режиме счета входных импульсов Т/С1 также запрограммирован для работы в качестве счетчика внешних импульсов. Вывод результата счета (рис. 2,в) на экран дисплея производится 50 раз в секунду. Нажатием на кнопку SB8 ("В") при необходимости останавливают счет импульсов (в этом случае знак ">" гаснет). Повторным нажатием на кнопку SB8 счет возобновляют. Для обнуления показаний счетчика используют кнопку SB12 ("R"). Необходимо учитывать, что реакция на нажатие любой кнопки наступает через 100 мс (время, необходимое для подавления дребезга контактов).

Значение частоты генерируемых импульсов вводят с помощью цифровых кнопок "0"-"9". Нажатие на кнопку SB8 ("В") приводит к удалению крайней правой цифры. В верхней строке индикатора (рис. 2,г) выводится набираемая частота, в нижней - реальная частота генератора, которая определяется по формуле 3000000/Т (Т изменяется от 1 до 65535). Таким образом, набрав, например, число 55000, реально получим 55555.555 (3000000/54). При нажатии кнопки SB12 ("R") происходит смена частоты генератора.

При частоте от 46 Гц до 3 МГц Т/С2 работает в режиме генератора. Его выход подключен к выводу 1 DD1. Прерывания при переполнении Т/С2 запрещены. На более низких частотах (от 1 до 45 Гц) Т/С2 используется в качестве таймера, при этом прерывания разрешены. Их частота зависит от заданной частоты генератора и лежит в пределах 16...90 Гц. В интервале 8...45 Гц производится инвертирование сигнала на выводе Р1.0 каждый раз, когда Т/С2 переполняется (частота выходного сигнала в два раза ниже частоты прерываний). При частотах 1...7 Гц инвертирование сигнала происходит 2, 3, 5 или 8 раз в зависимости от частоты. Прерывание от Т/С2 является низкоприоритетным, так как в ином случае возрастет погрешность при работе прибора в режиме частотомера. В связи с этим период выходного сигнала может незначительно (на единицы микросекунд) отличаться от расчетного значения.

Сигнал на выходе генератора присутствует независимо от режима работы устройства. При задании частоты 0 Гц генератор выключается.

Текущее время устанавливают кнопками "1" (часы), "2" (минуты), "3" (обнуление секунд), "4" (день недели), "5" (число), "6" (месяц) и "7" (год) при нажатой кнопке "В" (если показания необходимо увеличить) или "R" (если их необходимо уменьшить). Вид дисплея в режиме часов показан на рис. 2,д.

Будильников в описываемом приборе пять. Для каждого из них можно задать час, минуту и день недели. Переключают будильники нажатием на кнопку "0". Время срабатывания вводят аналогично описанному выше для установки часов. День недели устанавливают кнопками "3"-"9" ("3" - понедельник, "4" - вторник, ... "9" - воскресенье). При повторном нажатии кнопки обозначение соответствующего дня на дисплее пропадает. Примеры установки будильников показаны на рис. 2,е-з. В первом случае сигнал будильника 1 будет подаваться в будни в 6 ч 30 мин, во втором (будильник 2) - в выходные дни в 8 ч 00 мин, в третьем (будильник 3) - ежедневно в 18 ч 42 мин. Следует учесть, что будильники сработают только в том случае, если прибор находится в режиме часов. Выключить звуковой сигнал можно нажатием на любую кнопку (кроме, конечно, SB17).

Таблица с кодами "прошивки" ПЗУ МК в hex-формате

Несколько слов о деталях. Микросхемы КР1554ИЕ18 заменимы их аналогами из серий К555, КР1533, а при соответствующем изменении схемы и другими счетчиками серий К555, КР1533, К531, КР1554. В зависимости от примененных счетчиков максимальная частота счета будет находиться в пределах 20... 128 МГц. Вместо указанного на схеме допустимо использовать индикатор DV16252. Назначение его выводов такое же, как у DV16230S1FBLY/R, необходимо только поменять местами выводы питания 1 и 2.

Откалибровать прибор можно несколькими способами.

1. Переключив прибор в режим измерения частоты, подать на вход сигнал известной частоты и подстроечным конденсатором С1 установить на индикаторе это значение. Чем выше частота входного сигнала, тем точнее будет настроен прибор.

2. Подсоединив параллельно входу прибора образцовый частотомер и перейдя в режим измерения частоты, подать на вход сигнал. Изменяя емкость конденсатора С1, добиться того, чтобы показания приборов совпали. Также как и в первом случае, чем выше частота входного сигнала, тем точнее можно настроить прибор.

3. Переключив прибор в режим измерения периода, подать на вход сигнал известной частоты и конденсатором С1 установить требуемое значение. Чем больше период входного сигнала, тем точнее настройка прибора. При калибровке таким способом удобно использовать сигнал частотой 1 Гц с электронных часов.

4. Установив на выходе генератора частоту 3 МГц, подать сигнал на вход образцового частотомера. Изменяя емкость конденсатора С1, установить частоту 3 МГц.

Автор: А.Пискаев, г.Орел

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Определена масса света 09.09.2024

Вопрос о том, имеет ли свет массу, давно занимает умы ученых. Если бы оказалось, что фотон, частица света, действительно обладает ненулевой массой, это перевернуло бы наше понимание Вселенной и основополагающих законов физики. Недавнее исследование, проведенное командой ученых из Сычуаньского университета науки и техники, Китайской академии наук и Нанкинского университета, сделало значительный шаг в этом направлении, установив новый предел для возможной массы фотона. Исследование основывалось на анализе данных, собранных с помощью массива синхронизации пульсаров Паркса, а также на наблюдениях быстрых радиовсплесков - загадочных и мощных сигналов, исходящих из далеких галактик. Пульсары, являющиеся нейтронными звездами, испускающими регулярные пульсирующие лучи радиоволн, и радиовсплески, наблюдаемые в межгалактическом пространстве, предоставляют уникальные возможности для исследования природы света. Основное внимание в исследовании было уделено так называемой мере дисперсии - хар ...>>

Плазма способна изменять магнитные поля 09.09.2024

Взаимодействие плазмы с магнитными полями остается одной из ключевых загадок как в астрофизике, так и в разработке термоядерных реакторов. Плазма, состоящая из заряженных частиц, играет важную роль во многих космических и лабораторных процессах. От взаимодействия плазмы с магнитными полями зависит многое - от поведения звезд до перспектив создания устойчивой термоядерной энергии на Земле. Новое открытие ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы в США обещает изменить наше понимание этих сложных процессов. Исследователи разработали инновационный метод, позволяющий с беспрецедентной точностью зафиксировать, как плазма взаимодействует с магнитными полями. С помощью протонной радиографии они смогли визуализировать эти взаимодействия, что ранее было недоступно. Процесс начинается с создания плазмы, которую получают, направляя мощный лазер на небольшой пластиковый диск. Одновременно создаются протоны - частицы, которые физики использовали в качестве диагностического инструмента. ...>>

Мужчины вредят природе больше женщин 08.09.2024

Вопрос о том, кто больше вредит окружающей среде - мужчины или женщины, оказался в центре внимания после публикации нового исследования шведских ученых. Результаты исследования показывают, что мужчины, по сравнению с женщинами, способствуют большему выбросу вредных веществ в атмосферу. Причем это связано не с профессиональной деятельностью или владением предприятиями, а с различиями в потребительском поведении. Исследование выявило, что мужчины тратят на 16% больше средств на товары и услуги, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. В первую очередь речь идет о продуктах, производство и использование которых сопровождается повышенным уровнем выбросов парниковых газов, способствующих глобальному потеплению. Хотя женщины расходуют сопоставимое количество денег, они выбирают товары и услуги, менее вредные для экологии. Наиболее заметная разница была обнаружена в расходах на автомобильное топливо. Мужчины значительно чаще покупают бензин и дизельное ...>>

Случайная новость из Архива Бактерии для космической горнодобывающей отрасли 12.11.2020 Эксперимент по биоминерации на международной космической станции демонстрирует извлечение редкоземельных элементов в условиях микрогравитации и гравитации Марса. Предполагается, что бактерии могут извлекать полезные материалы из горных пород на Марсе и Луне и открыть путь для новых технологий, которые помогут людям исследовать новые миры и основывать там поселения. Исследование основано на тестах, проведенных астронавтами на Международной космической станции, которые получили 18 шахтных устройств размером со спичечный коробок - так называемые реакторы биоразработки - отправленные исследователями из Эдинбургского университета на борту ракеты SpaceX, запущенной с мыса Канаверал во Флориде, США, в июле 2019 года. Небольшие кусочки базальта, камня, обычно встречающегося на естественном спутнике Земли и на Марсе, были загружены в каждое устройство и погружены в бактериальный раствор на три недели в условиях невесомости. Выводы команды показывают, что бактерии могут улучшить экстрагирование редкоземельных элементов из базальта в лунных и марсианских ландшафтах примерно на 400%. Эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биологически усиленной добычи элементарных ресурсов в Солнечной системе. Хотя добывать эти элементы в космосе и доставлять их на Землю экономически нецелесообразно, космическая биодобыча потенциально может поддержать самоподдерживающееся присутствие человека в космосе. По словам Кокелла, эксперимент показывает, что можно построить роботизированные и обслуживаемые людьми шахты на Луне в районе Океана Бурь, где есть породы с повышенным содержанием редкоземельных элементов.

Другие интересные новости:

▪ Искусственный интеллект выявит опасных водителей

▪ Мощные ключи FSDM0365RN

▪ Портативный проектор к PlayStation 4 для игры без телевизора

▪ Одноразовый эндоскоп

▪ Термоид преобразует тепло в электричество

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья Городу и миру. Крылатое выражение

▪ статья Какой металл является наилучшим проводником? Подробный ответ

▪ статья Продавец АЗС. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Стимуляция растений током. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Жидкокристаллические индикаторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024