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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Fréquencemètre-générateur-horloge sur MK AT89S8252. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge Le dispositif proposé, en plus de mesurer la fréquence et la période des signaux, est capable de compter le nombre d'impulsions d'entrée, de générer des impulsions rectangulaires et également de remplir les fonctions d'une horloge avec calendrier et d'un réveil à cinq programmes. L'appareil, dont le schéma est illustré à la Fig. 1, vous permet de mesurer la fréquence des signaux périodiques avec des niveaux TTL jusqu'à 110 MHz, de compter les impulsions d'entrée, de mesurer la période des signaux d'entrée, de générer un signal d'onde carrée avec un rapport cyclique de 2 et une fréquence de 1 Hz à 3 MHz , affiche l'heure actuelle, le jour de la semaine, la date, le mois, l'année et fonctionne également comme un réveil. Le courant consommé par l'appareil à partir d'une alimentation avec une tension de 5 V ±10% ne dépasse pas 30 mA (avec le rétroéclairage éteint).
La base de l'appareil est un microcontrôleur (MC) ATMEL AT89S8252. Il se compose d'une ROM de 8 Ko, d'une EEPROM de 2 Ko, d'une RAM de 256 octets, de quatre ports d'E/S, de trois temporisateurs/compteurs (T/CO-T/C2), d'un temporisateur de chien de garde, d'un générateur d'horloge et d'autres composants. Lors de l'utilisation de T/C comme compteur d'impulsions externes, la fréquence de comptage ne peut pas être supérieure à 1/24 de la fréquence du générateur d'horloge. Il est possible d'augmenter la fréquence de comptage, par exemple en allumant un diviseur rapide en entrée, mais cela nécessite l'introduction de nœuds de commutation. Dans l'appareil décrit, pour augmenter la fréquence de comptage à l'entrée, des compteurs à grande vitesse de la série KR1554 sont utilisés, grâce auxquels la fréquence de comptage augmente de 256 fois et peut théoriquement atteindre 128 MHz (avec un résonateur à quartz à une fréquence de 12 MHz). Lors de l'utilisation de puces KR1554IE18 (DD2, DD3), la fréquence maximale est de 110 MHz. Après la mise sous tension de l'entrée 9 de MK DD1, un signal de réinitialisation est généré, dont la durée est déterminée par les paramètres du circuit R1C3. La diode VD1 sert à décharger rapidement le condensateur C3 après la mise hors tension. Au début du programme, l'affichage HG1 est ajusté. Dans ce cas, son buffer est vidé, l'affichage du curseur et le clignotement sont interdits. Pour réduire le nombre de lignes d'E/S nécessaires pour écrire des informations sur l'affichage, la taille du bus est définie sur 4 bits. Ensuite, les modes de fonctionnement du T / C sont définis, les interruptions nécessaires sont résolues et le mode de fonctionnement et la fréquence du générateur sont restaurés, ce qui était avant l'arrêt précédent de l'appareil. Dans tous les modes, T/CO fonctionne comme une minuterie. Il est programmé de telle sorte qu'il déborde et se détache 50 fois par seconde. Pendant le traitement des interruptions, le clavier est interrogé et des exemples de signaux sont générés pour que le dispositif fonctionne en mode compteur de fréquence. La réinitialisation des compteurs DD2, DD3 est effectuée de manière synchrone sur le front du signal à l'entrée C au niveau de log. 0 à l'entrée R. Cette circonstance dicte des exigences contradictoires pour la durée du signal de réinitialisation. D'une part, pour augmenter le taux de comptage, il faut qu'il soit suffisamment petit, d'autre part, avec une telle durée, la remise à zéro peut ne pas se produire à une fréquence basse du signal d'entrée. Pour éliminer cette contradiction dans cet appareil, il a été décidé d'abandonner complètement le signal de réinitialisation. Après chaque mesure, les états des compteurs sont mémorisés et sont soustraits du résultat obtenu lors de la mesure suivante. Les modes de fonctionnement T/C1 dépendent du mode de fonctionnement de l'instrument et sont décrits ci-dessous. Le réveil est réalisé sur une puce DD4. Il contient tous les nœuds nécessaires pour compter les heures, les minutes, les secondes, les jours de la semaine, le jour, le mois et l'année. Il dispose également de 56 octets de RAM disponibles pour l'écriture et la lecture. Avec un élément G1 connecté (par exemple, CR2032), le microcircuit peut fonctionner jusqu'à 10 ans, en conservant toutes les données enregistrées en mémoire. La précision requise de l'horloge est réglée par un condensateur d'accord C4, le contraste des informations affichées sur l'écran est réglé par une résistance d'accord R5. Le bouton SB 17 est utilisé pour allumer le rétroéclairage LED de l'écran dans l'obscurité. L'appareil est commuté en mode de mesure de fréquence en appuyant sur le bouton "F", les mesures de période - par le bouton "P", le générateur - par le bouton "G". Avec les mêmes boutons, lorsque le bouton "S" est enfoncé, ils activent respectivement les modes de comptage des impulsions d'entrée, l'horloge et le réveil. Un signal sonore est émis par l'émetteur BQ1 à la fois lorsque le bouton est enfoncé et lorsque l'alarme se déclenche. Le signal généré lorsque le bouton est enfoncé est désactivé en déconnectant la broche 4 de la puce DD1, et le signal qui retentit lorsque l'alarme se déclenche est la broche 3. Considérez plus en détail le fonctionnement de l'appareil dans différents modes. L'appareil passe en mode de mesure de fréquence lors de la mise sous tension, et également, comme indiqué, après avoir appuyé sur le bouton SB13 ("F"). Dans ce mode, le T/C1 est programmé pour fonctionner comme un compteur d'impulsions d'entrée. Après 1 s, le résultat du comptage s'affiche sur la ligne supérieure de l'écran (Fig. 2a). En même temps, la période du signal est calculée et le résultat est affiché sur la ligne du bas.
Parfois, par exemple, lors du réglage d'un oscillateur avec un réglage en douceur sur une certaine fréquence, il est pratique de mesurer plus d'une fois par seconde, mais plus souvent. Cet appareil dispose d'un mode où les mesures sont prises 10 fois plus souvent (toutes les 0,1 s). Le résultat de la mesure est affiché cinq fois par seconde. La résolution dans ce cas est réduite à 10 Hz. Le passage à ce mode se fait en appuyant sur le bouton SB12 ("R"). Dans ce cas, au lieu du dernier chiffre de la valeur de fréquence mesurée, le signe "*" s'affiche. Pour revenir au mode de mesure de fréquence normal, appuyez sur le bouton SB8 ("B"). Le temps de réponse à une interruption dépend de la commande en cours d'exécution et peut atteindre plusieurs microsecondes. Pour éliminer l'erreur survenant pour cette raison, le MC, après avoir effectué les actions en cours, est transféré dans un mode avec une consommation d'énergie réduite. Dans ce mode, le processeur s'arrête, mais tous les périphériques continuent de fonctionner. Lorsqu'une interruption se produit, toutes les actions nécessaires sont effectuées et le MK est à nouveau mis en mode basse consommation. Le temps de réponse à l'interruption dans ce cas est toujours le même et est facilement pris en compte lors de la formation des intervalles de temps. En mode mesure de période, le temporisateur/compteur T/C1 est programmé pour compter les impulsions provenant du diviseur interne. Leur taux de répétition est égal à V12 de la fréquence du générateur, soit 1 MHz. La résolution du compte s'effectue à partir de l'entrée INT1 (vyv. 13) DD1 : avec un log. 1 à cette entrée, le comptage d'impulsions est activé, avec un journal. 0 - désactivé. Au moment de la différence de niveau de 1 à 0, une interruption est générée, au cours de laquelle le résultat du comptage est affiché sur la ligne inférieure de l'écran (Fig. 2, b). En même temps, la fréquence du signal est calculée (avec une précision au millième) et le résultat est affiché sur la ligne supérieure de l'écran. Il n'est pas recommandé d'appliquer un signal d'une fréquence supérieure à 10 kHz à l'entrée de l'instrument, car le traitement des interruptions à partir de l'entrée INT1 prendra presque tout le temps et il ne restera plus de temps pour traiter le résultat et interroger le clavier. En mode de comptage d'impulsions d'entrée, le T/C1 est également programmé pour fonctionner comme un compteur d'impulsions externe. Le résultat du comptage (Fig. 2c) est affiché sur l'écran d'affichage 50 fois par seconde. En appuyant sur le bouton SB8 ("B"), si nécessaire, arrêtez le comptage des impulsions (dans ce cas, le signe ">" s'éteint). En appuyant à nouveau sur le bouton SB8, le compte est repris. Pour réinitialiser le compteur, utilisez le bouton SB12 ("R"). Il faut tenir compte du fait que la réaction à l'appui sur n'importe quel bouton se produit après 100 ms (le temps nécessaire pour supprimer le rebond de contact). La valeur de la fréquence des impulsions générées est entrée à l'aide des touches numériques "0" - "9". Appuyez sur le bouton SB8 ("B") pour supprimer le chiffre le plus à droite. La ligne supérieure de l'indicateur (Fig. 2d) affiche la fréquence composée, la ligne inférieure indique la fréquence réelle du générateur, qui est déterminée par la formule 3000000/T (T varie de 1 à 65535). Ainsi, en tapant par exemple le nombre 55000, on obtient en réalité 55555.555 (3000000/54). Lorsque vous appuyez sur le bouton SB12 ("R"), la fréquence du générateur change. A une fréquence de 46 Hz à 3 MHz, T/C2 fonctionne en mode générateur. Sa sortie est reliée à la broche 1 DD1. Les interruptions de débordement T/C2 sont désactivées. Aux fréquences inférieures (1 à 45 Hz), T/C2 est utilisé comme temporisateur avec interruptions activées. Leur fréquence dépend de la fréquence réglée du générateur et se situe entre 16 et 90 Hz. Dans la plage de 8 à 45 Hz, le signal sur la broche P1.0 est inversé à chaque fois que T / C2 déborde (la fréquence du signal de sortie est deux fois inférieure à la fréquence d'interruption). Aux fréquences de 1 ... 7 Hz, le signal est inversé 2, 3, 5 ou 8 fois, selon la fréquence. L'interruption de T/C2 est de faible priorité, sinon l'erreur augmentera lorsque l'appareil fonctionne en mode compteur de fréquence. A cet égard, la période du signal de sortie peut différer légèrement (de quelques microsecondes) de la valeur calculée. Le signal en sortie du générateur est présent quel que soit le mode de fonctionnement de l'appareil. Lorsque la fréquence est réglée sur 0 Hz, le générateur est éteint. L'heure actuelle est réglée avec les boutons "1" (heures), "2" (minutes), "3" (zéro seconde), "4" (jour de la semaine), "5" (jour), "6" (mois) et "7" " (année) tout en appuyant sur le bouton "B" (si les lectures doivent être augmentées) ou "R" (si elles doivent être réduites). L'affichage en mode horloge est illustré à la fig. 2, j. Il y a cinq réveils dans l'appareil décrit. Pour chacun d'eux, vous pouvez régler l'heure, les minutes et le jour de la semaine. Commutez les alarmes en appuyant sur le bouton "0". Le temps de fonctionnement est entré de la même manière que décrit ci-dessus pour le réglage de l'horloge. Le jour de la semaine est réglé avec les touches "3" - "9" ("3" - lundi, "4" - mardi, ... "9" - dimanche). Lorsqu'on appuie à nouveau sur la touche, le symbole du jour correspondant disparaît de l'affichage. Des exemples de réglage des alarmes sont illustrés à la fig. 2, f-h. Dans le premier cas, l'alarme 1 retentira en semaine à 6h30, dans le second (alarme 2) - le week-end à 8h00, dans le troisième (alarme 3) - tous les jours à 18h42. Veuillez noter que les alarmes ne fonctionneront que si l'appareil est en mode horloge. Vous pouvez désactiver le signal sonore en appuyant sur n'importe quel bouton (sauf, bien sûr, SB17). Tableau avec codes "firmware" ROM MK au format hexadécimal Quelques mots sur les détails. Les microcircuits KR1554IE18 sont remplaçables par leurs homologues des séries K555, KR1533, et avec un changement correspondant dans le circuit, et d'autres compteurs des séries K555, KR1533, K531, KR1554. Selon les compteurs utilisés, la fréquence de comptage maximale sera de l'ordre de 20 ... 128 MHz. Au lieu de celui indiqué sur le schéma, il est permis d'utiliser l'indicateur DV16252. Le but de ses broches est le même que celui du DV16230S1FBLY/R, il vous suffit d'échanger les broches d'alimentation 1 et 2. Il existe plusieurs façons d'étalonner l'instrument. 1. Après avoir commuté l'appareil en mode de mesure de fréquence, appliquez un signal de fréquence connue à l'entrée et réglez cette valeur sur l'indicateur avec un condensateur d'accord C1. Plus la fréquence du signal d'entrée est élevée, plus l'appareil sera réglé avec précision. 2. Après avoir connecté un exemple de fréquencemètre en parallèle avec l'entrée de l'appareil et passé en mode de mesure de fréquence, appliquez un signal à l'entrée. En changeant la capacité du condensateur C1, assurez-vous que les lectures des instruments coïncident. Comme dans le premier cas, plus la fréquence du signal d'entrée est élevée, plus vous pouvez régler l'appareil avec précision. 3. En passant l'appareil en mode de mesure de période, appliquez un signal de fréquence connue à l'entrée et définissez la valeur requise avec le condensateur C1. Plus la période du signal d'entrée est longue, plus le réglage de l'instrument est précis. Lors de l'étalonnage de cette manière, il est pratique d'utiliser un signal de 1 Hz provenant d'une horloge électronique. 4. Après avoir réglé la fréquence de 3 MHz à la sortie du générateur, appliquez un signal à l'entrée de l'exemple de fréquencemètre. En modifiant la capacité du condensateur C1, réglez la fréquence sur 3 MHz. Auteur : A. Piskaev, Orel
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