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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Medidor de frequência-gerador-relógio no MK AT89S8252. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga O dispositivo proposto, além de medir a frequência e o período dos sinais, é capaz de contar o número de pulsos de entrada, gerar pulsos retangulares e também executar as funções de relógio com calendário e despertador de cinco programas. O dispositivo, cujo esquema é mostrado na Fig. 1, permite medir a frequência de sinais periódicos com níveis TTL de até 110 MHz, contar pulsos de entrada, medir o período dos sinais de entrada, gerar um sinal de onda quadrada com um ciclo de trabalho de 2 e uma frequência de 1 Hz a 3 MHz , exibe a hora atual, dia da semana, data, mês, ano e também funciona como despertador. A corrente consumida pelo dispositivo de uma fonte de alimentação com tensão de 5 V ±10% não excede 30 mA (com a luz de fundo do indicador desligada).
A base do dispositivo é um microcontrolador ATMEL AT89S8252 (MC). Ele consiste em uma ROM de 8 KB, uma EEPROM de 2 KB, uma RAM de 256 bytes, quatro portas de E/S, três temporizadores/contadores (T/CO-T/C2), um temporizador watchdog, um gerador de relógio e outros componentes. Ao usar T/C como contador de pulsos externos, a frequência de contagem não pode ser maior que 1/24 da frequência do gerador de clock. É possível aumentar a frequência de contagem, por exemplo, ligando um divisor rápido na entrada, mas isso requer a introdução de nós de comutação. No dispositivo descrito, para aumentar a frequência de contagem na entrada, são utilizados contadores de alta velocidade da série KR1554, devido aos quais a frequência de contagem aumenta 256 vezes e teoricamente pode chegar a 128 MHz (com um ressonador de quartzo na frequência de 12MHz). Ao usar chips KR1554IE18 (DD2, DD3), a frequência máxima é de 110 MHz. Depois que a energia é aplicada à entrada 9 do MK DD1, um sinal de reinicialização é gerado, cuja duração é determinada pelos parâmetros do circuito R1C3. O diodo VD1 serve para descarregar rapidamente o capacitor C3 após o desligamento da energia. No início do programa, o display HG1 é ajustado. Nesse caso, seu buffer é limpo, a exibição do cursor e a intermitência são proibidas. Para reduzir o número de linhas de E/S necessárias para gravar informações no visor, o tamanho do barramento é definido para 4 bits. Em seguida, são definidos os modos de operação do T / C, as interrupções necessárias são resolvidas e o modo de operação e a frequência do gerador são restaurados, que estavam antes do desligamento anterior do dispositivo. Em todos os modos T/CO funciona como um temporizador. Está programado de forma a transbordar e romper 50 vezes por segundo. Durante o processamento de interrupção, o teclado é pesquisado e sinais exemplares são gerados para o dispositivo operar no modo de contador de frequência. A reinicialização dos contadores DD2, DD3 é realizada de forma síncrona na borda do sinal na entrada C no nível de log. 0 na entrada R. Esta circunstância determina requisitos conflitantes para a duração do sinal de reinicialização. Por um lado, para aumentar a taxa de contagem, ela deve ser suficientemente pequena; por outro lado, com essa duração, o reset pode não ocorrer em baixa frequência do sinal de entrada. Para eliminar essa contradição neste dispositivo, decidiu-se abandonar completamente o sinal de reinicialização. Após cada medição, os estados dos contadores são armazenados e subtraídos do resultado obtido na medição subsequente. Os modos de operação T/C1 dependem do modo de operação do instrumento e são descritos abaixo. O despertador é feito em um chip DD4. Ele contém todos os nós necessários para contar horas, minutos, segundos, dias da semana, dia, mês e ano. Ele também tem 56 bytes de RAM disponíveis para escrita e leitura. Com um elemento G1 conectado (por exemplo, CR2032), o microcircuito pode funcionar por até 10 anos, mantendo todos os dados registrados na memória. A precisão necessária do relógio é definida por um capacitor de ajuste C4, o contraste das informações exibidas no visor é definido por um resistor de ajuste R5. O botão SB 17 é usado para ligar a luz de fundo LED do visor no escuro. O dispositivo é alternado para o modo de medição de frequência pressionando o botão "F", medições de período - pelo botão "P", gerador - pelo botão "G". Com os mesmos botões, quando o botão "S" é pressionado, eles ligam os modos, respectivamente, de contagem de pulsos de entrada, relógio e despertador. Um sinal sonoro é emitido pelo emissor BQ1 tanto quando o botão é pressionado quanto quando o alarme dispara. O sinal gerado quando o botão é pressionado é desligado ao desconectar o pino 4 do chip DD1, e o sinal que soa quando o alarme dispara é o pino 3. Considere a operação do dispositivo em vários modos com mais detalhes. O dispositivo muda para o modo de medição de frequência quando a energia é ligada e também, conforme observado, após pressionar o botão SB13 ("F"). Neste modo, o T/C1 é programado para operar como um contador de pulsos de entrada. Após 1 s, o resultado da contagem é exibido na linha superior do display (Fig. 2a). Ao mesmo tempo, o período do sinal é calculado e o resultado é exibido na linha inferior.
Às vezes, por exemplo, ao ajustar um oscilador com ajuste suave para uma determinada frequência, é conveniente medir mais de uma vez por segundo, mas com mais frequência. Este dispositivo possui um modo em que as medições são feitas 10 vezes mais frequentemente (a cada 0,1 s). O resultado da medição é exibido cinco vezes por segundo. A resolução neste caso é reduzida para 10 Hz. A transição para este modo é feita pressionando o botão SB12 ("R"). Neste caso, em vez do último dígito do valor de frequência medido, o sinal "*" é exibido. Para retornar ao modo de medição de frequência normal, pressione o botão SB8 ("B"). O tempo de resposta a uma interrupção depende do comando que está sendo executado e pode chegar a vários microssegundos. Para eliminar o erro decorrente desse motivo, o MC, após realizar as ações atuais, é transferido para um modo com consumo de energia reduzido. Nesse modo, o processador para, mas todos os periféricos continuam funcionando. Quando ocorre uma interrupção, todas as ações necessárias são executadas e o MK é novamente colocado no modo de baixo consumo de energia. O tempo de resposta à interrupção neste caso é sempre o mesmo e é facilmente levado em consideração ao formar intervalos de tempo. No modo de medição de período, o temporizador/contador T/C1 é programado para contar os pulsos vindos do divisor interno. Sua taxa de repetição é igual a V12 da frequência do gerador, ou seja, 1 MHz. A resolução da conta é realizada a partir da entrada INT1 (vyv. 13) DD1: com log. 1 nesta entrada habilita-se a contagem de pulsos, com log. 0 - desativado. No momento da diferença de nível de 1 para 0, é gerada uma interrupção, durante o processamento da qual o resultado da contagem é exibido na linha inferior do display (Fig. 2, b). Ao mesmo tempo, a frequência do sinal é calculada (com precisão de milésimos) e o resultado é exibido na linha superior do visor. Não é recomendado aplicar um sinal com frequência superior a 10 kHz na entrada do instrumento, pois o processamento da interrupção da entrada INT1 levará quase todo o tempo e não haverá tempo para processar o resultado e consultar o teclado. No modo de contagem de pulso de entrada, o T/C1 também é programado para operar como um contador de pulso externo. O resultado da contagem (Fig. 2c) é exibido na tela do visor 50 vezes por segundo. Ao pressionar o botão SB8 ("B"), se necessário, pare a contagem de pulsos (neste caso, o sinal ">" apaga). Ao pressionar o botão SB8 novamente, a conta é retomada. Para zerar o contador, use o botão SB12 ("R"). Deve-se levar em consideração que a reação ao pressionar qualquer botão ocorre após 100 ms (tempo necessário para suprimir o ressalto do contato). O valor da frequência dos pulsos gerados é inserido usando os botões digitais "0" - "9". Pressionar o botão SB8 ("B") remove o dígito mais à direita. A linha superior do indicador (Fig. 2d) mostra a frequência discada, a linha inferior mostra a frequência real do gerador, que é determinada pela fórmula 3000000/T (T varia de 1 a 65535). Assim, digitando, por exemplo, o número 55000, obtemos na verdade 55555.555 (3000000/54). Quando você pressiona o botão SB12 ("R"), a frequência do gerador muda. Na frequência de 46 Hz a 3 MHz, o T/C2 opera no modo gerador. Sua saída é conectada ao pino 1 DD1. As interrupções de estouro T/C2 estão desativadas. Em frequências mais baixas (1 a 45 Hz) T/C2 é usado como um temporizador com interrupções habilitadas. A sua frequência depende da frequência definida do gerador e situa-se entre 16...90 Hz. Na faixa de 8 ... 45 Hz, o sinal no pino P1.0 é invertido toda vez que T / C2 transborda (a frequência do sinal de saída é duas vezes menor que a frequência de interrupção). Nas frequências de 1 ... 7 Hz, o sinal é invertido 2, 3, 5 ou 8 vezes, dependendo da frequência. A interrupção de T/C2 é de baixa prioridade, caso contrário, o erro aumentará quando o dispositivo estiver operando no modo frequencímetro. A este respeito, o período do sinal de saída pode diferir ligeiramente (em alguns microssegundos) do valor calculado. O sinal na saída do gerador está presente independentemente do modo de operação do dispositivo. Quando a frequência é ajustada para 0 Hz, o gerador é desligado. A hora atual é definida com os botões "1" (horas), "2" (minutos), "3" (zero segundos), "4" (dia da semana), "5" (dia), "6" (mês) e "7" " (ano) enquanto pressiona o botão "B" (se for necessário aumentar as leituras) ou "R" (se for necessário reduzi-las). A exibição no modo relógio é mostrada na fig. 2, d. Existem cinco despertadores no dispositivo descrito. Para cada um deles, você pode definir a hora, o minuto e o dia da semana. Troque os alarmes pressionando o botão "0". O tempo de operação é inserido da mesma forma descrita acima para acertar o relógio. O dia da semana é definido com os botões "3" - "9" ("3" - segunda-feira, "4" - terça-feira, ... "9" - domingo). Quando o botão é pressionado novamente, o símbolo do dia correspondente desaparece do visor. Exemplos de configuração de alarmes são mostrados na fig. 2, f-h. No primeiro caso, o alarme 1 soará nos dias de semana às 6h30, no segundo (alarme 2) - nos fins de semana às 8h, no terceiro (alarme 00) - diariamente às 3h18. Observe que os alarmes só funcionarão se o dispositivo estiver no modo relógio. Você pode desligar o sinal sonoro pressionando qualquer botão (exceto, é claro, SB42). Tabela com códigos "firmware" ROM MK em formato hexadecimal Algumas palavras sobre os detalhes. Os microcircuitos KR1554IE18 são substituíveis por seus equivalentes das séries K555, KR1533 e com uma alteração correspondente no circuito e outros contadores das séries K555, KR1533, K531, KR1554. Dependendo dos contadores utilizados, a frequência máxima de contagem estará na faixa de 20 ... 128 MHz. Em vez do indicado no diagrama, é permitido usar o indicador DV16252. A função de seus pinos é a mesma do DV16230S1FBLY/R, basta trocar os pinos de alimentação 1 e 2. Existem várias maneiras de calibrar o instrumento. 1. Depois de mudar o dispositivo para o modo de medição de frequência, aplique um sinal de frequência conhecido à entrada e defina esse valor no indicador com um capacitor de ajuste C1. Quanto maior a frequência do sinal de entrada, mais precisamente o dispositivo será sintonizado. 2. Depois de conectar um medidor de frequência exemplar em paralelo com a entrada do dispositivo e alternar para o modo de medição de frequência, aplique um sinal à entrada. Ao alterar a capacitância do capacitor C1, certifique-se de que as leituras dos dispositivos coincidam. Como no primeiro caso, quanto maior a frequência do sinal de entrada, mais precisamente você pode ajustar o dispositivo. 3. Comutando o dispositivo para o modo de medição de período, aplique um sinal de frequência conhecido à entrada e defina o valor necessário com o capacitor C1. Quanto maior o período do sinal de entrada, mais precisa é a configuração do instrumento. Ao calibrar desta forma, é conveniente usar um sinal de 1 Hz de um relógio eletrônico. 4. Depois de definir a frequência de 3 MHz na saída do gerador, aplique um sinal na entrada do medidor de frequência exemplar. Ao alterar a capacitância do capacitor C1, defina a frequência para 3 MHz. Autor: A. Piskaev, Orel
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