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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Frecuencímetro-generador-reloj en MK AT89S8252. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga El dispositivo propuesto, además de medir la frecuencia y período de las señales, es capaz de contar el número de pulsos de entrada, generar pulsos rectangulares y también realizar las funciones de un reloj con calendario y un despertador de cinco programas. El dispositivo, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1, le permite medir la frecuencia de señales periódicas con niveles TTL de hasta 110 MHz, contar pulsos de entrada, medir el período de señales de entrada, generar una señal rectangular con un ciclo de trabajo de 2 y una frecuencia de 1 Hz a 3 MHz, muestra la hora actual, día de la semana, día, mes, año y también funciona como despertador. La corriente consumida por el dispositivo desde una fuente de alimentación de 5 V ±10% no supera los 30 mA (con la retroiluminación del indicador apagada).
La base del dispositivo es un microcontrolador (MK) de ATMEL AT89S8252. Consta de una ROM de 8 KB, una EEPROM de 2 KB, una RAM de 256 bytes, cuatro puertos de E/S, tres temporizadores/contadores (T/CO-T/C2), un temporizador de vigilancia, un generador de reloj y otros componentes. Cuando se utiliza T/S como contador de pulsos externos, la frecuencia de conteo no puede ser más de 1/24 de la frecuencia del generador de reloj. Puede aumentar la frecuencia de conteo, por ejemplo, activando un divisor de alta velocidad en la entrada, pero esto requiere la introducción de unidades de conmutación. En el dispositivo descrito, se utilizan contadores de alta velocidad de la serie KR1554 para aumentar la frecuencia de conteo en la entrada, por lo que la frecuencia de conteo aumenta 256 veces y teóricamente puede alcanzar los 128 MHz (con un resonador de cuarzo a una frecuencia de 12 Megahercio). Cuando se utilizan microcircuitos KR1554IE18 (DD2, DD3), la frecuencia máxima es 110 MHz. Después de aplicar energía, se genera una señal de reinicio en la entrada 9 del microcontrolador DD1, cuya duración está determinada por los parámetros del circuito R1C3. El diodo VD1 sirve para descargar rápidamente el condensador C3 después de desconectar la alimentación. Al inicio del programa se configura la pantalla HG1. En este caso, su buffer se borra y se prohíbe la visualización del cursor y el parpadeo. Para reducir la cantidad de líneas de E/S necesarias para escribir información en la pantalla, el tamaño del bus se establece en 4 bits. Luego se configuran los modos de funcionamiento del T/C, se habilitan las interrupciones necesarias y el modo de funcionamiento y la frecuencia del generador se restablecen a los que estaban antes del apagado anterior del dispositivo. En todos los modos, T/CO funciona como un temporizador. Está programado de tal manera que se desborda y se interrumpe 50 veces por segundo. Durante el procesamiento de interrupciones, se sondea el teclado y se generan señales estándar para que el dispositivo funcione en modo contador de frecuencia. Los contadores DD2, DD3 se reinician sincrónicamente en el flanco de la señal en la entrada C en un nivel de registro. 0 en la entrada R. Esta circunstancia impone requisitos contradictorios en cuanto a la duración de la señal de reinicio. Por un lado, para aumentar la velocidad de conteo debe ser bastante pequeña; por otro lado, con tal duración, es posible que no se reinicie a una frecuencia baja de la señal de entrada. Para eliminar esta contradicción en este dispositivo, se decidió abandonar por completo la señal de reinicio. Después de cada medición, se recuerdan los estados de los contadores y, durante las mediciones posteriores, se restan del resultado obtenido. Los modos de operación T/C1 dependen del modo de operación del instrumento y se describen a continuación. El despertador está fabricado con un chip DD4. Contiene todos los nodos necesarios para contar horas, minutos, segundos, días de la semana, día, mes y año. También cuenta con 56 bytes de RAM, disponibles para escritura y lectura. Cuando se conecta un elemento G1 (por ejemplo, CR2032), el microcircuito puede funcionar hasta por 10 años, almacenando todos los datos registrados en la memoria. La precisión requerida del reloj se establece mediante el condensador de ajuste C4, el contraste de la información mostrada en la pantalla se establece mediante la resistencia de ajuste R5. El botón SB 17 se utiliza para encender la retroiluminación de la pantalla LED por la noche. El dispositivo se cambia al modo de medición de frecuencia presionando el botón "F", al modo de medición de período presionando el botón "P" y al modo de generador presionando el botón "G". Con los mismos botones, cuando se presiona el botón “S”, se activan los modos de conteo de pulsos de entrada, reloj y despertador, respectivamente. El emisor BQ1 genera una señal sonora tanto cuando se pulsa el botón como cuando suena la alarma. La señal producida cuando se presiona el botón se apaga desconectando el pin 4 del chip DD1, y la señal suena cuando suena la alarma desconectando el pin 3. Considere la operación del dispositivo en varios modos con más detalle. El dispositivo cambia al modo de medición de frecuencia cuando se enciende y también, como se señaló, después de presionar el botón SB13 (“F”). En este modo, T/C1 está programado para funcionar como contador de pulsos de entrada. Después de 1 s, el resultado del conteo se muestra en la línea superior de la pantalla (Fig. 2,a). Al mismo tiempo, se calcula el período de la señal y el resultado se muestra en la línea inferior.
A veces, por ejemplo, al configurar un generador con sintonización suave a una determinada frecuencia, es conveniente realizar mediciones no una vez por segundo, sino con más frecuencia. Este dispositivo tiene un modo en el que las mediciones se toman 10 veces más a menudo (cada 0,1 s). El resultado de la medición se muestra en la pantalla cinco veces por segundo. La resolución en este caso se reduce a 10 Hz. La transición a este modo se realiza presionando el botón SB12 ("R"). En este caso, en lugar del último dígito del valor de frecuencia medido, se muestra el signo "*". Para volver al modo de medición de frecuencia normal, presione el botón SB8 (“B”). El tiempo de respuesta a una interrupción depende del comando que se ejecuta y puede alcanzar varios microsegundos. Para eliminar el error que surge por este motivo, el MC, después de realizar las acciones actuales, se cambia a un modo con consumo de energía reducido. En este modo, el procesador se detiene, pero todos los dispositivos periféricos siguen funcionando. Cuando ocurre una interrupción, se realizan todas las acciones necesarias y el MK vuelve a cambiar al modo de bajo consumo de energía. El tiempo de respuesta a una interrupción en este caso es siempre el mismo y se tiene fácilmente en cuenta a la hora de formar intervalos de tiempo. En el modo de medición de período, el temporizador/contador T/C1 está programado para contar los pulsos provenientes del divisor interno. Su frecuencia de repetición es igual a V12 de la frecuencia del generador, es decir, 1 MHz. El conteo se habilita desde la entrada INT1 (pin 13) DD1: con log. 1 en esta entrada se habilita el conteo de pulsos, con log. 0 - prohibido. En el momento en que el nivel cambia de 1 a 0, se genera una interrupción, durante cuyo procesamiento el resultado del conteo se muestra en la línea inferior de la pantalla (Fig. 2, b). Al mismo tiempo, se calcula la frecuencia de la señal (con una precisión de milésimas) y el resultado se muestra en la línea superior de la pantalla. No se recomienda suministrar una señal con una frecuencia de más de 10 kHz a la entrada del dispositivo, ya que procesar la interrupción desde la entrada INT1 llevará casi todo el tiempo y no quedará tiempo para procesar el resultado y sondear el teclado. . En el modo de conteo de pulsos de entrada, T/C1 también está programado para funcionar como un contador de pulsos externo. El resultado del conteo (Fig. 2,c) se muestra en la pantalla 50 veces por segundo. Pulsando el botón SB8 ("B"), si es necesario, se detiene el conteo de pulsos (en este caso, el signo ">" se apaga). Al presionar nuevamente el botón SB8, se reanuda el conteo. Para restablecer las lecturas del contador, use el botón SB12 (“R”). Hay que tener en cuenta que la respuesta al pulsar cualquier botón se produce después de 100 ms (el tiempo necesario para suprimir el rebote del contacto). El valor de la frecuencia de los pulsos generados se ingresa usando los botones numéricos "0" - "9". Al presionar el botón SB8 (“B”) se elimina el dígito más a la derecha. La línea superior del indicador (Fig. 2d) muestra la frecuencia marcada, la línea inferior muestra la frecuencia real del generador, que está determinada por la fórmula 3000000/T (T varía de 1 a 65535). Así, al escribir, por ejemplo, el número 55000, obtenemos en realidad 55555.555 (3000000/54). Cuando presiona el botón SB12 ("R"), la frecuencia del generador cambia. A una frecuencia de 46 Hz a 3 MHz, el T/S2 funciona en modo generador. Su salida está conectada al pin 1 de DD1. Interrumpe cuando están prohibidos los desbordamientos de T/C2. En frecuencias más bajas (1 a 45 Hz), T/C2 se utiliza como temporizador, con interrupciones habilitadas. Su frecuencia depende de la frecuencia configurada del generador y oscila entre 16...90 Hz. En el intervalo de 8...45 Hz, la señal en el pin P1.0 se invierte cada vez que T/C2 se desborda (la frecuencia de la señal de salida es dos veces menor que la frecuencia de interrupción). En frecuencias de 1...7 Hz, la señal se invierte 2, 3, 5 u 8 veces según la frecuencia. La interrupción desde T/C2 es de baja prioridad, ya que de lo contrario el error aumentará cuando el dispositivo opere en modo frecuencímetro. En este sentido, el período de la señal de salida puede diferir ligeramente (unos pocos microsegundos) del valor calculado. La señal en la salida del generador está presente independientemente del modo de funcionamiento del dispositivo. Cuando la frecuencia se establece en 0 Hz, el generador se apaga. La hora actual se configura mediante los botones "1" (horas), "2" (minutos), "3" (restablecimiento de segundos), "4" (día de la semana), "5" (fecha), "6" (mes) y "7 " (año) mientras presiona el botón "B" (si es necesario aumentar las lecturas) o "R" (si es necesario disminuirlas). La vista de visualización en modo reloj se muestra en la Fig. 2, d. En el dispositivo descrito hay cinco despertadores. Para cada uno de ellos podrás configurar la hora, los minutos y el día de la semana. Cambie de alarma presionando el botón "0". El tiempo de respuesta se ingresa de la misma manera que se describe arriba para configurar el reloj. El día de la semana se configura mediante los botones "3" - "9" ("3" - lunes, "4" - martes, ... "9" - domingo). Al pulsar de nuevo el botón, el día correspondiente desaparece de la pantalla. En la Fig. 2 se muestran ejemplos de configuración de alarmas. 1, fh. En el primer caso, la alarma 6 sonará de lunes a viernes a las 30:2 a. m., en el segundo (despertador 8), los fines de semana a las 00:3 a. m., en el tercero (despertador 18), todos los días a las 42:17 p. m. Tenga en cuenta que las alarmas solo funcionarán si el dispositivo está en modo reloj. Puede apagar la señal de sonido presionando cualquier botón (excepto, por supuesto, el SBXNUMX). Tabla con códigos "firmware" ROM MK en formato hexadecimal Algunas palabras sobre los detalles. Los microcircuitos KR1554IE18 son reemplazables por sus análogos de las series K555, KR1533 y, con los cambios apropiados en el circuito, por otros contadores de las series K555, KR1533, K531, KR1554. Dependiendo de los contadores utilizados, la frecuencia máxima de conteo estará en el rango de 20... 128 MHz. En lugar de lo que se indica en el diagrama, está permitido utilizar el indicador DV16252. El propósito de sus pines es el mismo que el del DV16230S1FBLY/R, sólo necesitas intercambiar los pines de alimentación 1 y 2. Hay varias formas de calibrar el instrumento. 1. Después de cambiar el dispositivo al modo de medición de frecuencia, aplique una señal de frecuencia conocida a la entrada y use el condensador de ajuste C1 para establecer este valor en el indicador. Cuanto mayor sea la frecuencia de la señal de entrada, con mayor precisión se sintonizará el dispositivo. 2. Al conectar un frecuencímetro estándar en paralelo a la entrada del dispositivo y cambiar al modo de medición de frecuencia, aplique una señal a la entrada. Al cambiar la capacitancia del capacitor C1, asegúrese de que las lecturas del instrumento coincidan. Al igual que en el primer caso, cuanto mayor sea la frecuencia de la señal de entrada, con mayor precisión podrá configurar el dispositivo. 3. Cambiando el dispositivo al modo de medición de período, aplique una señal de frecuencia conocida a la entrada y establezca el valor requerido con el capacitor C1. Cuanto más largo sea el período de la señal de entrada, más preciso será el ajuste del dispositivo. Al calibrar de esta forma, es conveniente utilizar una señal de 1 Hz de un reloj electrónico. 4. Habiendo configurado la frecuencia en la salida del generador a 3 MHz, aplique una señal a la entrada del frecuencímetro estándar. Al cambiar la capacitancia del capacitor C1, establezca la frecuencia en 3 MHz. Autor: A. Piskaev, Orel
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