频率计 - PIC16CE625 上的数字刻度。方案、说明

频率计 - PIC16CE625 上的数字刻度。无线电电子电气工程百科全书

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所提出的设备延续了微处理器上的一些业余开发，可用作家庭实验室频率计或所有类型通信和无线电接收设备的数字秤。尽管方案简单，但该设备与之前发布的设计的不同之处在于能够测量高达微波范围的频率、高分辨率以及将多个中频值输入控制器存储器的能力。

该设备允许您测量 0,1 Hz 至 40 MHz 范围内的信号频率。输入信号电平范围为 100...200 mV。该装置的分辨率为100,1、0,1 Hz，测量时间分别为0,1、1、10 s。指示器位数为 8。设备的电源电压为 7,5 ... 14 V，电流消耗取决于操作段数，但不超过 130 mA。

使用分频系数范围为 1 至 255 的外部微波分频器，可以测量超过 40 MHz 的频率。

频率计的工作原理很经典：测量特定时间间隔内输入信号的脉冲数。 10 秒的限制是为了精确的低频测量。在数字秤模式下，设备的测量时间为0,1或1秒。

数字秤的非易失性存储器中最多可存储 15 至 0 Hz 范围内的 99 个中频值。在这种情况下，指标读数将由以下公式确定

其中Fin——输入频率； Kd——外部分压器的分压系数； Fp——中频。减法以绝对值进行，即从较大的值中减去较小的值。

用户可以设置和更改中频、所用外分频器的分频系数以及校准常数，而无需使用任何附加设备。所有这些数据都存储在 PIC 控制器的非易失性存储器中。

它还提供了软件频率校准的可能性，允许在设备中使用频率范围为 3,9...4,1 MHz 的参考石英谐振器。

该装置的示意图如图1所示。

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测得的频率信号被馈送到由晶体管 VT1 和芯片元件 DD1 构成的输入整形器。二极管 VD1 和 VD2 将输入信号的幅度限制为 0,7 V。对于正弦输入信号，测量频率的下限由电容器 C4 和 C5 的电容确定，且为指定值图中为 10 Hz。从 DDI 芯片的输出，生成的脉冲被发送到 PIC 控制器 DD2。其输出具有足够高的负载能力，可以将 HG1 指示器的阴极直接连接到它。指示器的阳极通过晶体管VT2-VT17上的复合射极跟随器连接到扫描位的计数器DD3的输出。这种方案允许您使用不稳定的电压为指示器供电，这极大地促进了 DA1 微电路的热状态，并且实际上消除了指示器放电切换期间的电流浪涌对输入驱动器操作的影响。

整形器的输入阻抗较低，因此，为了扩展设备的功能并消除电缆电容的影响，需要连接外部探头。其方案如图所示。 2.

频率计 - PIC16CE625 上的数字刻度

探头的输入阻抗约为 500 kOhm，输出电阻为 50 ... 100 Ohm。增益约为2，带宽上限为100 ... 150 MHz。当高电压进入输入时，二极管VD1、VD2保护场效应晶体管不发生故障。

该设备由前面板上显示的三个按钮和五个开关控制。按钮 SB1、SB2、SB3 分别选择 0,1、1 或 10 秒的测量时间。释放按钮后，经过选定的时间间隔后，指示器上的新频率值将出现在指示器上。如果按住这些按钮之一，当前频率值将固定在指示器上。

使用外部分频器时，频率计最低有效位的价格会发生变化。如果其分频系数在3到20范围内，则流量价格下降10倍，如果Kd大于20，则在任何测量时间流量价格下降100倍。如果Kd = 2，则排放价格不变。

开关 SA1 的闭合状态对应于带有外部微波分配器的设备的操作，而打开状态则对应于没有外部微波分配器的设备的操作。开关 SA2-SA5 用于选择 15 个预编程 IF 值之一。相应的 IF 号码以二进制代码 (1-2-4-8) 拨打。如果开关 SA2-SA5 打开，IF = 0（频率计数器模式）。开关SA1的输出可以被带到连接器的自由触点，该连接器包括微波分配器。应在连接器配合部分的这些触点之间安装跳线。因此，分配器的连接将被自动确定。如果需要远程更改FC号，例如切换接收器范围时，则可以使用电磁继电器作为SA2-SA5。

频率计组装在尺寸为 107x46 毫米的单面箔玻璃纤维印刷电路板上。导体的布局和电路板上零件的位置如图 3 所示。 XNUMX.

（点击放大）

所有固定电阻器 MLT 0,125，微调器 - SPZ-19a。永久电容器 - KM，调谐 - KT4-21，氧化物 - K50-35。

晶体管 VT1 为任意 npn，截止频率至少为 600 MHz。晶体管 VT10 - VT17 的允许电流至少为 300 mA。指示器 HG1 - 八位 LED，小数点位于数字右侧。其设计可以是任意的，例如由具有共阳极的个位数指示器组成。芯片DD1 KR1554TL2可以用KR1554TLZ替换，但这需要对印刷电路板图案进行调整。微电路元件未使用的输出应连接至+5V电源总线。该电路中使用TTL模拟将器件工作频率的上限降低至10-60MHz。

远程探头的晶体管 VT1 - 具有绝缘栅极、n 型沟道、栅源电压为 0 ... 2 V、漏极电流为 5 mA 的场晶体管 - KP305A、B、V； KP313A、B； VT2 - 截止频率至少为 600 MHz。电阻器 R1 直接安装在 XP1 连接器的引脚部分。

探头 PCB 的图纸和部件的位置如图 4 所示。四。

频率计 - PIC16CE625 上的数字刻度

探头安装在金属外壳内。还希望屏蔽频率计，特别是如果该设备将用作数字秤。

电源可以是任意不稳定的，输出电压为 7,5 ... 14 V，负载电流高达 150 mA。

当通过调节电阻R2来调节频率计时，可以达到设备在高频时的最大灵敏度。晶体管 VT1 集电极上的电压应约为 2,5 V。设置远程探头包括将每个晶体管的电流设置为约 5 mA。他们通过拿起R3而暴露。 VT2集电极上的电压应为4V。

然后，使用SB1-SB3按钮，您应该在服务模式下设置频率计参数所需的值。要进入此模式，请同时按下三个按钮。此时仪表会显示测量时间的值，开机时默认选择测量时间。通过按下按钮 SB1 或 SB2，您可以选择三个值之一 - 0,1 s、1 s 或 10 s。之后，按 SB3 按钮。在这种情况下，所选值存储在非易失性存储器中，并且指示器显示微波分频器的分频因子的值，该值将与设备一起使用。您可以通过按 SB1 或 SB2 更改其值，然后按 SB3 确认选择。如果开关 SA2-SA5 中的一个或多个闭合，则启用的逆变器的编号及其符号（样式化的 + 或 -）出现在指示器上。按SB1或SB2按钮选择符号，按SB3确认选择，指示器上出现IF值，再次按SB1或SB2可以更改IF值。变化率将随着按下按钮的时间的增加而增加，即按住按钮的时间越长，读数变化的速度越快。最低有效位的价格是 1 Hz。选择的确认与之前的模式类似 - 按 SB3。之后，指示器显示“SETUP”字样。如果您不按任何按钮，大约 3 秒后设备将切换到使用新选择的参数的测量模式。

要进入“设置”，请按 SB3。在此模式下，将对特定使用的谐振器的设备进行软件校准。这可能是必要的，因为在该电路中，它以并联谐振频率激励，并且谐振器通常以串联频率表示，该频率可能相差几千赫兹。通过选择确定测量间隔持续时间的九个常数来进行校准。常数C1、C2、C3确定0,1s的间隔； C4、C5 和 C6 - 1 秒，C7、C8 和 C9 - 10 秒。

C1、C4、C7用于精确量程校准； C2、C5和C8——中间； C3、C6 和 C9 - 用于粗加工。

C1、C4 和 C7 的范围为 0 到 17。将它们增加或减少 1 会增加或减少相应的间隔 2 µs（每个机器周期）。 C5、C8 和 C0 的取值范围为 255 到 18。将它们更改为 3，间隔就会更改 6 µs。 C9、C0 和 C255 也可以从 9 到 XNUMX，并进行更粗的间隔变化。所有常量的值都是按顺序输入的，与之前的模式类似。进入CXNUMX后，设备切换到测量模式。

如果石英谐振器的振荡频率恰好为 4 MHz，则常数应具有以下值：

С1=9, С2=99, C3=2, С4=13, С5=17, С6=199, С7=17, С8=215, С9=117.

在作者的版本中，石英频率为 4 001 120 Hz，常数有所不同：

С1=1, С2=101, C3=2, С4=5, С5=33, С6=199, С7=5, С8=117, С9=118.

要校准设备，您必须有参考频率计和发生器。首先，使用参考仪器测量仪器中石英谐振器的产生频率。此时，电容器C7的转子应处于中间位置。频率计连接到点X1。测量值四舍五入到最接近的 40 Hz 倍数，例如 4、000、000 等。然后将设备的远程探头连接到 X4 点，并记录所有三个限值处的读数。如果读数与测量值不同，则应进入维修模式，然后“SETUP”并更改常数值。在这种情况下，应遵循以下规则：将 000 s 间隔的持续时间更改为 040 μs，将 4 s 间隔的持续时间更改为 000 μs，将 080 s 更改为 1 μs。否则，设备在不同限值下的读数可能不会相互对应。经过一番试验和错误后，常数对读数的影响变得清晰。这样，就可以获得真实发电频率的读数。如上所述，它必须是 0,1 Hz 的倍数。在作者的版本中，测量间隔为1 s的设备的读数为1；间隔为 10 s - 10；间隔为 100 s - 40。

校准后，将该设备和参考频率计连接到频率为 20 ... 40 MHz、幅度为 0,2 ... 0,5 V 的信号发生器，并比较所有极限下的读数。如果在不同限值下读数不对应，则意味着输入常数时出现错误，应重复此操作。通过调整电容器 C7 可以实现读数与频率的最终精确对应。如果其变化幅度不够，则应修正常数，如上所述。

校准过程相当复杂，但在设备制造后可能只需要一次。如有必要，可以通过键入 3 到 128 范围内的 C255 值来恢复作者在非易失性存储器中的所有常量和参数的值。

微波分频器除以10的一种可能方案发布在作者的网站上。

微控制器控制程序代码

作者：N. Khlyupin

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