频率计 - 带 LCD 显示屏的数字刻度。方案、说明

频率计 - 带液晶显示屏的数字刻度。无线电电子电气工程百科全书

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如果没有测量设备，业余无线电结构的建立是不可能的。可以使用 PIC 控制器组装一个简单的数字频率计数器。本文提出的设备版本允许您将其用作接收器和收发器中的数字秤。该设备是在作者之前的设计基础上开发的，该设计发表在2002年XNUMX月号的《无线电》杂志上。新版本设备中使用 LCD 指示器可以降低电流消耗、降低辐射干扰水平、缩小尺寸，并简化设备的电路和设计。

本设计除了纯电气参数的改进外，技术参数也得到了改进。将 PIC 控制器从扫描指示器的日常工作中解放出来，可以扩大参考晶体振荡器的允许频率范围，并显着简化校准过程。频率计的主要参数与LED指示灯设计的比较如表所示。 1.

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可以使用任意分频比（40...2 范围内）的外部微波分频器来测量超过 255 MHz 的频率。当将该设备用作数字秤时，其非易失性存储器中最多可记录 15 至 0 MHz 范围内的 800 个中频。它们的值以高达 100 Hz 的精度输入，并且用户可以随时使用设备前面板上的三个按钮进行更改。在这种情况下，指标读数将由以下公式确定

鳍 Kd ±Fp

其中Fin——输入频率； Kd——外部分压器的分压系数； Fp——中频。

当使用该设备作为数字秤时，测量时间可以是0,1或1秒。 10 秒的限制是为了准确测量相对较低的频率。对于数字秤来说，不需要这样的精度，因此，10 s 极限时的读数由公式[Fin·Kd]确定。

频率计提供软件校准的可能性，允许使用 1 ... 20 MHz 范围内的任何石英谐振器。用户可以更改所有中频的值、所使用的外部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。它们存储在控制器的非易失性存储器中。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。

该装置的原理图如图1所示。 10. 输入整形器的带宽为 100 Hz ... 2 MHz。然而，DD40 控制器内置分频器的速度将测量频率的上限限制为 50...1 MHz。正弦信号的下限由电容器 C5 和 C1 的电容确定。当高电压进入输入时，二极管VD2、VD5保护场效应晶体管不发生故障。由于使用了施密特触发器DD1.1，输入驱动器的参数较高，电路相对简单，仅由一个16 V 电源供电。生成的脉冲从其输出发送至 PIC625CEXNUMX 控制器。

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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-SB3用于切换测量时间。当您按 SB1 时，限制为 0,1 秒，当您按 SB2 或 SB3 时，限制分别为 1 或 10 秒。新值将在 0,1 后出现在指标上；释放 SB1、SB10 或 SB1 后 2 或 3 秒。如果按住这些按钮之一，当前频率值将固定在指示器上。

频率计使用 PANA-PHONE 电话的 KO-4V 型 LCD 指示器。它是在NT1613“Holtek”控制器的基础上制作的，由Zelenograd公司“Telesystems”生产。除了它的优点 - 10 位数字、高效、易于管理之外，它也有明显的缺点 - 它只能显示 16 个字符并且没有小数点。因此，为了便于感知所显示的信息，指示器上的数百赫兹与千赫兹单位通过空熟悉分开。三个 LED HL1 - HL3 指示包含的测量限值，HL4 LED 用作 1,5 V 齐纳二极管。

开关SA5的闭合状态对应于带有外部微波分配器的设备的操作，而打开状态对应于没有外部微波分配器的设备的操作。使用除法器时，最低有效数字的价格按照表变化。 2.

频率计 - 带 LCD 显示屏的数字刻度

开关 SA1 - SA4 用于选择 15 个预编程 IF 值之一。相应的 IF 号码按代码 1-2-4-8 拨打。如果开关 SA1 - SA4 断开，则 IF 为 0（频率计数器模式）。 SA5 引线连接到连接器的自由触点，该连接器包括微波分配器。跳线安装在这些触点之间连接器的配合部分上。因此，自动确定分压器的连接。如果需要，可以在板上安装DIP开关来选择逆变器和分压器。

晶体管 VT1 - 场效应晶体管，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 - KP305A - V； KP31 ZA.B； VT2、VT3 - KT316、KT368 等，截止频率至少为 600 MHz。 DD1-74AC14可用KR1554TL2或TLZ替代。在后一种情况下，您将需要更正印刷电路板的绘图。所有 DD1 元件未使用的输入应连接到 +5 V 总线。在此电路中使用 TTL 模拟是不可取的，因为这会急剧降低工作频率的上限（高达 10 ... 15 MHz）。

频率计的印刷电路板图如图2所示。 1. 指示器HG1、按钮SB3-SB1和限位指示LED HL3-HL1放置在导体的侧面。开关SA5 - SA7,5既可以安装在零件侧面，也可以安装在导体侧面。尽管该设备发出的干扰水平较低，但仍然需要对其进行屏蔽，特别是如果它将与接收器一起用作数字秤的话。作为电源，您可以使用任何电压为 14 ... 50 V、电流高达 XNUMX mA 的不稳定电源。不建议使用开关或无变压器电源。

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建立频率计包括将晶体管VT1、VT2的电流设置为约5mA。它通过选择电阻器 R2 来设置。 VT2集电极的电压应约为3,6 V。然后，通过调谐电阻R7，可以实现器件在高频下的最大灵敏度。 VT3集电极电压应约为2,5V。

在制造并检查频率计的性能之后，有必要设置其参数的所有必要值。使用按钮 SB1 - SB3 将它们设置为服务模式。要进入此模式，请同时按下这三个按钮。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； 1或10秒。之后，按SB3。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 SA1 - SA4 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。通过SB1或SB2选择符号，按SB3确认选择，指示器上显示IF值，再次按SB1或SB2可更改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 100 Hz。选择的确认与之前的模式类似 - 按 SB3。

之后，指示器上出现“------”符号。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。要进入校准模式，请在这三秒内按下 SB3 按钮。该设计中的校准过程极其简化。为此，只需按 SB1 或 SB2 按钮输入石英一代的真实频率，方法与输入上述中频值相同。该模式下仅指标最低有效位的价格为 1 Hz。设置所需值后，应按 SB3 按钮。

该频率计几乎可以与任何石英谐振器配合使用，但最佳值约为 4 MHz。频率较低时，PIC 控制器的性能会下降，而提高时钟频率会增加电流消耗，但不会带来太大优势。应该记住，在该电路中，石英以并联谐振频率激励，而在家用谐振器上，通常指示串联谐振频率，该频率可能相差几千赫兹。

您可以通过将示例频率计连接到点 XN1 来确定石英谐振器的真实生成频率。此时，电容C8应处于中间位置。测量值四舍五入到最接近的 40 Hz 倍数，例如 4、000、000 等。

校准后，该设备和参考频率计应连接到频率为 20 ... 40 MHz、幅度为 0,2 ... 0,5 V 的信号发生器。最终通过调整来实现频率读数的精确对应电容器C8。如果其变化范围不够，则说明石英的频率输入不正确，应按上述方法进行更改。

微控制器固件

作者：Nikolai Khlyupin (RA4NAL)，Kirov

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