PIC16C84 微控制器上的板载转速计。方案、说明

PIC16C84 微控制器上的板载转速计。无线电电子电气工程百科全书

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《Radio》杂志描述了许多用于测量内燃机曲轴速度的设备（模拟和数字）。呈现在您面前的带有准模拟刻度的数字转速表在设计上明显比其他类似的转速表简单，同时具有更好的精度特性。作者使用现代 PIC16C84 微控制器能够取得如此高的结果。转速表的设计使得在驾驶时和在车库中调整发动机时使用同样方便。

当驾驶没有内置转速表的汽车时，电子转速表用于监测发动机转速。它们根据各种方案制成，以数字方式或以 LED 刻度的形式显示测量的旋转速度 [1]。秤仪器更方便，但由于秤元件数量有限，精确度较低。基于脉冲序列的电路处理，此类设备对脉冲的定时参数非常敏感，这表现在温度变化和刻度闪烁时读数不稳定。这本质上限制了电子刻度转速计的应用范围，仅用于指示转速，因为它不允许以必要的精度记录读数，例如用于调整化油器或诊断发动机。

PIC16C84 微控制器上的板载转速计

使用软件处理速度传感器的脉冲，可以将刻度的便利性和读数的高精度结合起来，将发动机轴速度指示器变成真正的测量设备。为此，Microchip Technology Inc. 的可编程外围微控制器最合适。（美国），具有高速和港口负载能力。

下面描述的转速计使用 PIC16C84 微控制器，读者已经从出版物 [2] 中熟悉了该微控制器。其特点是具有容量为 1K（分别为 14 位和 64 字节）的可编程存储器件，具有电气编程和信息擦除 (EEPROM) 功能。这使得无需外部存储器即可实现，并显着简化了器件。制造容易，工作可靠，无需调整。

在图中。图1示出了电子转速表的外观。它配备有两个 LED 刻度，可以以两种模式运行：指示和测量。显示模式下，整个速度范围为0至6000分钟^-1 分为 12 个部分 - 形成分辨率为 500 分钟的概览范围的分区^-1。在测量模式下，设备的运行范围为 300 至 3000 分钟^-1 复习量表的分辨率为250分钟^-1.

PIC16C84 微控制器上的板载转速计

与概览模式一起，此模式下可工作 0...200 分钟的扩展范围^-1。它由四个 LED 组成，因此分辨率为 50 分钟。^-1.

频率值 n 通过两个分量相加计算得出：n = 250N₀ + 50N_p，其中 N₀ 和N_p - 分别是概览刻度和扩展刻度的发光元件数量。

测量误差等于扩展刻度的分度值，即50分钟^-1，对于解决实际问题来说已经足够了。

转速表的工作原理是直接测量从断路器触点获取的脉冲的重复周期，然后计算发动机轴转速并以离散刻度显示结果。在这种情况下，时间间隔的测量是通过对校准时间间隔进行计数来实现的 - 离散时间间隔，由时钟脉冲以编程方式生成。平均间隔为 10 个周期。

在图中。图2显示了转速表的电气原理图。它由中央处理器、输入整形器、指示单元和电源组成。

中央处理器是在微控制器DD1上制作的。它有两个端口：A 有 0 个引脚，B 有 3 个引脚，可以通过软件配置为信息输入和输出。输入RA2-RA5、RB0-RB1配置为信息输出，RB4和RB6配置为输入，RA7、RB1和RB2不使用。中央处理器由内置时钟发生器提供时钟，其频率由 ZQ1 石英谐振器设置。当 MCL 输入处的 R3C1 电路打开电源时，处理器会复位。电阻R1用于限制该输入的电流，二极管VDXNUMX用于在电源关闭时对电容器CXNUMX快速放电。

输入整形器根据[2.1]中的方案组装在DD3.1元件和DD3触发器上，并在VT1晶体管上辅以前置放大器。该晶体管的基极电路包含提高输入驱动器抗噪能力的元件[4]。

脉冲从整形器的输出馈送到执行缓冲器功能的元件 DD2.2 的输入，以及由二分频器包括的 D 触发器 DD3.2 的输入。在该触发器的输出处，形成“曲折”类型的脉冲序列，其重复率是输入的一半。

缓冲元件DD2.2设计用于连接其他汽车电子设备（例如点火装置）。该元件的输出还用于控制输入驱动器的操作。 DD2.2 元件输出端的脉冲重复率等于火花频率。元件DD2.2和触发器DD3.2是可选的，它们只是为设备的技术解决方案增加了额外的灵活性。

生成的脉冲序列被发送到DD0处理器的RB1输入，DD1处理器根据内置程序使用中断对其进行处理。所需的测量类型由拨动开关 SA1 选择，这会改变处理器的输入模式 RBXNUMX。

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指示单元由两个LED刻度HL1-HL4和HL5-HL17以及解码器DD4、DD5组成。复习量表由 LED HL6-HL17 组成，它们连接到解码器的输出，组装在代码转换器 DD4 和 DD5 上 [5]。在来自 DD1 处理器端口 A 的解码器输入处，接收到带有速度值二进制代码的信号，该信号会激活相应数量的秤 LED。 HL5 LED 指示设备已开启，因为它的发光对应于解码器输入处的零代码。

第二个刻度——拉伸——由LED HL1-HL4形成，它们通过限流电阻R2-R5连接到处理器的引脚RB5-RB8。

该设备由车辆的 2 伏车载网络供电。通过SA15电源开关和R7C1输入滤波器，将直流电压提供给DA5稳定器，从DAXNUMX稳定器的输出向设备的所有组件提供XNUMXV电压。

使用编程器将加工程序输入到处理器的存储器中；大约需要 400 字节（见表）。

转速计的细节，除了 LED、拨动开关和 DA1 稳定器外，均安装在印刷电路板上，其图纸如图 3 所示。 XNUMX.

芯片稳定器DA1安装在冷却面为25cm的散热器上²。笔者使用的稳定器有一个完全绝缘的塑料外壳。如果使用国产稳定器KR142EN5A（或KR142EN5V），最好通过绝缘垫片安装在散热器上。

转速表显示屏是设备的前面板，安装在 KIPM11 系列 LED 上。这里还安装了两个拨动开关 SA1 和 SA2 - 任何微型开关都可以。

石英谐振器 ZQ1 的频率决定了程序中的设置，因此考虑到处理器预分频器，时间离散值位于 20...160 μs 的范围内。较高的频率值会导致处理器计数器溢出，较低的频率值会降低设备的分辨率。实际上，可以使用频率高达 4 MHz 的谐振器，最好是在带有引线的金属外壳中（例如 RK-374）。谐振器通过电线支架固定在电路板上，两端焊接到两个孔 A 中。

板上的两组触点（用数字1-4表示）必须分别用一束四根导线连接。

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PIC16C84-04/P 控制器可以替换为 PIC16C84-10/P，并使用频率高达 10 MHz 的石英谐振器。也可以使用更实惠的PIC16F84微控制器，它与PIC16C84的不同之处在于程序存储器（闪存）的类型。值得注意的是，该微电路的工作温度范围为0至+70°C。如果需要在零度以下的温度下使用转速计，最好使用名称中带有字母 I 的控制器（对应于温度范围 -40...+85°C）。

晶体管VT1可以是静态电流传输系数至少为100的任何低功率硅npn结构。

文学

Lomakin L. 驾驶电子设备（带注释的索引）。 - 广播，1996 年，第 9 期，第 55 页56、XNUMX。
Ganzhenko D.、Kabakov E.、Korshun I. PIC 及其应用。 - 广播，1995 年，第 10 期，第 47 页49-XNUMX。
Biryukov S. 接触“反弹”冲动的抑制。 - 广播，1996 年，第 8 期，第 47 页51、XNUMX。
Maslov A. 准模拟转速表的现代化。 - 广播，1993 年，第 9 期，第 36 页37、XNUMX。
Chudnov V. 转速表中的线性刻度。 - 广播，1993 年，第 3 期，第 13 页XNUMX.

出版：cxem.net

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