Главная » Измерения
Призовой фонд
на январь 2017 г.
1. 1000 руб.
Radio-Sale
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 600 руб.
От пользователей
4. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник

Похожие статьи:


Генератор-частотомер на MSP430

Хочу предложить несложный, но очень полезный в радиолюбительской практике прибор. Он сочетает в себе генератор и частотомер.

Прибор имеет следующие характеристики:

Генератор:
генерируемая частота в низкочастотном диапазоне 0-15000 Гц с дискретностью 0.0005 Гц
генерируемая частота в высокочастотном диапазоне 0-4000000 Гц с дискретностью 0.03 Гц
амплитуда выходного сигнала 3В
Максимальный выходной ток 300мА
форма сигнала: синус треугольник меандр.

Частотомер:
измеряемый диапазон 0.01Гц-25МГц.
точность измерения в диапазоне 1Гц-1МГц 0.01Гц
точность измерения в диапазоне 1МГц-25МГц 1Гц
чувствительность не хуже 500мВ

экр1_300x236.jpgэкр5_300x234.jpg

экр2_300x231.jpgэкр3_300x238.jpg

экр4_300x231.jpg

В качестве ядра прибора выступает микроконтроллер MSP430F147 (может быть без проблем и изменения кода заменен на любой из следующих микроконтроллеров MSP430F133 MSP430F135 MSP430F148 MSP430F149). В качестве экрана используется экран от Nokia 1202 с программной реализацией интерфейса SPI. В роли генератора используется широко известный генератор прямого цифрового синтеза AD9833 от Analog Device. Контроллер использует два источника тактирования: от высокочастотного кварца на 8МГц и часового кварца 32768Гц. Благодаря возможности буферизирования тактовых частот на ногах ввода-вывода появляется возможность переключения тактовой частоты генератора AD9833, что позволяет получить низкочастотный генератор в высокой разрешающей способностью, так и высокочастотный генератор. Для увеличения выходной мощности генератора и увеличения амплитуды выходного сигнала используется операционный усилитель AD8397. Схема устройства приведена на рисунке.

Схема прибора

Частотомер до 1МГц выполнен на хорошо себя зарекомендовавшем принципе временных ворот в котором начало и конец временных ворот формируются фронтами измеряемого сигнала. Точность в этом случае определяется точностью тактовой частоты. Наличие асинхронного таймера в контроллере позволяет измерять частоты выше тактовой. Хотя в даташите на микроконтроллер и указана максимальная частота на входе INCLK таймера 10МГц это дает основание предположить, что частота на входной ноге INCLK может быть асинхронна и выше тактовой. Дальнейшая проверка это подтвердила. Если в методе временных ворот частота оказалась выше 1МГЦ, то частотомер автоматически переключается на метод подсчета измеряемых импульсов за 1с. На экране это видно по обнуленным разрядам измеряемой частоты после запятой.

На рисунке показан принцип измерения частоты методом временных ворот формируемых входной частотой.

теория.jpg
В микроконтроллере настраиваются два таймера. Один тактируется от высокочастотного кварца 8МГц, а второй тактируется от внешнего входа INCLK. Оба находятся в режиме стоп.
На первом этапе программа стоит пока на ножке INCLK высокий уровень. На втором этапе как только он сменяется низким уровнем то программ опять останавливается до появления фронта сигнала. (это необходимо для исключения ошибочного измерения в случае начала измерения например в середине входного импульса, таким образом захватывается именно фронт).После этого на третьем этапе включаются оба таймера в режиме счета с прерыванием. В прерываниях инкрементируются переменные для расширения разрядности счетчиков. После включения таймеров стартует задержка на 1 секунду. (величина задержки не критична, но естественно влияет на точность измерения)
После окончания задержки на этапе четыре и пять повторяется процедура ожидания фронта измеряемого сигнала. При его обнаружении счетчики переводятся в режим стоп. Измеряемая частота находится по формуле число импульсов измеряемой частоты*тактовую частоту/число импульсов тактовой частоты насчитанных за время задержки. Так как мы ловили фронты входного измеряемого сигнала то их число за период измерения всегда целое, а точность определяется точностью тактовой частоты. Этот принцип позволяет мерить как низкочастотные так и высокочастотные сигналы.

Захватывать фронт входного сигнала можно несколькими способами:
1. Использовать прерывание по фронту входного сигнала и в прерывании стартовать и останавливать таймеры. Погрешность вноситься за счет того что требуется время на вход в прерывание. Так же возможна ситуация, что прерывание вызовется в момент переполнения счетчика таймера измеряемой частоты, что также приведет к дополнительной ошибке измерения.
2. Использовать режим захвата при котором фронт входного сигнала приводит к захвату текущего значения таймера, переносу его в регистр захвата и вызову прерывания. Ошибка измерения может быть вызвана теми же причинами, что и в пункте 1.
3. Программный опрос входного сигнала на предмет обнаружения фронта.
В процессе реализации прибора были опробованы все три метода и наибольшую точность показал метод номер 3.

В качестве входного каскада используется транзисторный каскад, лучше я ни чего не придумал и это открывает простор для творчества желающим улучшить конструкцию.Более того с одного из входом измеряемая частота идет резистор в 100 Ом на вход контроллера, для подачи измеряемой частоты ТТЛ уровня.

Так как в коде присутствуют два зацикливающихся участка кода ожидающих входного сигнала, то обработка кнопок вынесена в прерывания. Таким образом сохраняется возможность управления устройством при отсутствии входного сигнала.

В качестве разъема входа в частотомер применен джек с переключающимися входами. При неиспользуемом входе частотомера его вход подключен к выходу генератора.

Управление прибором осуществляется от четырех кнопок. Кнопки <- и -> осуществляют передвижение курсора по экрану. Кнопки вверх и вниз осуществляют изменение соответствующей позиции на которой установлен курсор. Текущий элемент выделяется инвертированным цветом. Частотный диапазон генератора переключается когда курсор стоит на символе LF (в случае низкочастотного генератора) или меняется на HF (в случае высокочастотного сигнала). Форма генерируемого сигнала меняется при нахождении курсора на символе меандра вверху справа (меняется на символ синуса или треугольника). Важно помнить, что хотя все позиции в выбираемой частоте генератора являются числами от 0 до 9, частота в режиме низкой частоты не может превышать 15кГц и 4МГц в режиме высокой частоты, что определяется требованиями генератора AD9833.

Фото прибора

Настройка прибора заключается в следующем:
Так как величина частоты генератора AD9833 рассчитывается относительно тактовой и точность измерения частотомера тоже зависит от тактовой частоты, то необходимо измерить частоту высшего высокочастотного кварца и низкочастотного кварца на любом частотомере. Частоту можно взять с ножки тактирования генератора AD9833 в режиме генератора HF и LF. Эти частоты необходимо записать в программе.

Важно в опциях проекта IAR при компилировании выставить следующие настройки оптимизации

настр_о�
Также требуется настройка переменными резисторами величины смещения входа операционного усилителя и коэффициента усиления. Для регулировки необходимо подключить выход генератора к осциллографу и наблюдая форму выходного сигнала генератора в режиме синусоиды, отрегулировать максимальную амплитуду выходного сигнала при отсутствии искажения его формы (обрезание верхней или нижней полуволны).  Выходной сигнал смещен относительно 0 на 1.5В вверх.

Плата на одностороннем текстолите. Плата для экрана тоже и распаяна на шлейф экрана.

плата nokia12

плата.jpg

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
МК MSP430
MSP430F135
1 MSP430F133, MSP430F147, MSP430F148, MSP430F149Поиск в FivelВ блокнот
Генератор прямого цифрового синтезаAD98331 Поиск в FivelВ блокнот
Операционный усилительAD83971 Поиск в FivelВ блокнот
Биполярный транзистор
BFR93A
1 Поиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор1000 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор10 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор10 нФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор10 пФ5 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
10 кОм
5 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
470 Ом
2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
22 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
100 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
2.8 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
15 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
28 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
X1 Часовой кварц32768Гц1 Поиск в FivelВ блокнот
X2 Кварц8 МГц1 Поиск в FivelВ блокнот
LCD-дисплейNokia 12021 Поиск в FivelВ блокнот
Кнопка тактовая4 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (9) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Максим #
Укажите выходную характеристику сигнал/шум. Нужно для УНЧ. Думаю, собирать ли?
Ответить
0

[Автор]
tvilsa #
Смотрите характеристики AD9833 и учтите, что у меня в схеме нет фильтрации тактовой частоты (что рекомендовано AD), просто надобности нет, в основном меандр используется.
Ответить
0
Максим #
Не совсем радует, для аудио не годится...
Ответить
0

[Автор]
tvilsa #
Почему не годиться? Поставьте простейший RC фильтр на выходе AD9833 и используйте только диапазон HF.
Ответить
0
Максим #
Конструкция хорошая, но вот дисплей бы любой другой использовать, не ТЛФ.
Ответить
0

[Автор]
tvilsa #
Так исходники я приложил. Перепиши под любой понравившийся тебе дисплей. Ноги аппаратного spi свободны. Можно и на софтовом сделать. В общем простор для творчества. Ну или пришлите мне дисплей на котором вам хотелось бы сделать, тогда я перепишу под него
Ответить
0
Николай #
Здравствуйте.
1. Можно ли в Вашем приборе применить дисплей LS020 от мобильника СИМЕНС СХ65? Есть несколько штук, хотелось бы их применить. Если нужно, вышлю и сам дисплей.
2. Можно ли увеличить размер цифр на дисплее, чтобы видеть их с большего расстояния?
Прикрепленный файл: Дисплей 1.gif
Ответить
0
Николай #
Добавляю обратную сторону дисплея с ногами
Прикрепленный файл: Дисплей.jpg
Ответить
0
valeon #
msp430f1491 подойдёт?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

UNI-T UT-61A
UNI-T UT-61A
Конструктор - темброблок на LM1036 Осциллограф DSO138
вверх