Универсальная цифровая шкала-частотомер NM8051

December 4, 2010 by admin Комментировать »

В этой статье речь пойдет об универсальной цифровой шкапе-час­тотомере. Устройство многофункционально и позволяет организовать небольшой измерительный комплекс. В базовой комплектации прибор способен измерять частоту до 1,5 МГц, а с дополнительным активным щупом NM8051/1 – до 1,3 ГГц. На базе этого устройства можно сделать цифровую шкалу для радиостанции или радиоприемника, поскольку при­бор позволяет вводить поправочный коэффициент для суммирования (вычитания) с текущими показаниями (например, для учета значения промежуточной частоты и т. п.).

Небольшие размеры, широкий диапазон питающих напряжений, малое потребление тока, высокие эксплуатационные характеристики, функциональность, надежность, простота в изготовлении и настройке, низкая стоимость делают это устройство крайне привлекательным. Со­брать цифровую шкалу-частотомер можно из набора МАСТЕР КИТ NM8051.

Отличительной особенностью частотомера является автоматичес­ки изменяемое время счёта. При быстрой перестройке частоты время счёта составляет 0,1 сек. (прибор отображает информацию с частотой 1 раз в 0,1 сек. с точностью 10 Гц), а при фиксации измеряемой частоты -1 сек. (прибор отображает инфор­мацию с частотой 1 раз в секунду с точностью 1 Гц). Подобный алгоритм работы повышает наглядность и удобство снятия показаний при на­стройке радиосистем различного класса сложности.

Устройство можно использо­вать как цифровую шкалу для радио­приёмников и передатчиков, постро­енных по супергетеродинной схеме: в частотомере предусмотрена воз­можность суммирования (вычитания) с показаниями прибора при помо­щи изменяемой числовой константы. Константа и еезнак вводятся при помощи клавиш управления и сохраняются в энергонезависимой памя­ти микроконтроллера.

В базовой конфигурации устройство позволяет измерять часто­ты до 1,5 МГц амплитудой не менее 150.. .200 мВ. Максимальное зна­чение константы суммирования (вычитания) с показаниями составля­ет 9 999 999.

Технические характеристики

Напряжение питания, В…………………………………………………………. 9…25

Ток потребления, мА………………………………………………………………. 100

Максимальная измеряемая частота, МГц………………………………………. 1,5

Входная чувствительность, В……………………………………………………… 0,2

Размеры печатной платы, мм………………………………………………….. 84×42

Принципиальная электрическая схема цифровой шкалы-частото- мера показана на рис. 1.

Перечень элементов приведен в табл. 1.


Табл. 1. Перечень элементов

Позиция

Наименование

Примечание

Кол-во

С1, С4, С12, С13

0,1 МКФ

Обозначение 104

4

С2

10 мкФ/16…50 В

(0407)

1

СЗ, С8

1000 мкФ/25 В

(1021)

2

С5

1000 пФ

Обозначение 102

1

С6

10 ПФ…12 пФ

Обозначение 100,10 или 10 р

1

С7

47 мкФ/16…50 В

(0512)

1

С9

30 пФ

Обозначение 300,30 или 30 р

1

СЮ

4,8…20 пФ

Подстроечный конденсатор CTC-05-20RA, синяя точка

1

С11

68 пФ

Обозначение 680,68 или 68’р

1

DA1

7805

Интегральный стабилизатор напряжения на 5 В, Т0-220

1

DA2

LM311

Компаратор, DIP-8

1

DD1

AT90S2313

Микроконтроллер с программой, DIP-20

1

DD2

74НС164

8-разрядный сдвиговый регистр, DIP-14

1

HG1

АЛС-318А

9-сегментный светодиодный индикатор

1

R1, R3

100 Ом

Коричневый, черный, коричневый

2

R2, R8…R10

4,7 кОм

Жёлтый, фиолетовый, красный

4

R4, R5, R7

10 кОм

Коричневый, черный, оранжевый

3

R6

1 МОм

Коричневый, черный, зеленый

1

R11…R18

330 Ом

Оранжевый, оранжевый, коричневый

8

SW1

 

Переключатель движковый угловой

1

ТА1, ТА2

 

Кнопка тактовая угловая

2

VD1

DB107

Диодный мост

1

VD2

1N4148

Диод

1

ХР1

 

Разъем питания 01,3 мм

1

ХР2

 

Разъем интерфейсный, 5-контактный

1

ZQ1

4,0 МГц

Кварцевый резонатор

1

 

А8051

Печатная плата 84×42 мм

1

Устройство выполнено на основе микроконтроллера AT90S2313 фирмы ATMEL (DD1) с прошитым программным обеспечением обработ-

ки сигналов управления и индикации, 8-разрядного сдвигового регистра 74НС164 (аналог ИР8) (DD2), выполняющего роль расширителя портов микроконтроллера, входного компаратора, выполненного на ИМС LM311 (DA2), и цепи питания микросхем/индикатора (С1, СЗ, С12, С13, VD1, DA1). Диодный мост VD1 защищает схему от возможной переполюсов- ки проводов при подключении источника питания и в то же время может работать как выпрямитель при запитке устройства напрямую от силово­го трансформатора.

Подстроечным конденсатором СЮ осуществляется точная настрой­ка частотомера по эталонному генератору.

Напряжение питания подключается к разъему ХР1.

Внешние щупы и дополнительные устройства подключаются к ин­терфейсному разъему ХР2 согласно табл. 2.

Табл. 2

Название

Назначение

IN

Вход частотомера, подключается источник сигнала

+Vcc

Напряжение +5 В, от DA2

SCL

Шина 12С, CLOCK

SDA

Шина I2C, DATA

GND

Земля, общий провод

Разъем ХРЗ дублирует ХР2.

Разъем ХР4 зарезервирован для работы с ПО последующих вер­сий, он дублирует кнопки ТА1 и ТА2.

Разъем ХР5 предназначен для подключения светодиодного инди­катора АЛС-318А.

На плате предусмотрено место под установку 6-контактного разъе­ма программирования контроллера через SPI-интерфейс.

При включении устройства на экране высвечивается номер ПО. Набор комплектуется микросхемой микроконтроллера с прошитым про­граммным обеспечением версии NM8051.3.

При быстрой перестройке измеряемой частоты показания прибора для наглядности и удобства снятия обновляются с частотой 1 раз в 0,1 сек., обеспечивая при этом точность 10 Гц. При фиксации измеряемой частоты устройство автоматически переходит в режим измерения с ча­стотой обновления показаний 1 раз в секунду с точностью 1 Гц.

В программе предусмотрена установка числовой константы, кото­рая будет вычитаться или суммироваться с текущими показаниями при­бора. При нажатии на кнопку ТА2 на индикаторе высвечивается текущее значение константы. При нажатии на кнопку ТА1 происходит переход уст­ройства в режим установки значения константы. При повторном нажатии на ТА1 осуществляется выбор текущего устанавливаемого разряда в кон­станте (подсвечивается точкой), а кнопкой ТА2 – выбор значения разряда константы в диапазоне 0…9. В последнем разряде устанавливается ре­жим суммирования (в разряде нет индикации) / вычитания (знак"-") кон­станты с показаниями. Выход из режима установки происходит при нажа­тии на ТА2 после установки режима суммирования/вычитания. Значение константы сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера и остаётся неизменным при отключении источника питания.

Для индикации реального значения частоты необходимо установить значение константы, равное 0.

При первом включении устройства необходимо сразу выставить значение константы, в противном случае прибор функционировать не будет.

Устройство поддерживает "горячее" подключение активного щупа NM8051/1, обеспечивающего деление входной частоты на 1000 и рабо­тающего в диапазоне частот 1 МГц… 1,3 ГГц. При подключении щупа частотомер автоматически опознает его, программирует микросхему делителя и корректирует показания. Текущие показания прибора нужно в уме умножать на 10ОО. При отключении щупа устройство переходит в обычный режим работы.

Внешний вид устройства показан на рис. 2, печатная плата – на рис. 3, расположение элементов – на рис. 4.

Рис. 2. Внешний вид цифровой шкалы-частотомера

Конструктивно частотомер выполнен на печатной плате из фольги- рованного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает установку платы в стандартный корпус ВОХ-М32, входящий в комплект, для этого на плате предусмотрены два монтажных отверстия диаметром 3 мм.

Заключение

Чтобы сэкономить время и избавить вас от рутинной работы по поиску необходимых компонентов и изготовлению печатных плат, МАС­ТЕР КИТ предлагает набор NM8051. Набор состоит из заводской печат­ной платы, всех необходимых компонентов и инструкции по сборке и эксплуатации.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты