Полезные проекты

April 2, 2012 by admin Комментировать »

В этом разделе мы проанализируем некоторые интересные проекты, которые могут ис пользоваться в радиолюбительской лаборатории. Первый проект, на котором хотелось бы остановиться, – измеритель  частоты. Это устройство обычно выполняется  автономным и тре бует немалых усилий по наладке и настройке. Тем не менее, для измерения  частоты можно использовать параллельный порт персонального компьютера. Единственный внешний ком понент, который может понадобиться, если вы измеряете частоту произвольного  сигнала, – формирователь прямоугольного сигнала, который аппаратно может быть реализован на TTL микросхеме триггера Шмита. Если измеряется частота прямоугольных импульсов, совмести мых по уровню с сигналами TTL логики и имеющих стандартные параметры времени нараста ния и спада сигнала, то никаких внешних элементов вообще не требуется.

Следует сказать, что диапазон измерения частот такого компьютерного  «частотомера» не очень высок – порядка нескольких десятков килогерц. Это обусловлено в первую очередь тем, что минимальный период времени, который можно отслеживать программными  сред ствами в операционных  системах Windows, равен 50 мкс, причем это можно сделать, только написав специальный драйвер, работающий с аппаратными ресурсами системы настолько тесно, насколько  это возможно.

При разработке программной части нашего частотомера мы постараемся извлечь макси

мум из аппаратной части, используя для работы несколько программных потоков.

Вначале остановимся на аппаратной части. Как  уже было сказано, если поступающий в параллельный порт сигнал имеет прямоугольную форму, то никаких  дополнительных компо нентов не требуется. Если же сигнал имеет произвольную форму, то для формирования пря моугольного входного сигнала потребуется простейший триггер Шмита (рис. 3.25).

ПОЛЕЗНЫЕ ПРОЕКТЫ

Рис. 3.28

Окно конструктора  приложения

end;

procedure  TForm1.OnStartClick(Sender:  TObject);

begin

OnStart.Enabled:=  false; OnStop.Enabled:=   true; period:=  UpDown1.Position; timer1.Interval:=  period; timer1.Enabled:=  true;

end;

procedure  TForm1.OnStopClick(Sender:   TObject);

begin

OnStart.Enabled:=  true; OnStop.Enabled:=   false; timer1.Enabled:=  false; end;

procedure  TForm1.Timer1Timer(Sender:  TObject);

begin asm

mov  dx,  378h in    al, dx not  al

out  dx,  al end;

end;

end.

Рис. 3.29

Вид окна приложения простого генератора импульсов

Приложение работает следующим обра зом: в окне редактора следует ввести значе ние периода сигнала  (от 1 до 32000), затем нажать кнопку  Start. Для остановки генера тора импульсов необходимо нажать  кнопку Stop. Окно работающего приложения  проде монстрировано на рис. 3.29.

Проект  намного  более  эффективного  и чуть более сложного генератора прямоуголь ных импульсов, управляемого с параллельно

го порта, реализуется с использованием нескольких микросхем.

Генератор  импульсов  собран  на  популярной  микросхеме  таймера  555.  Особенностью этого генератора является то, что его частотой можно управлять программно, а само устрой ство подсоединяется к параллельному порту персонального компьютера с работающей опе рационной системой Windows 2000/XP/2003/Vista.

Для управления генератором в схеме используется цифровой потенциометр MCP41100 фирмы Microchip Technology Inc. с базовым  сопротивлением, равным 100  K. Схема устрой ства показана  на рис. 3.30.

Рис. 3.30

Схема эффективного генератора  импульсов

Двоичный  код передается  из параллельного  порта ПК на входы CS, SCK и SI микросхемы MCP41100  с использованием протокола SPI. Команды и данные передаются при установке линии CS в низкий  уровень, после чего каждый бит на линии SI запоминается в регистре защелке  цифро аналогового  преобразователя  микросхемы  MCP41100   по  нарастающему фронту сигнала SCK. По завершении  передачи данных сигнал CS должен быть установлен в высокий уровень.

Для лучшего понимания работы микросхемы MCP41100  ее функциональную схему можно  представить  следующим образом  (рис. 3.31):

Подключенная в  соответствии с этой функциональной схемой микросхема будет работать как  потенциометр,  при чем полярность подключения выводов PA0 и PB0 к внешним цепям не имеет значения. В  схеме генератора MCP41100 работает как реостат (рис. 3.32).

В этом случае вывод PW0 подключен к PA0, как показа  но на рисунке, хотя может быть соединен и с PB0. Данный цифровой потенциометр является 8 разрядным,   что  дает

256  возможных  градаций  сопротивления.  Если потенциометр  включен  по схеме реостата, как в нашем генераторе, то его сопротивление вычисляется по следующей формуле:

RAB  = Dn  · RLSB,

где RAB — требуемое сопротивление между точками PA0 и PB0, Dn  — двоичный код для уста новки внутреннего цифро аналогового преобразователя, RLSB — значение (в омах), соответ ствующее младшему значащему разряду цифрового потенциометра. Поскольку микросхема MCP41100 имеет полное сопротивление, равное 100 K, то величина сопротивления на один бит равна 100000/256 = 390.625 Ом. Например,  для того чтобы получить значение сопро тивления, равное 10 K, необходимо задать Dn, равное 10000/390.625.

Частота F генератора  на 555  таймере применительно  к принципиальной схеме на рис. 3.30

рассчитывается по формуле:

Рис. 3.31

Схема работы цифрового потенциометра

Рис. 3.32

Включение цифрового потенциометра

по схеме реостата

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОРТ В ЛАБОРАТОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ

F = 1.44/Cx · (R1  + RAB  + R2).

После окончательного преобразования  имеем: F = 1.44/Cx · (R1  + R2  + Dn  · RLSB).

Таким образом, при фиксированных значениях Cx, R1, R2  и RAB частоту генерации можно

устанавливать с помощью двоичного кода Dn, записываемого в регистр защелку цифро ана

логового преобразователя микросхемы MCP41100.

Двоичный код задается следующим образом: вначале микросхеме нужно послать 8 раз рядную команду, затем собственно сам 8 разрядный код. Подробно логика работы микросхе мы MCP41100 описана в документации фирмы Microchip Corp.

Работоспособность данной схемы была проверена  при трех различных значениях емко стей Cx: 1000  pF, 10000  pF и 100000  pF. Программное  обеспечение рассчитано для фиксиро ванных значений сопротивлений R1 и R2, указанных на схеме, при различных значениях емко сти Cx (см. рис. 3.30), при этом частота генерации может изменяться в широком диапазоне частот от десятков  герц  до десятков  килогерц.  Хочу подчеркнуть, что программа  работает с базовым  портом 0x378  параллельного  интерфейса (устанавливается  в BIOS по умолчанию). Тем не менее, лучше проверить  базовый  адрес параллельного порта перед запуском про граммы.

Рис. 3.33

Вид окна работающего приложения

Окно   работающего   приложения   показано    на рис. 3.33.

Как  видно из рис. 3.33,  для установки требуемой частоты необходимо задать емкость конденсатора Cx в пикофарадах и значение частоты в герцах.

Несколько слов о конструкции генератора. В каче стве микросхемы  таймера 555  можно  использовать любое устройство из этой серии из имеющихся на рын ке.  Для повышения  стабильности частоты резисторы R1  и  R2  должны  иметь  минимальные  погрешности,

а конденсатор Cx желательно выбрать пленочного или металлопленочного типа. Для соедине ния устройства с параллельным портом ПК желательно использовать  плоский кабель длиной не более 30 см. Если же необходим более длинный кабель, то следует применить  буферные усилители/формирователи  сигналов. Все соединения на плате преобразователя  необходимо выполнить проводниками  минимальной  длины и использовать  для питания источник с мини мальными пульсациями, либо предусмотреть варианты фильтрации помех по шине питания.

Детальное описание  микросхемы  MCP41100  можно  найти на сайте www.microchip.com  фирмы Microchip  Technology Inc.

Источник:  Магда Ю. С. Компьютер  в домашней лаборатории.  – М.: ДМК Пресс, 2008. – 200 с.: ил.

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