Доброго времени суток!

В скобках написаны шестнадцатеричные представления чисел.

Наконец-то я созрел до написания следующего поста.
Сегодня я попробую написать генератор импульсов. Да не просто в лоб банальным переключением состояния каждой ножки через определенное время, а «красиво», т.е. через прерывания. В качестве источника прерывания будем использовать переполнение таймера TMR0.

Начинаем разбор полетов

Ща попробуем понять, что же такое этот за загадочный таймер TMR0 .

А таймер этот банально считает количество пришедших импульсов. Причем источником импульса может быть как некое внешнее какое-то устройство, так и внутренний генератор. Выбор источника импульса осуществляется одним битиком регистра OPTION_REG . А именно пятым битом, T0CS.


Прерывается он тоже вроде понятно. Пришел импульс, значение в регистре инкрементировалось (увеличилось на единицу). И так пока таймер не переполнится. Переполнение обусловлено разрядностью контроллера. Наш контроллер аж 8ми разрядный. А в 8 разрядах можно хранить числа в диапазоне 0..255 включительно (итого 256). А значит, переполнение произойдет, когда в счетчике/таймере будет лежать уже число 255, к которому контроллер будет пытаться прибавить еще единицу. И вот тут-то начнутся всякие чудеса. Значение в регистре счетчика станет равном 0(0x00), а контроллер начнет обработку прерываний, при этом подняв флаг появления этого прерывания.

Вроде разобрались. Теперь как бы нам сделать из него генератор импульсов? Да проще пареной репы. Суть в том, что в регистр TMR0 можно записать число. И он будет инкрементироваться не с нуля, а именно с этого числа. Таким образом, нужно всего-лишь подобрать (ну или посчитать) какое число нам нужно поместить в регистр TMR0, чтобы сделать нужную длительность импульса.

Я тут попытался изобразить некоторое подобие блок схемы, но скачал шибко сложную программулину, а времени разбираться с ней особо не было. Хотя получилось, как по мне, понятно довольно. Смотрим:

Где не показаны стрелочки между блоками, значит они идут друг за другом.
Код получился совсем небольшой, смотрим. Комментировал по максимуму:

Вот собственно и все 🙂 а работает оно вот так.

Измерительные генераторы, в которых требуемое значение частоты устанавливают с помощью клавиатуры, читателям журнала известны (см., например, статью Пискаева А. "Частотомер-генератор-часы" в "Радио", 2002, № 7, с. 31, 32). Как правило, эти приборы выполнены на микроконтроллере, диапазон генерируемых частот ограничен несколькими мегагерцами, а получение точного значения частоты невозможно. Описываемый в статье генератор тоже содержит микроконтроллер, но использован он только для управления специализированной микросхемой — синтезатором частоты AD9850. Применение этой микросхемы позволило расширить диапазон генерируемых частот от долей герца до 60 МГц, в пределах которого можно получить любое значение частоты с точностью 1 Гц.

Предлагаемый генератор выполнен на базе микросхемы AD9850 фирмы Analog Devices, представляющей собой полный DDS (Direct Digital Synthesis) синтезатор частоты с встроенным компаратором. Такие синтезаторы уникальны своей точностью, практически не подвержены температурному дрейфу и старению (единственным элементом, который обладает свойственной аналоговым устройствам нестабильностью, является цифроаналоговый преобразователь). Благодаря высоким техническим характеристикам DDS синтезаторы в последнее время вытесняют обычные аналоговые синтезаторы частоты. Их основ-ное преимущество — очень высокое разрешение по частоте и фазе, управление которыми осуществляется в цифровом виде. Цифровой интерфейс позволяет легко реализовать микро-контроллерное управление. С более подробным описанием принципов прямого цифрового синтеза частоты можно познакомиться, например, в .

Рис.1

Структурная схема синтезатора AD9850 изображена на рис. 1. Его основа — аккумулятор фазы, формирующий код мгновенной фазы выходного сигнала. Этот код преобразуется в цифровое значение синусоидального сигнала, который с помощью ЦАП пре-вращается в аналоговый и подвергается фильтрации. Компаратор позволяет получить выходной сигнал прямоугольной формы. Его частота fout (в герцах) определяется формулой f out = A fin /232, где f m — тактовая частота, Гц; А — 32-битное значение кода частоты. Мак-симальное значение f^ не может превосходить половины тактовой частоты.

Основные технические характеристики AD 9850 (при напряжении питания 5В)

Частота тактового генератора 1…125

Максимальный потребляемый ток (при f in =125 Мгц), мА 95

Число разрядов ЦАП 10

Максимальный выходной ток ЦАП (при R set =3,9 кОм), мА 10,24

Максимальная интегральная нелинейность ЦАП, МЗР 1

Напряжение на выходе компаратора, В:

минимальное высокого уровня 4,8

максимальное низкого уровня 0,4

Для загрузки данных в микросхеме AD9850 предусмотрены параллельный и последовательный интерфейсы. В последнем случае данные (слово длиной 40 бит) вводят через ее вход D7. Каждый бит данных сопровождают импульсом положительной полярности на входе синхронизации W_CLK. После загрузки управляющего слова по импульсу положительной полярности на входе FQJJD происходит замена параметров генерации новыми. Назначение битов управляющего слова приведено в табл. 1.

Принципиальная схема генератора изображена на рис. 2. Управляет синтезатором DD2 микроконтроллер DD1.

Он опрашивает клавиатуру SB1—SB16, выводит информацию на ЖК индикатор HG1, вычисляет значение кода частоты и передает его по последовательному интерфейсу в синтезатор DD2. Звукоизлучатель НА1 служит для подтверждения нажатия кнопок клавиатуры. Микросхема AD9850 (DD2) использована в стандартном включении. На выходе ее ЦАПа включен фильтр Z1. После фильтра сигнал синусоидальной формы подается на гнездо XW2 и на вход компаратора микросхемы DD2 (вывод 16). С выхода последнего сигнал прямоугольной формы поступает на гнездо XW1. В качестве тактового генератора для DDS применен кварцевый генератор G1. Подстроечным резистором R7 регулируют контрастность изображения на индикаторе HG1.

После сброса микроконтроллера производится настройка ЖК индикатора HG1 на режим обмена по шине 4 бита, что необходимо для уменьшения числа линий ввода/вывода, требуемых для записи информации.

Управляют генератором с помощью клавиатуры, состоящей из кнопок SB1—SB16. Поскольку все линии порта В, являющиеся входными, подключены к источнику питания через резисторы, необходимости во внешних резисторах, "подтягивающих" порты RB4 -RB7 к линии питания, нет. Резисторы R3—R6 защищают выходы микроконтроллера от перегрузки при случайном нажатии нескольких кнопок одновременно.
Требуемую частоту устанавливают с клавиатуры. Для этого, нажимая на кнопки с соответствующими цифрами, вводят нужное значение (в герцах) и нажимают кнопку "*". Если частота не превышает максимально допустимой, на индикаторе на короткое время появляется сообщение "ОК" и генератор переходит в рабочий режим, а еслипревышает, — сообщение "Error". В этом случае нужно нажать кнопку "С" ("Сброс") и заново набрать правильное значение. Точно так же поступают и при ошибке в процессе ввода частоты. Двукратное нажатие этой кнопки переводит прибор в рабочий режим с установленным ранее значением частоты.

В рабочем режиме в крайнем правом знакоместе индикатора мигает символ звездочки. Если текущее значение частоты введено с внешнего блока управления (например, с компьютера), то чтобы вернуться к частоте, отображаемой на индикаторе, достаточно нажать кнопку "*".
Кнопки "U" (Up — вверх) и "D" (Down — вниз) позволяют ступенчато изменять выходную частоту генератора, соответственно увеличивая или уменьшая значение десятичного разряда на единицу. Требуемый десятичный разряд выбирают, перемещая курсор кнопками "L" (Left — влево) и "R" (Right — вправо).
При нажатии кнопки "*" значение частоты и позиция курсора сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера, благодаря чему при следующем включении питания прерванный режим работы автоматически восстанавливается.

Поскольку вычислительные способности микроконтроллера ограничены, значение выходной частоты выставляется с точностью около 1 Гц, что достаточно для большинства случаев. Чтобы в полной мере реализовать возможности синтезатора, им можно управлять с помощью ПК. Для этого генератор необходимо доработать, дополнив его узлом, схема которого показана на рис. 3. ПК (или иное управляющее устройство) подключают к розетке
XS1. При низком логическом уровне на адресных входах А мультиплексоры микросхемы DD3 подключают входы управления синтезатором к микроконтроллеру DD1, а при высоком — к внешнему устройству. Сигналы управления поступают через контакт "ENABLE" розетки XS1. Резистор R19 обеспечивает низкий логический уровень на адресных входах DD3 при неподключенном устройстве управления.
Генератор собран и испытан на макетной плате. Если не удастся приобрести плату под корпус SSOP для микросхемы DD2, можно использовать для подключения ее выводов к соответствующим контактным площадкам короткие (длиной 10 15 мм) отрезки луженого провода диаметром 0,2 мм. Выводы 1,2,5,10,19, 24, 26, 27, 28 соединяют с общим проводом одним отрезком большей длины.
ЖК индикатор HG1 - 1ТМ1601 (16-символьный однострочный с встроенным контроллером). НА1 — любой пьезоэлектрический излучатель звука с встроенным генератором, рассчитанный на напряжение 5 В. В качестве тактового генератора (G1) можно использовать микросборку кварцевого генератора на частоту до 125 МГц, допустимо применение подобного узла с кварцевой стабилизацией и на дискретных элементах.
Управляющая программа микроконтроллера зависит от частоты тактового генератора.
При программировании микроконтроллера в конфигурационном слове устанавливают следующие значения битов: тип генератора (OSC) — RC. сторожевой таймер (WDT) — выключен, задержка после включения питания (PWRTE) — разрешена.

ЛИТЕРАТУРА
1. Ридико Л. DDS: прямой цифровой синтез частоты — Компоненты и технологии. 2001.№ 7. с. 50—54.
2. AD9650, Complete DDS Synthesizer — http://www-analog.com

Когда-то в [Л.1] был описан управляемый генератор прямоугольных колебаний TTL-уровня на микроконтроллере ATTiny2313. Он мог вырабатывать 31 фиксированную частоту (от 0,1 Hz до 4 MHz), имел очень простую схему и управлялся подачей двоичного кода на управляющие входы. В зависимости от логического уровня на пяти управляющих разрядах, генератор вырабатывал одну из предустановленных в его программе частот, номер которой задавался подключением этих управляющих входов к "земле" или к шине питания. Скорее всего, данная схема создавалась не как самостоятельное устройство, а как составная часть, модуль для использования в других разработках (например, в качестве задающего генератора в частотомерах, часах, елочных гирляндах и т.п.) - отсюда, видимо, и не совсем удобный способ управления - должно быть, автор схемы предположил, что частоту установят один раз, на этапе проектирования готового устройства, в состав которого будет входить его схема.

Меня же данная схема заинтересовала в качестве простенького лабораторного генератора. Конечно же, это не альтернатива серьезным приборам промышленного изготовления, но кое-где и такой "микроконтроллерный мультивибратор" пригодиться может (особенно учитывая его простоту, точность и дешевизну) - к примеру, он отлично подойдет для калибровки частотомеров и в аналогичных случаях, когда надо отъюстировать какую-нибудь шкалу; его можно использовать во время экспериментов с цифровыми схемами или выходными каскадами импульсных БП; для проверки трансформаторов и катушек зажигания (подключив их к мощному источнику тока через соответствующий транзисторный ключ), различных фильтров и т.п. Да и убеждаться в работоспособности только что собранного УНЧ безопаснее, подавая на его вход сигнал от такого вот самодельного генератора, а не с любимого MP-3 плеера или "планшета" - в случае ошибок в монтаже (например, если на вход УНЧ просочится напряжение питания), в худшем случае будет разрушен копеечный выходной транзистор, а не дорогая "игрушка".

Но описанная схема имела ряд недостатков, затрудняющих ее использование в качестве лабораторного прибора: во-первых, это уже упомянутое неудобство управления (кнопки в данном случае оказались бы уместнее); во-вторых - отсутствие какой-либо индикации выбранного режима; в-третьих - отсутствие среди выходных частот сетевой (50 Hz), которая бывает нужна при работе с трансформаторами или сетевыми фильтрами; и в-четвертых - нерегулируемый уровень выходного напряжения (что бывает нужно при испытаниях тех же УНЧ). Поэтому, используя приведенную в [Л.1] схему как "техническое задание", я разработал новое устройство и "прошивку" к нему, отвечающие приведенным выше требованиям. Получившаяся схема представлена на рис.1 .

Как и в оригинале, это генератор, вырабатывающий прямоугольные колебания стабильной частоты с периодом 1:1 (т.е., меандр с 50%-заполнением), но количество генерируемых частот увеличено до 42. Значения большинства вырабатываемых частот отличаются от тех, что были в [Л.1]; вдобавок уменьшено количество частот менее 1 Hz, необходимость в которых возникает довольно редко. Список всех частот, генерируемых прибором, приведен в табл.1 (в конце статьи).

Основой схемы является распространенный микроконтроллер ATTiny2313, тактовая частота которого стабилизирована кварцем на 10 MHz, что обеспечивает минимальную погрешность выходного сигнала. Выходные импульсы формируются за счет деления тактовой частоты МК при помощи 16-разрядного внутреннего таймера-счетчика T1, работающего в режиме "сброс при совпадении", они аппаратно выводятся на контакт 15 микросхемы. Внутренний 8-разрядный таймер-счетчик T0, также работающий в режиме "сброс при совпадении", формирует интервалы переключения разрядов индикатора HG1, реализуя тем самым динамическую индикацию. Выходами динамической индикации являются линии PB0 и PB1 МК, они усиленны транзисторными ключами на VT1 и VT2.

Сформированный выходной сигнал с вывода 15 МК подается на усилитель тока, который собран на транзисторе VT3, включенном по схеме эмиттерного повторителя. Применение усилительного каскада позволило развязать выход МК от нагрузки и защитить его от неожиданностей (например, от КЗ или от подачи напряжения на выход устройства). Переменным резистором R12 можно регулировать уровень выходного сигнала - от нуля до практически напряжения питания. Резистор R13 ограничивает ток через транзистор на безопасном уровне (ок. 125 mA), предохраняя последний от выхода из строя при КЗ в нагрузке. Резистор R14 "подтягивает" выход к потенциалу "земли" - это необходимо, в первую очередь, для работы с цифровой логикой: известно, что отсутствие какого либо напряжения на своем входе (а при лог.0 на выводе 15 МК транзистор VT3 закрыт, и напряжение на его эмиттере отсутствует) большинство цифровых микросхем интерпретируют как лог.1. Резистор R14 "подтягивает" выход устройства к "земле" в те моменты, когда VT3 закрыт, что уверенно распознается подключенными к этому выходу цифровыми микросхемами как лог.0. Устройство имеет возможность отключать выходной сигнал кнопкой S1. В таком состоянии импульсы на выводе 15 отсутствуют, транзистор VT3 закрыт, на выходе устройства постоянно присутствует лог.0. Повторное нажатие S1 снова включает выходной сигнал. Светодиод HL1 является индикатором наличия выходных импульсов.

Устройство питается от стабилизированного источника питания напряжением 3,5-5 V. Если необходимо запитать прибор от источника с напряжением, превышающим 5 V (например, от "Кроны" или БП от игровой приставки), то в схему необходимо ввести стабилизатор с соответствующим выходным напряжением - например, интегральный, на микросхеме типа 7805, или параметрический, на стабилитроне и транзисторе. Диод VD1 защищает схему от случайной переполюсовки питания - он может быть любым, на ток не менее 150 mA (лично я для этого использую "раритетные" Д226 или Д7 из старых запасов - надо же их куда-то девать:)). Диод можно и не ставить, если конструкция разъема питания исключает переполюсовку (или если вы уверенны, что не ошибетесь при подключении питания). При желании можно также добавить и выключатель питания.

Алгоритм работы с устройством следующий: при включении питания импульсы на выводе 15 МК отсутствуют, светодиод HL1 не горит, на табло HG1 отображается номер выбранного режима. Для того чтобы на выходе прибора появились импульсы, необходимо нажать на кнопку S1, после чего загорится HL1, сигнализируя о появлении импульсов на выводе 15 МК. Повторное нажатие на S1 снова отключит выходной сигнал (т.о. S1 работает по принципу триггера). Переключать режимы работы устройства можно как при включенном, так и при выключенном кнопкой S1 выходном сигнале. Кнопка S2 увеличивает, а S3 уменьшает номер режима. Режимы переключаются по кругу - после режима №42 (5 MHz) следует режим OF (отсутствие выходного сигнала); еще одно нажатие на S2 включит режим №1 (0,5 Hz). Кнопка S3 ведет себя аналогично, только переключает в обратную сторону (№1-OF-№42). Значение выбранного режима запоминается в энергонезависимой памяти (EEPROM), поэтому при следующем включении прибора активным будет тот режим, в котором прибор работал перед выключением питания. Состояние выхода не запоминается - при каждом включении питания выходной сигнал всегда отсутствует - это сделано для защиты схемы, которая будет подключаться к генератору, от всякого рода случайностей: сначала нужно установить необходимый режим и минимальное выходное напряжение, а лишь затем включать выходной сигнал кнопкой S1.

Прошивка для МК была написана на чистом ассемблере (при помощи бесплатно распространяемой среды AVR Studio-4 от фирмы-производителя данного чипа), благодаря чему занимает в его флэш-памяти всего 602 байта. Установка fuse-ячеек в программе PonyProg приведена на рис.2 . (Внимание! Если используется последовательное программирование, то не трогайте биты SPIEN и RSTDISBL - они должны быть такими же, как и у нового MK - в противном случае дальнейшее перепрограммирование МК будет недоступным! Просто, перед программированием считайте fuse -ячейки "свежего" МК (Security and Configuration Bits -> Read ), и при записи новых значений оставьте биты SPIEN и RSTDISBL такими, какими они были прочитаны.)

Резисторы, используемые в устройстве - малогабаритные, мощностью 0,125 Вт (кроме R13 - он на 0,25 Вт); их сопротивление может отличаться от указанного в довольно широких пределах. Все транзисторы устройства работают в ключевом режиме, поэтому могут быть любыми маломощными, структуры NPN - как отечественными, так и зарубежными. Важно лишь, чтобы VT3 мог уверенно работать на максимальной выходной частоте прибора (5 MHz). В качестве HG1 можно использовать любой сдвоенный семисегментный индикатор для динамической индикации с общими анодами. Если нет сдвоенного, то HG1 вполне можно собрать и на двух одинарных индикаторах, вплоть до "древних" АЛСххх - главное, чтобы общим выводом для всех сегментов был анод. Светодиод HL1 - любой, который не жалко:). Все кнопки - подпружиненные, без фиксации. Выходной разъем - типа "Азия".

Внешний вид генератора, подключенного к осциллографу, показан на рис.3 (слева - блок питания, он на 9В (от приставки типа Dendy), но в его корпус был установлен интегральный стабилизатор типа 7805 - в итоге, на выходе 5В), а так же, на рис.4 , осциллограмма выходного сигнала, снятая при помощи осциллографа С1-19Б - на рис.5 . "Внутренности" прибора не фотографировал, т.к. собрал его довольно давно и посадил крышку на клей, а разбирать (т.е. ломать) корпус как-то неохота... В качестве корпуса для данного генератора была использована разветвительная коробка для открытой электропроводки, но возможны и другие варианты. Для удобства работы таблицу режимов желательно распечатать и приклеить двухсторонним скотчем к корпусу прибора (у меня она - с обратной стороны, на фото не видна). Микроконтроллер необходимо установить на панельке, чтобы его можно было легко перенести в программатор для записи "прошивки" (разъемов для внутрисхемного программирования ISP я обычно не делаю - перенос микросхемы в панельку программатора лично мне не доставляет никаких неудобств). Тип монтажа может быть любой (вплоть до SMD); я использовал классический - печатный, но рисунок платы не привожу, т.к. она получилась довольно-таки "кривой" (практически, повторяет принципиальную схему); хороший вариант - собрать все на "макетке" с дырочками (размер ~80x80 мм).

Литература:

1. Горчук Н.В. - Генератор с цифровым управлением, ж."Радиоконструктор", 12-2009, стр.18;

Таблица 1:

Краткие характеристики:

· Три способа задания длительности импульсов: напряжение (в т. ч. потенциометр); USART; настройки во Flash-памяти.

· Диапазоны генерируемых частот:

– по напряжению – от менее 1 Гц до 10 кГц (три диапазона);

– по USART/Flash – от 0.11 Гц до 7.246 кГц.

· Включение/выключение генерации; управление состоянием покоя.

· Полностью автономен, не нуждается в дополнительных компонентах (кварцевом резонаторе, источниках опорной частоты и др.).

Возможные применения:

· Управляемый или неуправляемый частотозадающий узел, встраиваемый в электронное оборудование (задающий генератор).

· Управление световой индикацией с прерывистым режимом работы.

· Синтезатор звуковых частот.

· Имитатор сигналов для отладки электронного оборудования.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСОВ

Генератор импульсов на базе микроконтроллера PIC12F675 предназначен для формирования прямоугольных логических импульсов регулируемой длительности.

Имеет гибкую настройку, широкий диапазон выходных частот и управление, которые делают применение этой микросхемы удобным для широкого круга задач. Благодаря своей компактности и автономности позволяет существенно упростить электронные схемы, имеющие узлы генерации частоты, сделать их более точными, наделить их дополнительными функциями, уменьшить площадь печатных плат.

Назначение выводов микросхемы (см. рисунок выше):

Рекомендуется (не является обязательной) установка конденсатора ёмкостью 1–10 мкФ между линиями Vdd и Vss в непосредственной близости от микросхемы, особенно при управлении длительностью импульсов с помощью напряжения (способствует снижению помех на линии питания).

УПРАВЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСОВ С ПОМОЩЬЮ НАПРЯЖЕНИЯ

В режиме управления длительностью импульсов с помощью напряжения управляющее напряжение подаётся на вход Ur, который в этом режиме работает как вход АЦП, преобразующего величину напряжения в 10-битное значение (0...1023). Значение 0 (Ur=Vss) соответствует минимальной длительности импульсов, значение 1023 (Ur=Vdd) – максимальной.

Для задания длительности импульсов вручную в качестве источника напряжения можно использовать потенциометр (например, 10–20 кОм), как показано на схеме справа. Так как вход Ur практически не потребляет тока, потенциометр обеспечит линейную регулировку длительности импульсов во всём диапазоне. При этом для снижения помех на входе АЦП и повышения стабильности генерируемой частоты рекомендуется заземлить вход Ur через конденсатор 1–10 мкФ, установленный в непосредственной близости от микросхемы.

Коэффициент заполнения импульсов при управлении напряжением всегда равен 50%.

Регулировка с помощью напряжения осуществляется в трёх диапазонах, выбираемых входами M1:M0:

Обозначение «(0...1023)» в таблице – это значение АЦП, полученное после преобразования входного напряжения Ur (Vss...Vdd).

УПРАВЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСОВ ПО USART

Выбор режима USART/Flash осуществляется подачей логических единиц на оба входа M0 и M1. При этом вход RX является цифровым входом линии связи USART.

Внимание! Уровни напряжения на входе RX логические (Vss и Vdd)! Для подключения к линии RS-232 используйте микросхемы-драйверы (например, MAX232). Подача сигнала линии RS-232 напрямую на вход RX может привести к его выходу из строя!

Связь с контроллером однонаправленная (только на приём). Параметры связи: скорость обмена 4800 бод, 8 бит, 1 стоп-бит, без контроля чётности. Неактивным состоянием линии (отсутствием передачи) считается высокий уровень. Передача символов по линии может осуществляться в любой момент и сама по себе не влияет на генерацию импульсов, в том числе не создаёт дополнительного джиттера («дрожания») фронтов.

При управлении по USART коэффициент заполнения импульсов может меняться произвольно (длительность импульсов и пауз между ними задаются отдельно).

Управление генерацией может осуществляться как с помощью входов Run и IdleState, так и с помощью команд по USART, при этом использование каждого из этих двух входов настраивается индивидуально.

Обращение к генератору импульсов по USART всегда имеет следующий вид:

Все символы внутри скобок – шестнадцатеричные цифры (0...F, буквы A...F строго заглавные!). Для всех двухбайтовых полей первой передаётся старшая цифра, последней – младшая.

Пакет передаётся без пробелов, длина пакета всегда составляет 14 символов (считая скобки). Все символы до "" игнорируются. Пакеты меньшей или большей длины игнорируются (не выполняются). Если во время приёма пакета происходила смена сигналов M1:M0, такой пакет также игнорируется. Выполнение команды, содержащейся в корректном пакете, происходит сразу после приёма символа ">".

Назначение полей пакета:

Примеры конфигурирования параметра CC (значения двоичные, в скобках – шестнадцатеричные):

· 00000000 (00) – генерация включается входом Run, состояние покоя определяется входом IdleState.

· 00000010 (02) – генерация включается входом Run, состояние покоя равно 0.

· 00010010 (12) – генерация включается входом Run, состояние покоя равно 1.

· 00001001 (09) – генерация постоянно включена (состояние покоя значения не имеет).

· 00000001 (01) – генерация постоянно выключена (состояние покоя определяется входом IdleState).

· 00000011 (03) – генерация постоянно выключена (на выходе всегда 0).

· 00010011 (13) – генерация постоянно выключена (на выходе всегда 1).

Длительность периода импульсов определяется формулой TTTT = LLLL+PPPP и лежит в пределах от 138 мкс (около 7246 Гц) до 9.044 с (около 0.11 Гц). Дискретность задания периода 69 мкс (или 138 мкс при коэффициенте заполнения 50%).

При входе в режим USART генерация импульсов начинает осуществляться в соответствии с настройками, хранящимися во Flash-памяти. Поэтому при определённых настройках, отличающихся от заводских, генерация может начаться ещё до подачи соответствующей команды по USART (об установках Flash-памяти см. ниже).

Замечание. После корректной команды записи во Flash-память («2D») новые параметры генерации вступают в силу немедленно (как после команды «22»). Однако за этим следует пауза, в течение которой микросхема производит запись параметров в энергонезависимую память и не реагирует на смену внешних сигналов и новые символы USART (генерация продолжается в заданном режиме). Длительность паузы составляет порядка 23 мс. Однако, так как время записи в энергонезависимую память может отличаться, рекомендуется выдерживать 25–30 мс, прежде чем посылать новые команды по USART.

УПРАВЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСОВ ЧЕРЕЗ FLASH-ПАМЯТЬ

Выбор режима USART/Flash осуществляется подачей логических единиц на оба входа M0 и M1. При этом для работы в режиме Flash на входе RX также должна быть непрерывная логическая единица.

Настройки, хранимые во Flash-памяти, соответствуют константам CC (конфигурация выводов), LLLL (длительность импульсов) и PPPP (длительность пауз между импульсами) из таблицы выше, значения которых устанавливаются изготовителем либо программируются через режим USART.

Если в константе CC биты C0=1 и C3=1, генерация начнётся сразу при переходе в режим Flash и будет продолжаться всё время нахождения в нём. Если бит C0=0, генерация будет включаться/выключаться входом Run, при этом состояние покоя конфигурируется битами C1 и C4 (примеры смотрите выше).

Режим Flash удобен для создания автономных генераторов постоянной частоты, не требующих настройки «снаружи» (через напряжение или USART) и имеет более высокую стабильность частоты, чем при управлении напряжением (из-за отсутствия влияния помех на входе Ur).

Заводские установки во Flash-памяти по умолчанию:

CC = 00 (управление генерацией сигналами Run и IdleState);

LLLL = десятичное 7245 (соответствует 500 мс);

PPPP = десятичное 7245 (соответствует 500 мс).

Таким образом, по умолчанию микросхема настроена как генератор частоты 1 Гц (коэффициент заполнения 50%) с управлением от входов Run и IdleState.

При поставке мы можем сконфигурировать микросхему по Вашим пожеланиям (подробнее ниже), либо Вы сможете самостоятельно однократно или многократно переконфигурировать её посредством USART (потребуется соответствующее оборудование). Встроенная энергонезависимая память микросхемы обеспечивает не менее 100000 циклов перезаписи (обычно до 1000000).

ГЕНЕРАТОР ПАЧЕК ИМПУЛЬСОВ

Генератор пачек импульсов может быть реализован с помощью двух одинаковых микросхем генератора импульсов, при этом выход Pulses первой микросхемы соединяется с входом Run второй, а вход IdleState первой микросхемы заземляется (см. схему справа).

Включение и выключение генерации пачек импульсов осуществляется с помощью входа Run первой микросхемы, а состояние покоя при выключенной генерации – входом IdleState второй микросхемы.

Входы Ur / RX, M0 и M1 первой микросхемы определяют параметры пачек, а входы Ur / RX, M0 и M1 второй микросхемы – параметры импульсов внутри пачек. При этом, если необходимо, первая и вторая микросхемы могут работать в разных режимах (например, одна от потенциометра, а другая по настройкам Flash-памяти).

Возможное применение генераторов пачек импульсов: прерывистая звуковая сигнализация, прерывистая световая индикация с регулированием яркости и другое.

ПРОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Электрические и температурные характеристики микросхемы соответствуют микроконтроллеру PIC12F675, описание которого на русском языке можно найти (формат PDF) .

Основные электрические характеристики генератора импульсов следующие:

· Напряжение питания Vdd: от 2.5 до 5.5 В (в т. ч. 3.3 В, 5 В).

· Диапазон рабочих температур: от –40 до +85 °C.

· Максимальный ток стока/истока на выходе Pulses: 25 мА.

· Потребляемый ток: не более 4 мА (типично 1 мА) плюс ток на выходе Pulses.

Для снижения потребляемого тока подтягивайте неиспользуемые выводы к Vdd.

ЗАКАЗ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА С ПРОГРАММОЙ

ВНИМАНИЕ! У нас Вы можете приобрести микроконтроллер PIC12F675 с уже прошитой программой генерации частоты по фиксированной цене – 250 рублей!

При заказе более 5 штук цена снижается; для оптовых партий цена в несколько раз ниже (зависит от размера партии: заполните форму ниже, чтобы узнать цену).

При желании вы также можете самостоятельно приобрести чистый контроллер PIC12F675 в розничной торговой сети и заказать у нас только его прошивку (стоимость по общему тарифу).

При заказе Вы можете указать настройки, зашиваемые во Flash-память (длительности импульсов, режим работы, конфигурацию выводов Run и IdleState) для работы генератора импульсов в режиме Flash. Конфигурирование микросхем по Вашим пожеланиям осуществляется совершенно бесплатно при любом объёме заказа (от 1 штуки).

ОФОРМЛЕНИЕ ЗАКАЗА

Используйте форму ниже для отправки заказа на микроконтроллер с указанной выше прошивкой. Пожалуйста, заполните её как можно более полно.

Характеристики генератора:
Частотный диапазон: 11 Гц - 60 кГц
Цифровая регулировка частоты с 3 различными шагами
Форма сигнала: синус, треугольный, прямоугольный, пульс, пакетный, sweep, шум
Выходной диапазон напряжения: ± 15В для синуса и треугольника, 0-5В для других
Синхронизация: выход для импульсного сигнала.

Устройство питается от 12-вольтового трансформатора, который обеспечивает достаточно высокое (более 18 В) постоянное напряжение, необходимое для нормальной работы стабилизаторов 78L15 и 79L15. Питание в ±15 В необходимо для того, чтобы ОУ LF353 на выходе давал полный спектр сигналов при 1кОм нагрузки. При использовании питания ±12 В этот резистор должен быть не менее 3 кОм.

Датчик вращения (поворотный энкодер) который я использовал – ALPS SRBM1L0800 в виде двух переключателей в круге на схеме. Автор, вероятно, использовал другой, так что некоторые изменения в коде программы контроллера были необходимы. Мой датчик имеет две группы контактов: ВЫКЛ и ВКЛ (когда ротор перемещается в соответствующем направлении). Таким образом, изменение прерывания PORTB должны быть созданы, если одна из пар контактов коротится. Это достигается за счет подключения обоих групп контактов на контакты PIC16 (RB4 - RB7), которые проверяются программой на изменение состояния. К счастью, RB4 не был использован в оригинальном дизайне, так что я просто перенаправлен RB3 на RB4. Другая модификация вызвана использованием поворотного энкодера, потому я немного изменил прерывания микропрограммы. Я заставил регулятор, сохранять состояние в течении 100 последовательных измерений вместо 10 в оригинальном дизайне. Заметим, что некоторые ножки PIC используются для перенаправления +5 В для упрощения компоновки печатной платы, поэтому они настроены в качестве входов портов.

Печатная плата предусматривает три резисторных сборки. Одна – R/2R – для ЦАП из Bourns 4310R серии. Сборка ЦАП резисторов может быть построена и на дискретных резисторах по схеме выше. Следует использовать резисторы с допуском до ± 1% или лучше. Светодиодные ограничительные резисторы серии Bourns 4306R. Яркость светодиодов может быть увеличена изменением сопротивления ограничительных резисторов до 220 – 330 Ом.

Генератор собран в 179x154x36 мм пластиковом корпусе с алюминиевыми передней и задней панелями. Уровень выходного сигнала регулируется переменным резистором Alfa 1902F серии. Все другие компоненты устанавливаются на передней и задней панелях (кнопки, разъемы, светодиодные сборки, разъем питания). Платы крепятся к корпусу болтами в 6мм с пластиковыми прокладками.

Генератор производит 9 различных форм сигналов и работает в трех режимах, которые выбираются с помощью кнопки "Выбрать (Select)" и их индикация выводится на трех верхних (по схеме) светодиодах. Датчик вращения корректирует параметры сигнала в соответствии со следующей таблицей:

Сразу после включения генератор переходит в режим 1 и генерирует синус. Тем не менее, начальная частота довольно низкая и по крайней мере одного щелчка регулятора хватит, чтобы увеличить ее.

P.S. От себя добавлю: при повторении устройства с авторской печатной платой прибор отказался заводиться (возможно на печатной плате есть ошибка), а при монтаже на макетной плате – генератор начал работать сразу.

Ниже вы можете скачать исходники asm, прошивку и файлы печатных плат (Eagle)

Скачать архив:
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера