Радиолюбителям, схемотехникам иногда необходимо настроить какое-нибудь цифровое устройство, как например, счетчик импульсов, тахометр, осциллограф и т.п. Или просто узнать, работает ли оно. Очень удобно пользоваться генератором, выдающим прямоугольные импульсы различной частоты.
Проект такого генератора я и хочу предложить.
Сначала схема генератора импульсов:
Основу устройства составляет популярный микроконтроллер ATmega8 фирмы Atmel.
Описание схемы. Вся схема питается напряжением 5 В. Микроконтроллер тактируется частотой 8 МГц, которая стабилизирована кварцем Х1. Для генерации импульсов используется таймер/счетчик №1. В виде кнопок на схеме, подключенных к выводам PC3, PC4 и PC5 изображен энкодер. Две крайних кнопки заменяют переключение энкодера при вращении, а кнопка посередине – это кнопка энкодера, замыкающаяся при нажатии на его ось. Прямоугольные импульсы заданной с помощью энкодера частоты амплитудой 5 В снимаются с выхода таймера 1 (OCR1A). Для отображения выходной частоты применяется 16-и символьный однострочный ЖК-дисплей WH1601, подключенный к порту D микроконтроллера. Дисплей тоже распространенный, на драйвере HD44780. Резистором R1 регулируется контраст дисплея. Обмен данными между МК и дисплеем организован с помощью 4-х проводной шины. Разъем J1 для внутрисхемного программирования МК.
Теперь о программе для микроконтроллера.
Программа написана в среде разработки CodeVisionAVR . В данной среде имеются готовые библиотеки для работы с дисплеем, да и настройка МК понятна и проста. Я использовал версию до выхода CodeVisionAVR версии 3.12. Она немного отличается в генерации кода с использованием Wizarda. Но, в основном, все то же самое. Далее все описано на примере работы с CodeVisionAVR версии 3.12. В интернете полно ссылок для изучения данной среды, например: изучение интегрированной среды разработки CodeVisionAVR .
Запускаем CVAVR. Создаем новый проект (New Project ). Программа предложит использовать мастер создания проекта.
Соглашаемся. Затем выбираем семейство контроллера.
Настраиваем порты ввода-вывода. Нужно сделать выходом бит 1 порта B (PB1) – с него снимается генерируемая частота. Порт D пока оставляем как есть. А выводы, с которых будет считываться состояние энкодера (PC3, PC4, PC5) настроить на вход (Data Direction: In ) и включить внутреннюю подтяжку к питанию (Pullup/Output Value – значение P ).
Переходим на вкладку Timers/Counters . Здесь нужно настроить 2 таймера: Timer0 и Timer1 , остальные таймеры оставляем выключенными (Clock Value: Stopped ).
Устанавливаем частоту Timer0 125 кГц. Данный таймер необходим для периодического опроса состояния энкодера. Опрос будет происходить каждый раз, как только таймер досчитает до верхнего значения. Поскольку Timer0 8-и разрядный, то верхнее значение у него 255. А чтобы контроллер прерывал выполнение основной программы для опроса энкодера, нужно включить прерывание по переполнению Timer0 (Overflow Interrupt ).
Настраиваем Timer1 . Нужно выбрать режим (Mode ) CTC (Clear Timer on Compare – Сброс при совпадении). В этом режиме выход таймера будет переключаться в лог. 0 как только содержимое счетного регистра TCNT1 совпадет с регистром OCR1A . За счет изменения значения в регистре OCR1A мы и будет изменять частоту выходных импульсов. В схеме используется выход А таймера 1. Для него нужно выбрать значение Toggle on Compare Match (переключиться в другое состояние при совпадении). В общем, смотрим картинку:
Следующий шаг – подключение дисплея. В CodeVisionAVR достаточно указать к какому порту МК будет подключен дисплей. Выбираем порт D.
Теперь нужно сгенерировать код программы. Нажимаем Program ->Generate, Save and Exit
Теперь нужно зайти в настройки Project -> Configure и проверить, что правильно заданы тип МК и его тактовая частота:
Готовый проект для CVAVR
(316,0 KiB, 670 hits)
Для прошивки МК нужен файл с расширением .hex . В готовом проекте это файл Gen_mega8.hex . Онрасположен в папке Release/Exe/.
Если есть желание написать программу с нуля, то в проекте есть комментарии, какие команды для чего нужны. Или можно просто вставить готовый код из файла gen_mega8.c.
И, изменяя его, смотреть как это отражается на готовом устройстве. Для генерации файла прошивки МК нужно нажать кнопку Build the project.
Файл с расширением .hex
сгенерится в папку Release/Exe/.
Fuse-биты контроллера программируются на работу с внешним кварцевым резонатором 8 МГц в соответствии с рисунком:
Теперь об управлении генератором импульсов.
После подачи питания происходит инициализация дисплея и энкодера (настраиваются выводы, к которым подключен энкодер). Далее по дисплею пробегает полоса (необязательная “фишка”, была сделана для тренировки вывода на дисплей) и высвечивается надпись “Генератор выкл.”. Спустя 2 сек дисплей очищается. Частота на выходе появляется после вращения ручки энкодера, и изменяется на единицы Герц. При нажатии и удержании кнопки энкодера около 0.5 сек на экран выводится сообщение “Отпусти кнопку”. После этого вращением ручки энкодера частота меняется по десяткам Герц. Для изменения частоты на сотни (тысячи) Герц нужно еще раз (2 раза) нажать кнопку энкодера. Затем все снова начинается с единиц Герц.
Для увеличения нагрузочной способности генератора выход МК можно включить через транзистор.
О точности выходной частоты.
Значения выходной частоты проверялись осциллографом. На малых частотах, примерно до 200Гц, значения совпадают с измеренными на осциллографе, затем чем больше частота, тем больше погрешность (это получается из-за нецелых чисел, записываемых в регистр сравнения). Точность можно повысить, если в регистр сравнения заносить константы из массива (мне высокие частоты не нужны были, да и просто лень считать и заносить числа в массив)). На высоких частотах, чтобы повысить точность, нужно брать другую частоту таймера.
Недавно приобрел очень удобный и компактный мультиметр, которым можно померить частоту (до 9.999 МГц). Вот его видеообзор . А заказать можно по этой ссылке .
Микроконтроллер можно прошить специальным программатором либо сделать простой программатор самому. Например, я успешно использую программатор USBasp . Об этом программаторе можно почитать по
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:
|
СПИСОК РЕЖИМОВ ГЕНЕРАТОРА |
|||||||
|
Частота, Гц |
Частота, Гц |
Частота, Гц |
Частота, Гц |
||||
Этот проект - качественный и универсальный функциональный генератор, который несмотря на некоторую сложность схемы, по крайней мере в сравнении с более простыми , обладает очень широким функционалом, что оправдывает затраты на его сборку. Он способен выдавать 9 различных форм сигналов, а также работать с синхронизацией импульсов.
Принципиальная схема генератора на МК
Параметры устройства
- Частотный диапазон: 10 Гц - 60 кГц
- Цифровая регулировка частоты с 3 различными шагами
- Формы сигнала: Sine, Triangle, Square, Saw, H-pulse, L-pulse, Burst, Sweep, Noise
- Выходной диапазон: 15 В для синуса и треугольника, 0-5 В для других режимов
- Имеется выход для синхронизации импульсов
Питание прибора осуществляется от 12 вольт переменки, что обеспечивает достаточно высокое (свыше 18 В) напряжение постоянного тока, необходимое для нормальной эксплуатации 78L15 и 79L15, формирующих двухполярку по 15 В. Это делается для того, чтобы микросхема LF353 могла вывести полный диапазон сигналов на нагрузке 1 кОм.
Регулятор уровня использован ALPS SRBM1L0800. В схеме следует использовать резисторы с погрешностью ±1% допуска или лучше. Ограничители тока светодиодов - резисторы 4306R серии. Яркость может быть увеличена в зависимости от предпочтений исполнителя. Генератор собран в пластиковом корпусе 178x154x36 мм с алюминиевой передней и задней панелями.
Многие контактные компоненты монтируются на передней и задней панелях (кнопки, ручки, разъемы RCA, светодиодные сборки, разъем питания). Печатные платы крепятся к корпусу болтами с пластиковыми прокладками. Все остальные элементы генератора смонтированы на печатных платах - блок питания отдельно. Левая кнопка по середине для изменения режима, правая - для выбора частоты режима.
Генератор вырабатывает различные сигналы и работает в трех режимах, которые выбираются с помощью клавиши "Select" и указываются тремя верхними (на схеме) светодиодами. Поворотный регулятор изменяет параметры сигнала в соответствии со следующей таблицей:
Сразу после настройки в режиме 1 идёт генерация синуса. Однако, начальная частота довольно низкая и по крайней мере один щелчок энкодера необходим, чтобы увеличить его. На плате есть контакт подключения прибора для программирования, что позволяет оперативно изменять функциональность генератора сигналов, если необходимо. Все файлы проекта - прошивки PIC16F870, рисунки плат, находятся
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):
| Вывод | Обозначение | Тип | Описание |
| 1 | Vdd | Пит. | Питание (диапазон напряжений питания указан ниже). |
| 2 | Pulses | Выход | Генерируемые импульсы. |
| 3 | IdleState | Вход | Задание состояния покоя выхода Pulses (при выключенной генерации): 0 – при выключенной генерации выход Pulses находится в состоянии «0»; 1 – при выключенной генерации выход Pulses находится в состоянии «1»; соединён с выходом Pulses – при отключении генерации выход Pulses будет оставаться в том состоянии, в котором он был на момент её отключения (после включения питания состояние Pulses будет неопределено). Смена состояния входа IdleState при выключенной генерации приводит к немедленной смене состояния выхода Pulses (работает как повторитель). При этом время реакции на смену сигнала IdleState – до 100 мкс. |
| 4 | Run | Вход | Разрешение генерации импульсов: 1 – включена, 0 – выключена. При переходе Run из 0 в 1 выход Pulses немедленно изменяет своё состояние на противоположное (фронт первого импульса). При переходе Run из 1 в 0 выход Pulses немедленно переходит в состояние покоя (текущий импульс по длительности не завершается). Время реакции на смену сигнала Run – до 100 мкс, в «медленном режиме» – до 500 мкс. |
| 5 | M1 | Вход | Выбор режима работы (M1:M0): 0:0 – напряжение, быстрый режим. 0:1 – напряжение, средний режим. 1:0 – напряжение, медленный режим. 1:1 – USART/Flash. Режим работы может изменяться «на ходу», при этом желательно, чтобы ножки M0 и M1 меняли состояние одновременно. Время реакции на смену сигналов M1 и M0 обычно не превышает нескольких мкс. Если генератор всегда используется в одном и том же режиме, ножки M0 и M1 можно притянуть к Vdd и Vss в соответствии с требуемым режимом. |
| 6 | M0 | Вход | |
| 7 | Ur / RX | Вход | В режиме напряжения
– аналоговый вход Ur (задаёт длительность импульсов: Vss – минимальная, Vdd – максимальная). В режиме USART – цифровой вход RX (линия связи). В режиме Flash – цифровой вход RX, должен быть притянут к Vdd. |
| 8 | Vss | Земля | «Земля» питания и логики. |
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:
| Поле | Описание | |
| KK | Команда (значения шестнадцатеричные): 22 – задание параметров генерации; 2D – задание параметров генерации и их запись во Flash-память (настройка режима Flash). Изменения параметров генерации вступают в силу немедленно (текущий импульс или пауза по длительности не завершаются). Пакеты с другими командами игнорируются (не выполняются). |
|
| СС | Конфигурация выводов Run и IdleState. Биты значения: C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0. Бит C0 : 0 = включать генерацию по входу Run; 1 = включать генерацию по значению бита C3. Бит C1 : 0 = состояние покоя по значению входа IdleState; 1 = состояние покоя по значению бита C4. Бит C3 : при C0 = 1: 1 – генерация импульсов включена, 0 – генерация импульсов выключена. Бит C4 : при C1 = 1: значение выхода Pulses в состоянии покоя (при выключенной генерации). Остальные биты игнорируются. |
|
| LLLL | Длительность импульсов. |
Определяются формулой: длительность = [значение+1]*69 мкс. Минимальная длительность (значение = 0): 69 мкс. Максимальная длительность (значение = 65535): 4.521984 c. Дискретность задания длительности: 69 мкс. Значения в формуле – десятичные, при передаче – шестнадцатеричные. |
| PPPP | Длительность пауз между импульсами. |
|
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.
Пробник-генератор ТВ сигнала собран на основе микроконтроллере серии pic12f629, и по совокупности габаритов, потребления тока, стоимости изготовления прибора и функционалу для телемастера, просто незаменим. Напряжение питания 3 вольта, т.е. две пальчиковые батарейки. Ток потебления в режиме генерации 11 миллиампер, в режиме сна - всего 3 микроампера.
Принципиальная схема ТВ генератора сигнала
Рисунок печатной платы
Данный пробник умеет генерировать пять картинок, что вполне достаточно для проверки и ремонта строчной, кадровой развёрток телевизора, регулировки сведения и геометрических искажений растра, баланса цвета, контроля прохождения сигналов по цепям телевизора. При кратковременном нажатии на кнопку он просыпается и начинает генерировать первую картинку, при последующих нажатиях на неё картинки переключаютса по кругу. При длительном удержании кнопки, в момент отпускания генератор переходит в режим сна. Также в режим сна он переходит автоматически если он включен более 5 минут.
К статье прилогается архив, в котором есть схема, плата пробника, две прошивки . На видео видно, что у меня на телевизоре картинка слегка не линейна - это потому, что телевизору 12 лет, а может что-то в видеовходе не то.