የከፍተኛ ጥራት ድግግሞሽ ቆጣሪ -5 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:29

ይህ አስተማሪ ድግግሞሾችን በፍጥነት እና በተመጣጣኝ ትክክለኛነት የመለካት ችሎታ ያለው ተደጋጋሚ ድግግሞሽ ቆጣሪ ያሳያል። እሱ በመደበኛ ክፍሎች የተሰራ እና በሳምንቱ መጨረሻ ሊሠራ ይችላል (ትንሽ ረዘም ያለ ጊዜ ወሰደኝ:-))

አርትዕ: ኮዱ አሁን በ GitLab ላይ ይገኛል

gitlab.com/WilkoL/ ከፍተኛ-ጥራት-ድግግሞሽ-ፍለጋ

ደረጃ 1: የድሮ ትምህርት ቤት ድግግሞሽ ቆጠራ

የምልክት ድግግሞሽን የሚለካው የድሮው ትምህርት ቤት መንገድ አመክንዮ AND- በርን መጠቀም ፣ ወደ አንድ ወደብ የሚለካውን ምልክት መመገብ እና በትክክል ወደ ሌላኛው ወደብ 1 ሰከንድ ከፍተኛ ጊዜ ያለው ምልክት መመገብ እና ውጤቱን መቁጠር ነው። ይህ በጥቂት kHz ወደ ጊሄዝ በደንብ ለሚመጡ ምልክቶች በደንብ ይሠራል። ግን ዝቅተኛ ድግግሞሽ ምልክት በጥሩ ጥራት መለካት ቢፈልጉስ? የአውታረ መረብ ድግግሞሽ (እዚህ 50 Hz) መለካት ይፈልጋሉ ይበሉ። በአሮጌው ትምህርት ቤት ዘዴ ዕድለኛ ከሆንክ በማሳያህ ላይ የማያቋርጥ 50 ታያለህ ፣ ግን የማሳያ መቀየሪያውን ከ 49 ወደ 50 ወይም ከ 50 ወደ 51 ታያለህ። ጥራት 1 Hz ነው ፣ እና ያ ነው። የበሩን ጊዜ ወደ 1000 ሰከንዶች ለማሳደግ ፈቃደኛ ካልሆኑ በስተቀር 50.002 Hz በጭራሽ አያዩም። ያ ከ 16 ደቂቃዎች በላይ ነው ፣ ለአንድ ነጠላ ልኬት!

ዝቅተኛ ድግግሞሽ ምልክቶችን ለመለካት የተሻለው መንገድ የእሱን ጊዜ መለካት ነው። ዋናውን እንደ ምሳሌ መውሰድ ፣ የ 20 ሚሊሰከንዶች ጊዜ አለው። ተመሳሳዩን አመክንዮ AND-gate ይውሰዱ ፣ ይመግቡት ፣ 10 ሜኸዝ (0.1 us pulses) ይበሉ እና በሌላ ወደብ ላይ ያለው ምልክትዎ እና 200000 ጥራዞች ይመጣሉ ፣ ስለዚህ የወቅቱ ጊዜ 20000.0 ዩኤስ ነው እና ያ ወደ 50Hz ይመለሳል። እርስዎ 199650 ን ብቻ ሲለኩ ድግግሞሽ 50.087 Hz ነው ፣ ያ በጣም የተሻለ ነው ፣ እና በአንድ ሰከንድ የመለኪያ ጊዜ ውስጥ ብቻ ነው። እንደ አለመታደል ሆኖ ይህ ከከፍተኛ ድግግሞሽ ጋር በደንብ አይሰራም። ለምሳሌ ያህል ፣ አሁን 40 kHz መለካት እንፈልጋለን። እንደ ማጣቀሻው በተመሳሳይ የ 10 ሜኸ የግቤት ድግግሞሽ እኛ አሁን 250 ጥራዞችን ብቻ እንለካለን። 249 ጥራዞችን ብቻ ስንቆጥር ስሌቱ 40161 Hz ይሰጣል እና በ 251 ውጤቱ 39840 Hz ነው። ያ ተቀባይነት ያለው ውሳኔ አይደለም። በእርግጥ የማጣቀሻ ድግግሞሽ መጨመር ውጤቱን ያሻሽላል ነገር ግን በማይክሮ መቆጣጠሪያ ውስጥ ሊጠቀሙበት የሚችሉት ገደብ አለ።

ደረጃ 2 - ተደጋጋሚው መንገድ

ለሁለቱም ለዝቅተኛ እና ለከፍተኛ ድግግሞሽ የሚሰራ መፍትሔ ተደጋጋሚ ድግግሞሽ ቆጣሪ ነው። መርሆውን ለማብራራት እሞክራለሁ። እርስዎ በግምት 1 ሰከንድ በሆነ የመለኪያ ጊዜ ይጀምራሉ ፣ እሱ በጣም ትክክለኛ መሆን የለበትም ፣ ግን ለመለካት ምክንያታዊ ጊዜ ነው። ይህንን 1 Hz ምልክት በዲ-ግብዓት ላይ ወደ D-flipflop ይመግቡ። በውጤቱ (ቶች) ላይ ገና ምንም ነገር አይከሰትም። ለመለካት የሚፈልጉትን ምልክት ከ D-flipflop የክሎክ ግብዓት ጋር ያገናኙ።

ይህ ምልክት ከ LOW ወደ HIGH እንደሄደ ፣ የ D-flipflop ውፅዓት የዲ-ግቤቱን ሁኔታ ወደ ውፅዓት (ጥ) ያስተላልፋል። ይህ የሚነሳ ምልክት የግብዓት ምልክትን እንዲሁም የማጣቀሻ ሰዓት ምልክት መቁጠር ለመጀመር ያገለግላል።

ስለዚህ እርስዎ በአንድ ጊዜ ሁለት ምልክቶችን ፣ ለመለካት የሚፈልጉትን ምልክት እና የማጣቀሻ ሰዓት ይቆጥራሉ። ይህ የማመሳከሪያ ሰዓት ትክክለኛ እሴት ሊኖረው እና የተረጋጋ መሆን አለበት ፣ የተለመደው ክሪስታል ማወዛወዝ ጥሩ ነው። ከፍተኛ ድግግሞሽ እስካልሆነ ድረስ እና እሴቱ በደንብ እስከታወቀ ድረስ እሴቱ በጣም አስፈላጊ አይደለም።

ከተወሰነ ጊዜ በኋላ ጥቂት ሚሊሰከንዶች ይበሉ ፣ የ D-flipflop ን ዲ-ግቤት እንደገና ዝቅተኛ ያደርጉታል። በሚቀጥለው CLOCK- ግብዓት የውጤቱ ጥ የግቤቱን ሁኔታ ይከተላል ፣ ነገር ግን ሌላ ምንም ነገር አይከሰትም ምክንያቱም ማይክሮ መቆጣጠሪያው ለ RISING ምልክት ብቻ ምላሽ ለመስጠት ተዘጋጅቷል። ከዚያ ፣ የመለኪያ ጊዜው ካለፈ በኋላ (በግምት 1 ሰከንድ) D-input HIGH ን ያደርጉታል።

እንደገና በሚቀጥለው CLOCK- ግብ ላይ የ Q ውጤት ይከተላል እና ይህ የ RISING ምልክት ማይክሮ መቆጣጠሪያውን ያነቃቃል ፣ በዚህ ጊዜ የሁለቱን ቆጣሪዎች ቆጠራ ያበቃል።

ውጤቱም ሁለት ቁጥሮች ነው። የመጀመሪያው ቁጥር ከማጣቀሻው የተቆጠሩ የጥራጥሬዎች ብዛት ነው። የማጣቀሻውን ድግግሞሽ እንደምናውቀው ፣ እነዚያን ጥራጥሬዎች ለመቁጠር የወሰደውን ጊዜም እናውቃለን።

ሁለተኛው ቁጥሩ እኛ ከምንለካው የግቤት ምልክት የጥራጥሬዎች ብዛት ነው። በዚህ ምልክት በ RISING ጠርዞች ላይ በትክክል እንደጀመርነው ስለ የዚህ የግቤት ምልክት ብዛት ብዛት በጣም እርግጠኞች ነን።

አሁን የግቤት ምልክቱን ድግግሞሽ ለመወሰን ስሌት ብቻ ነው።

ለምሳሌ ፣ እነዚህ ምልክቶች አሉን እንበል እና ኤፍ-ግቤትን ለመለካት እንፈልጋለን። ማጣቀሻው 10 ሜኸ ነው ፣ በኳርትዝ ክሪስታል oscillator የመነጨ። f_input = 31.416 Hz f_reference = 10000000 Hz (10 ሜኸ) ፣ የመለኪያ ጊዜው በግምት ነው። 1 ሰከንድ

በዚህ ጊዜ 32 ጥራጥሬዎችን ቆጠርን። አሁን ፣ የዚህ ምልክት አንድ ጊዜ 1 / 31.416 = 31830.9 ዩኤስ ይወስዳል። ስለዚህ 32 ወቅቶች 1.0185892 ሰከንዶች ወስደውብናል ፣ ይህም ከ 1 ሰከንድ በላይ ነው።

በዚህ 1.0186 ሰከንድ እኛ ደግሞ የማጣቀሻ ምልክቱን 10185892 ጥራጥሬዎችን እንቆጥራለን።

ይህ የሚከተለውን መረጃ ይሰጠናል - input_count = 32 reference_count = 10185892 f_reference = 10000000 Hz

የተገኘውን ድግግሞሽ ለማስላት ቀመር ይህ ነው- freq = (input_count * f_reference) / ref_count

በእኛ ምሳሌ ውስጥ-f-input = (32 * 10000000) / 10185892 = 31.416 Hz

እና ይህ ለዝቅተኛ ፍጥነቶች እንዲሁም ለከፍተኛ ፍጥነቶች በደንብ ይሠራል ፣ የግብዓት ምልክቱ ወደ ማጣቀሻ ድግግሞሽ ሲጠጋ (ወይም ከዚያ በላይ ከፍ ባለ) ብቻ ደረጃውን የጠበቀ “በር” የመለኪያ መንገድን መጠቀም የተሻለ ነው። ግን ይህ ተደጋጋሚ ዘዴ ለማንኛውም ድግግሞሽ (እስከ ማጣቀሻው ድረስ) ተመሳሳይ ጥራት ስላለው እኛ እንዲሁ በቀላሉ የግቤት ምልክት ላይ ተደጋጋሚ-ከፋይ ማከል እንችላለን። ስለዚህ በቀጥታ በ 100xHz በውጫዊ 1000x መከፋፈያ ቢለኩ ፣ ጥራት ተመሳሳይ ነው።

ደረጃ 3 - ሃርድዌር እና የእሱ መርሃግብር

እኔ የዚህ አይነት ድግግሞሽ ቆጣሪዎችን ጥቂቶቹን አድርጌአለሁ። ከረጅም ጊዜ በፊት በኤቲኤምኤ 322 (አንድ አርዱዲኖ ውስጥ ካለው ተመሳሳይ ተቆጣጣሪ) ጋር አንድ አድርጌአለሁ ፣ በኋላ ላይ ከኤ.ኤም.ኤም ማይክሮ መቆጣጠሪያዎች ጋር። የቅርብ ጊዜው በ 168 ሜኸ ሰዓት በ STM32F407 ተሠርቷል። አሁን ግን እኔ * በጣም * ትንሽ በሆነ ተመሳሳይ ብሠራ ምን አሰብኩ። እኔ 2Tbyby ብቻ የፍላሽ ማህደረ ትውስታ እና 128 ባይት ራም ያለው ATTINY2313 ን መርጫለሁ። እኔ ያለኝ ማሳያ በላዩ ላይ 8 ሰባት ክፍሎች ያሉት MAX7219 ነው ፣ እነዚህ ማሳያዎች በ Ebay ላይ በ 2 ዩሮ ብቻ ይገኛሉ። አንድ ATTINY2313 በ 1.5 ዩሮ አካባቢ ሊገዛ ይችላል የተቀሩት የተጠቀምኳቸው ክፍሎች አንድ ሳንቲም ዋጋ ብቻ ናቸው። በጣም ውድ ምናልባት የፕላስቲክ ፕሮጀክት ሣጥን ነበር። በኋላ እኔ በሊቲየም-አዮን ባትሪ ላይ እንዲሠራ ለማድረግ ወሰንኩ ስለዚህ የ (LDO) 3.3V የቮልቴጅ ማረጋጊያ ባትሪ መሙያ-ሞዱል እና ባትሪ ራሱ ማከል ነበረብኝ። ይህ ዋጋውን በተወሰነ ደረጃ ይጨምራል ፣ ግን ከ 20 ዩሮ በታች ሊገነባ ይችላል ብዬ እገምታለሁ።

ደረጃ 4 - ኮዱ

ኮዱ ከአትሜል (ማይክሮ ቺፕ) ስቱዲዮ 7 ጋር በ C ተፃፈ እና OLIMEX AVR_ISP (clone?) ን በመጠቀም ወደ ATTINY2313 ተቀርጾ ነበር። መግለጫውን እዚህ ለመከተል ከፈለጉ ከዚህ በታች ባለው ዚፕ ፋይል ውስጥ (main.c) ይክፈቱ።

ተነሳሽነት

ውስጣዊው RC-oscillator ማንኛውንም ለመለካት ምንም ፋይዳ ስለሌለው በመጀመሪያ ATTINY2313 ውጫዊ ክሪስታልን ለመጠቀም ተዋቅሯል። እኔ በትክክለኛው 10 000 000 Hz ድግግሞሽ በትንሽ ተለዋዋጭ capacitor የማስተካክለውን 10 ሜኸ ክሪስታል እጠቀማለሁ። ጅማሬው ወደቦችን ወደ ግብዓቶች እና ግብዓቶች ማቀናበር ፣ ሰዓት ቆጣሪዎችን ማቀናበር እና የ MAX7219 ን ማቋረጦች እና ማስጀመርን ይንከባከባል። TIMER0 የውጭ ሰዓት ለመቁጠር ፣ TIMER1 የውስጥ ሰዓቱን ለመቁጠር እና እንዲሁም ከ ‹D-flipflop› በመነሳት በአይ.ፒ.ፒ.

ዋናውን ፕሮግራም በመጨረሻው ላይ እወያይበታለሁ ፣ ስለዚህ ቀጥሎ የሚቋረጡ አሰራሮች ናቸው።

TIMER0_OVF

TIMER0 እስከ 255 (8 ቢት) ሲቆጠር እና ከዚያ ወደ 0 ሲሽከረከር የተትረፈረፈውን ብዛት ለመቁጠር ማቋረጥ ያስፈልገናል። ያ ብቻ ነው TIMER0_OVF ፣ የተትረፈረፈውን ብዛት ይቁጠሩ። በኋላ ይህ ቁጥር ከተቆጣሪው እሴት ጋር ተጣምሯል።

TIMER1_OVF

TIMER1 እስከ 65536 (16 ቢት) ድረስ ሊቆጥር ይችላል ፣ ስለዚህ ማቋረጫው TIMER1_OVF እንዲሁ የተትረፈረፈውን ብዛት ይቆጥራል። ግን የበለጠ ያደርጋል። እንዲሁም ከ 152 ወደ 0 እየቀነሰ ይሄዳል ፣ ይህም ወደ 1 ሴኮንድ የሚወስድ እና ከዚያ ወደ የፍሊፕሎፕ D- ግብዓት በመሄድ የውጤት ፒን ያዘጋጃል። እና በዚህ በተቋረጠ የዕለት ተዕለት እንቅስቃሴ ውስጥ የሚደረገው የመጨረሻው የጊዜ ቆጣሪን መቀነስ ፣ ከ 765 ወደ 0 በመሄድ 5 ሰከንዶች ያህል ይወስዳል።

TIMER1_CAPT

D-flipflop በግብዓት ምልክቱ ጠርዝ ጫፍ (ከላይ እንደተገለፀው) ምልክት በሚልክበት ጊዜ ሁሉ የሚቀሰቀሰው የ TIMER1_CAPT መቋረጥ ነው። የተያዘው አመክንዮ በተያዘበት ቅጽበት የ TIMER1 ቆጣሪ ዋጋን ይቆጥባል ፣ ይድናል እንዲሁም የትርፍ ፍሰት ቆጣሪ። እንደ አለመታደል ሆኖ TIMER0 የግብዓት መያዝ ተግባር የለውም ስለዚህ እዚህ የአሁኑ ዋጋ እና የትርፍ ፍሰት ቆጣሪ የአሁኑ እሴት ይነበባል። ለእሱ ዋና ፕሮግራም እነዚህ አዲስ መረጃዎች ናቸው ለማለት አንድ መልእክት-ተለዋዋጭ ወደ አንዱ ተቀናብሯል።

ቀጥሎ MAX7219 ን ለመቆጣጠር ሁለት ተግባራት ናቸው

አይፒአይ

እኔ ላለመጠቀም በመረጥኩት ቺፕ ውስጥ ሁለንተናዊ ተከታታይ በይነገጽ (USI) አለ። የ MAX7219 ማሳያ በ SPI በኩል ቁጥጥር ሊደረግበት እና ከዩኤስኤአይ ጋር ይቻላል። ግን SPI ን ቢባንግ ማድረጉ በጣም ቀላል ከመሆኑ የተነሳ ከዩኤስኤአይ ጋር ለማድረግ ጊዜ አልወሰድኩም።

MAX7219

መመሪያውን ካነበቡ በኋላ MAX7219 ን ለማዋቀር ፕሮቶኮል እንዲሁ በጣም ቀላል ነው። ለዲጂቱ ቁጥር (1 እስከ 8) 8 ቢት ያካተተ ለእያንዳንዱ አኃዝ 16 ቢት እሴት ይፈልጋል እና ለማሳየት ለሚፈልገው ቁጥር 8 ቢት።

ዋና-ፕሮጄክት

የመጨረሻው ነገር ዋናውን ፕሮግራም ማብራራት ነው። እሱ ወሰን በሌለው ዙር (በ (1)) ውስጥ ይሠራል ፣ ግን ከተቋረጠ አሠራር መልእክት (1) ሲኖር ወይም የጊዜ ማብቂያው ቆጣሪ ወደ ዜሮ ሲወርድ (ምንም የግብዓት ምልክት የለም) በእውነቱ አንድ ነገር ያደርጋል።

ተለዋዋጭው መልእክት ወደ አንድ ሲቀናጅ የመጀመሪያው ነገር ፣ የጊዜ ማብቂያ ቆጣሪውን እንደገና ማስጀመር ነው ፣ እኛ የምልክት ምልክት እንዳለ እናውቃለን። የመለኪያ ጊዜውን (ለአንድ ሰከንድ ይጠብቁ) ለሚመጣው ቀስቃሽ ዝግጁ ለማድረግ D-flipflop ዳግም ተጀምሯል።

በመያዣው ውስጥ የተመዘገቡት ቁጥሮች የማጣቀሻ ቆጠራ እና የግቤት-ድግግሞሽ ቆጠራ ለመስጠት ተጨምረዋል። (በኋላ ላይ እንደምንከፋፈለው ማጣቀሻው ዜሮ ሊሆን እንደማይችል ማረጋገጥ አለብን)

ቀጣዩ ትክክለኛው ድግግሞሽ ስሌት ነው። በ 2 ኪባ ባይት ብልጭታ እና 128 ባይት ራም እኔ ኢንቲጀሮችን ብቻ በመጠቀም በማይክሮ መቆጣጠሪያ ላይ ተንሳፋፊ ቁጥሮችን መጠቀም አልፈልግም። ነገር ግን ድግግሞሾች እንደ 314.159 Hz ሊሆኑ ይችላሉ ፣ በበርካታ አስርዮሽ። ስለዚህ የግቤት-ድግግሞሹን በማጣቀሻ ድግግሞሽ ብቻ ሳይሆን በማባዛትም አበዛለሁ ፣ እና ከዚያም የአስርዮሽ ነጥቡ ወደሚሄድበት ቁጥር ይጨምሩ። ያንን ሲያደርጉ እነዚህ ቁጥሮች በጣም ትልቅ ይሆናሉ። ለምሳሌ በ 500 kHz ግብዓት ፣ 10 ሜኸዝ ማጣቀሻ እና 100 ማባዣ ፣ ይህ 5 x 10^14 ን ይሰጣል ፣ ያ በእውነት ትልቅ ነው! እነሱ በ 32 ቢት ቁጥር አይጣጣሙም ስለዚህ እስከ 1.8 x 10^19 ድረስ የሚሄዱ 64 ቢት ቁጥሮችን እጠቀማለሁ (በ ATTINY2313 ላይ በጥሩ ሁኔታ ይሠራል)

እና የመጨረሻው ነገር ውጤቱን ወደ MAX7219 ማሳያ መላክ ነው።

ኮዱ ወደ 1600 ባይት ያጠናቅራል ፣ ስለሆነም በ ATTINY2313 ውስጥ ከሚገኘው የ 2048 ባይቶች ብልጭታ ጋር ይጣጣማል።

የፊውዝ መመዝገቢያዎች እንደዚህ ማንበብ አለባቸው-

0xFF ተዘርግቷል

ከፍተኛ 0xDF

ዝቅተኛ 0xBF

ደረጃ 5: ትክክለኛነት እና ትክክለኛነት

ትክክለኛነት እና ትክክለኛነት ሁለት የተለያዩ አውሬዎች ናቸው። ትክክለኝነት እዚህ ሰባት አሃዞች ነው ፣ ትክክለኛው ትክክለኛነት የሚወሰነው በሃርድዌር እና በመለኪያ ላይ ነው። እኔ የጂፒኤስ ተግሣጽ ማወዛወዝ ካለው ሌላ ድግግሞሽ ቆጣሪ ጋር 10 ሜኸ (በፈተናው ነጥብ ላይ 5 ሜኸ) አስተካከልኩ።

እና እሱ በጥሩ ሁኔታ ይሠራል ፣ የሞከርኩት ዝቅተኛው ድግግሞሽ 0.2 Hz ፣ ከፍተኛው 2 ሜኸ ነው። በቦታው ላይ ነው። ከ 2 ሜኸር በላይ መቆጣጠሪያው መቋረጥ ይጀምራል ፣ በ 2 ሜኸ የግብዓት ምልክት TIMER0 በሴኮንድ ከ 7800 በላይ ማቋረጦች ሲያመነጭ በእውነቱ አያስገርምም። እና ATTINY2313 እንዲሁ ሌሎች ነገሮችን ማድረግ አለበት ፣ ከ TIMER1 የተቋረጠው ፣ በሌላ 150 በሰከንድ ይቋረጣል እና በእርግጥ ስሌቶችን ያድርጉ ፣ ማሳያውን እና D-flipflop ን ይቆጣጠራል። ትክክለኛውን መሣሪያ ሲመለከቱ ከማሳያው ስምንት አሃዞች ሰባቱን ብቻ እጠቀማለሁ። ይህንን በብዙ ምክንያቶች አደርጋለሁ።

በመጀመሪያ የግቤት ድግግሞሽ ስሌት ክፍፍል ነው ፣ እሱ ሁል ጊዜ ቀሪ ይኖረዋል ፣ ይህም እንደ ኢንቲጀር ክፍፍል ሆኖ የማያየው ነው። ሁለተኛው የኳርትዝ ክሪስታል ኦዝለርተር የሙቀት መጠን አለመረጋጋት ነው።

ወደ ትክክለኛው 10 ሜኸር የሚያስተካክሉት capacitors ሴራሚክ ናቸው ፣ ለአየር ሙቀት ለውጦች በጣም ስሜታዊ ናቸው። ከዚያ TIMER0 የመያዝ አመክንዮ ግንባታ አለመኖሩ እና የማቋረጫ ተግባራት ሁሉም ሥራቸውን ለማከናወን የተወሰነ ጊዜ ይወስዳሉ። ለማንኛውም ሰባት አሃዞች በቂ ናቸው ብዬ አስባለሁ።