ከፍተኛ ድግግሞሽ እና የግዴታ ዑደት እንዴት እንደሚለካ ፣ በተመሳሳይ ጊዜ ፣ ማይክሮ መቆጣጠሪያን በመጠቀም።: 4 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:32

እርስዎ ምን እንደሚያስቡ አውቃለሁ - “ሁህ? የምልክት ድግግሞሽን ለመለካት ማይክሮ መቆጣጠሪያዎችን እንዴት እንደሚጠቀሙ ብዙ አስተማሪዎች አሉ። ግን ይጠብቁ ፣ በዚህ ውስጥ አዲስ ነገር አለ - ማይክሮ መቆጣጠሪያ (ኤምሲዩ) ሊሸከመው ከሚችሉት በጣም ከፍ ያሉ ድግግሞሾችን የመለኪያ ዘዴን እና የምልክት ግዴታ ዑደትን እገልጻለሁ - ሁሉም በተመሳሳይ ጊዜ!

የመሣሪያው ድግግሞሽ ክልል ከ ~ 43 Hz እስከ ~ 450 kHz የሚዘልቅ ሲሆን የግዴታ ዑደት ከ 1% እስከ 99% ነው።

“ሊሸከም ይችላል” የሚለውን ክፍል ላብራራ - አንድ MCU በሁለት ተከታታይ የሽግግር ክስተቶች መካከል ጊዜን በመከታተል የአንድ ካሬ ሞገድ ምልክት ፣ ቲ ጊዜን ይለካል። ለምሳሌ ፣ ከዝቅተኛ እስከ ከፍተኛ ቮልቴጅ በአንዱ የ I/O ፒኖቹ ላይ ይዘላል። የራሱን የውስጥ ሰዓት የጥራጥሬ ብዛት በመቁጠር ያደርገዋል። በእርጋታ ፣ የሚለካው ድግግሞሽ የላይኛው ወሰን የኒቅቪስት-ሻኖን ናሙና ንድፈ-ሀሳብ መታዘዝ አለበት። ማለትም ፣ በግምት ከ MCUs የሰዓት ድግግሞሽ ግማሽ ጋር እኩል ይሆናል። በእውነቱ ገደቡ በጣም ፣ በጣም ዝቅተኛ ነው ፣ ምክንያቱም MCU ማቋረጫዎችን ለማስተናገድ ፣ ተለዋዋጮችን ለማዳን ፣ የሂሳብ ስራዎችን ለማከናወን ፣ ውጤቶችን ለማሳየት ፣ ወዘተ የመሳሰሉትን ለማድረግ ኮድ መፈጸም አለበት ፣ ምክንያቱም ከ 48 ሜኸ ኤምሲዩ ጋር ባደረግሁት ሙከራ ውስጥ በሚለካ ሽግግሮች መካከል ያለው አነስተኛ የሰዓት ዑደቶች ብዛት ነበር። 106. ስለዚህ በዚህ ሁኔታ ውስጥ የሚለካው ድግግሞሽ ክልል የላይኛው ወሰን 48,000 / 212 /2 = 226.4 kHz ይሆናል።

MCU የምልክት ጊዜን በሚለካበት ጊዜ ፣ እሱ የልብ ምት ስፋቱን ፣ P ን - ከፍተኛ የምልክት ቮልቴጅ ጊዜን ሊወስን ይችላል። በሌላ አነጋገር ከዝቅተኛ ወደ ከፍተኛ እና ከከፍተኛ ወደ ዝቅተኛ ሽግግሮች መካከል ያለው ጊዜ። ከዚያ የምልክቱ ግዴታ ዑደት በሚከተለው መቶኛ ይገለጻል።

ግዴታ = 100% * ፒ / ቲ

ልክ እንደ ድግግሞሽ ሁኔታ ፣ በ pulse ስፋት ላይ ተግባራዊ ወሰን አለ። ከላይ የተጠቀሰውን ምሳሌ በመጠቀም 106 የሰዓት ዑደቶች የልብ ምት ስፋቱን ከ 2.21 ማይክሮ ሰከንድ ባላነሰ ይገድባሉ። ወይም ፣ በ 226.4 kHz ከ 50% በታች አይደለም።

የካሬ ሞገድ ምልክቶችን የላይኛው ድግግሞሽ ወሰን ለማሳደግ ከሚያስችሉት መንገዶች አንዱ Flip-flops ን የሚጠቀሙ ዲጂታል ከፋዮች መተግበር ነው። የግብዓት ድግግሞሹን በ n መከፋፈል የሚለካውን የላይኛው ክልል n ጊዜን ያራዝማል። ይህ ታላቅ ዜና ነው ፣ ዲጂታል አከፋፋዮች አንድ መሠረታዊ ጉድለት አላቸው - የተከፋፈለ ምልክት የልብ ምት (እና የግዴታ ዑደት) መረጃን ያጣል! ከፋዮች በሚሠሩበት መንገድ ምክንያት የእነሱ ውፅዓት ሁል ጊዜ 50% የግዴታ ዑደት አለው። ድብደባ…

በሚቀጥሉት ገጾች ግን ፣ ድግግሞሽን በዲጂታል እንዴት እንደሚከፋፍል እና በቀጥታ በመቁጠር ከተገደቡ ገደቦች በላይ ምልክቶችን ለመለካት የሚያስችለውን የመጀመሪያውን የልብ ምት ስፋት እንዴት እንደሚጠብቅ አሳያለሁ።

ደረጃ 1 ዲጂታል ድግግሞሽ ክፍል

ባህላዊ ዲጂታል ድግግሞሽ ከፋዮች ፍሊፕ-ፍሎፕ ይጠቀማሉ ፤ ይህ መማሪያ መደበኛ JK flip-flops ን በመጠቀም መከፋፈያዎችን እንዴት እንደሚገነቡ መርሆዎችን በጥሩ ሁኔታ ያብራራል። ይህ ለ MCU በጣም ከፍተኛ የግብዓት ድግግሞሾችን ችግር ይፈታል ፣ ግን አንድ ዋና መሰናክል አለው - የተከፋፈለ ምልክት የግብዓት ምልክቱ ግዴታ ምንም ይሁን ምን 50% የቀን ዑደት አለው! ጉዳዩ ለምን እንደሆነ ለማየት የመጀመሪያዎቹን ሁለት አሃዞች ይመልከቱ። የወቅቱ ቲ እና የ pulse ስፋት P ያለው የመጀመሪያው ምልክት በ JK Flip-flop የሰዓት ፒን ውስጥ ሲገባ የ J እና ኬ ፒኖቹ ሁል ጊዜ ከፍ ተደርገው ይቆያሉ (የመጀመሪያ ምስል)። 3.3V አመክንዮ በመላው ይታሰባል። የተገላቢጦሽ (flip-flop) በሰዓት አዎንታዊ (ማለትም ፣ መነሳት) ጠርዝ ተቀስቅሷል እንበል። በእነዚህ ሁኔታዎች ስር የሰዓት ፒን ከዝቅተኛ ወደ ከፍተኛ በሄደ ቁጥር የውጤቱ ፒን ሁኔታ (ግለሰብ “ይገለብጣል” እና “ፍሎፕስ”) ለውጦች ይከሰታሉ። የሰዓት ከፍተኛ ወደ ዝቅተኛ ሽግግር (ማለትም ፣ አሉታዊው ጠርዝ) ሙሉ በሙሉ ችላ ተብሏል። ሁለተኛውን ምስል ይመልከቱ። የውጤት ፒን ፣ ጥ ፣ የወር አበባው ከመጀመሪያው ጊዜ ሁለት እጥፍ የሚረዝም ምልክት ያወጣል ፣ ማለትም ፣ እሱ ድግግሞሽ በግማሽ ይቀንሳል። የውጤቱ የልብ ምት ስፋት ሁል ጊዜ ከቲ ጋር እኩል ነው። በዚህ ምክንያት ፣ የመጀመሪያው የልብ ምት ስፋት ፣ ፒ ፣ ጠፍቷል።

በሦስተኛው ሥዕል ላይ በሚታየው ውቅረት ውስጥ ሌላ የ JK flip-flop ን ማከል የመጀመሪያውን ድግግሞሽ በ 4. ይከፍላል። በተመሳሳይ ተመሳሳይ ቅደም ተከተል ውስጥ ተጨማሪ ተንሸራታች ፍሎፒዎችን ማከል በ 2: 8 ፣ 16 ፣ 32 ፣ ወዘተ ኃይሎች ድግግሞሽ ይከፋፍላል።

ችግር - የ pulse ስፋቱን ጠብቆ የአንድ ካሬ ሞገድ ድግግሞሽ እንዴት እንደሚከፋፈል?

ሐሳቡ የጄኬ ፍሊፕ-ፍሎፕን ወደ ድብልቅው አሉታዊ ጠርዝ በጥሩ ሁኔታ ማከል ነው። “Neg FF” እንበለው; አራተኛውን ምስል ይመልከቱ። እዚህ ፣ “በትክክል” ማለት አዲሱ የ Flip-flop የ J እና ኬ ፒኖች ከ Q እና Qbar የውጤት ካስማዎች ጋር በቅደም ተከተል ፣ ከፊል-በ -4 (“Pos FF”) በቀደመው ሥዕል ላይ የተመለከተው ማለት ነው። (እዚህ ውስጥ ‹አሞሌ› በ ‹Q ምልክት› ላይ አመክንዮአዊ አሉታዊነትን የሚያመለክት አግድም አሞሌ ነው።) ይህ ምን እንደደረሰ ለማየት በአምስተኛው ምስል ውስጥ የ “Neg FF” ን የሥራ ሰንጠረዥ ይመልከቱ። ፣ የግብዓት ፒኖቹን ሁኔታ ፣ ጄ እና ኬን በቅደም ተከተል ያንፀባርቁ። ይህም ማለት የ Pos 'Q እና Qbar ሁኔታን ያንፀባርቃሉ። ነገር ግን ፣ የ “ኔግ” ተንሸራታች-እርምጃ ከአዎንታዊው ጠርዝ በኋላ በ “P” ላይ የሚመጣውን የመጀመሪያውን ምልክት አሉታዊ ጠርዝ መጠበቅ አለበት። አሃ!

የተገኙት የሞገድ ቅርጾች በስድስተኛው ምስል ላይ ተገልፀዋል። የ “Pos Q” የውጤት ምልክት በ 1/4 ተደጋጋሚነት ፣ “Pos Qbar” ተገላቢጦሽ ነው ፣ “ነግ ጥ” የሚከተለው “Pos Q” በ pulse ስፋት P ፣ እና “Neg Qbar” ተገላቢጦሽ ነው። የ “Pos Qbar” እና “Neg Q” አመክንዮአዊ AND በመጀመሪያው የልብ ምት P እና 1/4 ተደጋጋሚነት ተለይቶ የሚታወቅ የልብ ምት ባቡር ማምረት መቻሉን ማረጋገጥ ይችላሉ። ቢንጎ!

MCU ን ለመመገብ መጀመሪያ ይህንን የውጤት ምልክት በትክክል ተጠቀምኩ። ሆኖም ፣ በመግቢያው ላይ በተጠቀሰው የ MCU 106 ዑደቶች ውስንነት ምክንያት በጣም ለአጭር የልብ ምት ስፋቶች ችግር ሆኖበታል። ይህንን ትንሽ ችግር ፈትቼ ሌላ ውፅዓት በመምረጥ “Pos Qbar” እና “Neg Qbar” ን ፈንታ። የሞገድ ቅርጾችን አንድ እይታ የዚህ ልዩ ሞገድ ቅርፅ ፣ P '፣ የልብ ምት ስፋት በ T እና 2T መካከል የሚለያይ መሆኑን ማሳመን አለበት።

P = 2T - P '

ደረጃ 2: የሚመከር ሃርድዌር

እኔ ለኤሌክትሮኒክስ የትርፍ ጊዜ ማሳለፊያዎች አንፃራዊ መጤን በእውነት እወዳለሁ-Atmel SAM D21 MCUs በ 32 ሜጋ ባይት አርኤም ኮርቴክስ ኤም 0+ አንጎለ ኮምፒውተር ላይ በ 48 ሜኸ ሰዓት የሰዓት መጠን ላይ በመሥራት ፣ ከአሮጌው Atmels በጣም ይበልጣል። ለዚህ ፕሮጀክት የገዛሁት

• ItsyBitsy M0 Express MCU ቦርድ ከአዳፍ ፍሬ
• እኔ ከአዳፍ ፍሬዝ የሚሞላ የ LiPo ባትሪ ነበረኝ
• Monochrome 128x32 SPI OLED ማሳያ (እርስዎ ገምተውታል - አዳፍ ፍሬ)
• ባለሁለት አዎንታዊ-ጠርዝ-ተቀስቅሷል JK flip-flop SN74HC109 ከቴክሳስ መሣሪያዎች
• ባለሁለት አሉታዊ-ጠርዝ-ተቀስቅሷል JK flip-flop SN74HC112 ከቴክሳስ መሣሪያዎች
• ባለአራት እጥፍ እና በር CD74AC08E ከቴክሳስ መሣሪያዎች
• ከአራት እጥፍ ወይም በር CD74AC32E ከቴክሳስ መሣሪያዎች

ደረጃ 3 ወረዳው

የመጀመሪያው አኃዝ የድግግሞሽ/የግዴታ መለኪያ ቀለል ያለ ንድፍ ያሳያል። የ 3.3 V CMOS አመክንዮ በጠቅላላው ይታሰባል። በዚህ ምክንያት የግቤት ካሬ ሞገድ ስፋት በተጓዳኝ V መካከል መሆን አለበት_ኢ ደረጃ (ማለትም ፣ 2 ቮ) እና 3.3 V. ካልሆነ ፣ በዚህ መሠረት ከፍ ወይም ዝቅ ማድረግ ያስፈልግዎታል። በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች ቀላል የቮልቴጅ መከፋፈያ በቂ ይሆናል። የእርስዎን የመለኪያ ስሪት በተለየ የሎጂክ ደረጃ ዲዛይን ማድረግ ከፈለጉ ፣ ከዚያ ሌላ ማይክሮ መቆጣጠሪያ (MCU) ፣ ባትሪ እና በሚፈለገው ደረጃ የሚሰራ ማሳያ መጠቀም አለብዎት። በዚህ ፕሮጀክት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት የሎጂክ በሮች እና ተንሸራታች ፍሎፖች በ 2 ቮ እና በ 6 ቮ መካከል በየትኛውም ቦታ ከሎጂክ ደረጃዎች ጋር ይሰራሉ እና በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች ደህና መሆን አለባቸው።

እንደሚታየው ፣ ItsyBitsy MCU በሶፍትዌሩ SPI ፕሮቶኮል በኩል ከማሳያው ጋር ለመገናኘት ፒን 9-13 ን ይጠቀማል። 3V ፒን ለጠቅላላው ወረዳ ኃይል ይሰጣል። ዲጂታል ግብዓት ፒን 3 የተተነተነውን ምልክት ይቀበላል ፣ ፒኖች 2 እና 4 የምልክት ምንጩን ይቆጣጠራሉ - ወይ በቀጥታ ምልክት በበር AND3 (ዝቅተኛ የግብዓት ድግግሞሽ) የሚመጣ ፣ ወይም ምልክት በደረጃ 4 እንደተገለጸው በበር በር 4 (ከፍተኛ የግብዓት ድግግሞሽ) በ 4 ተከፍሏል.በሚቀጥለው ደረጃ ላይ የተወያየው ኮዱ መጪውን ድግግሞሽ ክልል በራስ -ሰር ለይቶ የምልክት ምንጩን በትክክል ይለውጣል።

መርሃግብሩ የዲጂታል ቺፕ ግንኙነቶችን እውነተኛ ውስብስብነት አያሳይም። ሁለተኛው ምስል ፕሮጀክቱ በዳቦ ሰሌዳ ላይ እንዴት እንደሚታይ ያሳያል። የግቤት ምልክት በቀይ ሽቦ በኩል ወደ ባለሁለት አዎንታዊ ጠርዝ መገልበጥ-ወደታች 2CLK ፒን ይመጣል። ጥንቃቄ: በተለምዶ ፣ ሁሉም የዚህ የ F -flop የ J እና K ፒኖች ከፍ ብለው መቀመጥ አለባቸው ፣ ግን SN74HC109 በተለይ የ Kbar ፒን - የተገላቢጦሽ ኬ ፒን - በምትኩ። ስለዚህ ፣ ይህ ፒን መሠረቱ መሆን አለበት! በ SN74HC112 ውስጥ ያለው የመጀመሪያው አሉታዊ ጠርዝ መገልበጥ -1 ኪ እና 1 ጂ ፒን ከ SN74HC109 1Q እና 1Qbar ፒኖች ጋር ተገናኝቷል። በ SN74HC112 ውስጥ ያለው ሁለተኛው መገልበጥ-ጥቅም ላይ ያልዋለ እና የግቤት ፒኖቹ (2 ኪ ፣ 2 ጄ ፣ 2 ክላር አርባር) መሬት ላይ ናቸው። ሁሉም Flip-flops ውስጥ ሁሉም ሌሎች ተጨማሪ ፒኖች PREbar (ቅድመ-ቅምጥ) እና CLRbar (ግልፅ) ከሎጂክ ከፍተኛ ጋር መገናኘት አለባቸው። ጥቅም ላይ ያልዋሉ የሰዓት እና የውጤት ፒኖች ሳይገናኙ ይቀራሉ። በተመሳሳይ ፣ በሁሉም በሮች ውስጥ ጥቅም ላይ ያልዋሉ የግብዓት ካስማዎች መሬት ላይ ናቸው ፣ ጥቅም ላይ ያልዋሉ የውጤት ፒኖች ግን አልተገናኙም። በእኔ “በስልኩ ቀለበት ገዳይ” ገዳይ ውስጥ እንደተወያየሁ ፣ ጥቅም ላይ ያልዋሉ የግቤት ፒኖችን አመክንዮ ቺፕዎችን መሠረት በማድረግ የዘፈቀደ ማወዛወዝን ያስወግዳል እና የባትሪ ኃይልን ይቆጥባል።

ደረጃ 4 - ኮዱ እና ዝቅተኛ ድግግሞሾችን መለካት

በተፈጥሮ ፣ ሁሉም እርምጃው ከዚህ በታች በተገናኘው ኮድ ውስጥ ይከሰታል። በፒን 3 ላይ ያለው ግቤት ከዲጂታል ዝቅተኛ ወደ ከፍተኛ ሲቀየር ፣ MCU የውስጣዊ 48 ሜኸ ሰዓት ሰዓቱን መቁጠር ይጀምራል። እሱ ከከፍተኛ ወደ ዝቅተኛ ሽግግር ያለውን አፍታ ያስተውላል እና አጠቃላይ ሂደቱን እንደገና ሲጀምር እስከሚቀጥለው ዝቅተኛ እስከ ከፍተኛ ማብሪያ ድረስ ቆጠራውን ይቀጥላል። የመጀመሪያው ቆጠራ የ pulse ስፋትን ይወክላል ፣ አጠቃላይ ቁጥሩ የምልክት ጊዜውን ይወክላል። እና ያ ሁሉ ምስጢር ነው።

ሲፒዩ በሃርድዌር ማቋረጦች በኩል እነዚህን ሽግግሮች ያስተውላል። SAMD21 በርካታ ሰዓቶች አሉት ፤ የእኔ ኮድ TC3 ን ይጠቀማል። መጀመሪያ ፣ የተቋረጠውን ተቆጣጣሪ በኮድ ለማድረግ ብዙ ጥረት ለማድረግ የ M0 ን የውሂብ ወረቀት በማንበብ ጀምሬያለሁ ፣ ግን ብዙም ሳይቆይ በአርዱዲኖ ፎረም ልጥፎች ውስጥ በተጠቃሚዎች ኤሌክትሮ_95 ፣ ማርቲንኤል እና ሩኩስ አስተዋፅኦው በጣም ብዙ ተዛማጅ ኮድ አግኝቻለሁ። በአግባቡ እውቅና ተሰጥቶታል። እኔ ጥምር ኮዴን በእኔ ውስጥ አካትቼ አሻሻለው ፤ ብዙ ጊዜ ያድነኛል!

ቀደም ሲል እንደጠቀስኩት ፣ በማቋረጦች መካከል ኮድን ለማስፈፀም የምልክቱ ጥራት በ ~ 106 ሲፒዩ ዑደቶች የተገደበ ነው። ከ pulse ስፋት ጥበቃ ጋር ዲጂታል ክፍፍል ከፍተኛ ድግግሞሾችን ይንከባከባል። ዝቅተኛ ድግግሞሾች ፣ በሌላ በኩል ሌላ ፈታኝ ሁኔታ ይፈጥራሉ -የ TC3 ሰዓት ቆጣሪ 16 ቢት ርዝመት ያለው በመሆኑ የ 65 ፣ 536 ቆጠራ ገደቦችን ከተሻገረ በኋላ ይፈስሳል። ከመጠን በላይ መቋረጥን በመጨመር አንድ ሰው ይህንን ሁኔታ መቋቋም ይችላል ፣ ግን የተለየ መፍትሔ መርጧል-TC3 ከሃርድዌር 48 ሜኸ አንድ ይልቅ የቅድመ ጥንቃቄ (ማለትም ፣ በሶፍትዌር የተከፋፈለ) የሲፒዩ ሰዓት መጠቀም ይችላል። ስለዚህ ፣ የምልክቱ ጊዜ ወደ የትርፍ ፍሰት ገደቡ ከቀረበ ፣ ኮዱ TC3 ን ለሚቀጥለው ጊዜ 24 ሜኸ ቆጣሪ እንዲጠቀም ሊያዝዝ ይችላል ፣ እና voila ፣ ቆጣሪው ከ 32 ፣ 768 ቆጠራ በታች ይወርዳል። ለዝቅተኛ ድግግሞሾች እንኳን TC3 የ 12 ሜኸ ድግግሞሾችን ፣ ወዘተ እንዲቆጣጠር ሊታዘዝ ይችላል። በዚህ ምክንያት የመሣሪያው ክልል የታችኛው ጫፍ ወደ 43 Hz ያህል ነው።

ኮዱን ለመቅረጽ እና በፕሮጀክትዎ ውስጥ እንዲጠቀሙበት እንኳን ደህና መጡ ፣ ግን እባክዎን ውጤቶችን ሲያትሙ ምንጩን ይጥቀሱ።

ወደ ኮዱ አገናኝ።