МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КрасноярскийГосударственный Технический Университет
ИнститутРадиоэлектроники
Кафедра “Приборостроение”
Отчет попроизводственной практике
Выполнили:
Студенты гр. Р52-4
В. Абрамович, В. Долгих,
А. Дианов, М. Гайков,
А. Вершинин
Проверил:
А.М. Ситников
Красноярск 2005
Содержание
1. Техникабезопасности
1.1 Профилактическиемероприятия по ТБ
1.2 Мероприятияпо ликвидации возникшей опасности
1.3 Мерыпожарной безопасности
2. Общиесведения и основные определения PIC контроллеров на примере PIC16C84
2.1 Основныехарактеристики PIC контроллеров семейства PIC16CXX
2.2 МикроконтроллерPIC16C84. Краткое описание
2.2.1 Обзор характеристик
2.2.2 Обзор регистров и ОЗУ
2.2.3 Тактовые генераторы
2.2.4 Организация встроенного ПЗУ
2.2.5 Обзор команд и обозначения
2.2.6 Дополнительные режимы работы
3. Многофункциональныйчастотомер на PIC16F84A
4. Основныетипы микрофонных усилителей
4.1 Микрофонныйусилитель с симметричной связью
4.2 Двухкаскадныймикрофонный усилитель
4.3 Микрофонныйусилитель с глубокой АРУ
5. Расчетблока питания
5.1 Расчеттрансформатора
5.2 Расчетвыпрямителя
5.3 Расчетстабилизатора
Списоклитературы
1. Техника безопасности
1.1 Профилактические мероприятия по ТБ
Инструктаж радиомеханика.
1. Вводный инструктаж проводится со всеми вновьпоступающими на работу, с целью ознакомления с действующей инструкцией поохране труда для данной профессии и для данной работы.
По своему назначению этот вид инструктажа подразделяетсяна:
а)первичный инструктаж
б)периодический (повторный)
в)внеплановый инструктаж
Защита от поражения электрическим током.
Действие электрического тока на организм человека можетбыть тепловое (ожог), механическое (разрыв тканей), химическое (электролиз) ибиологическое (сокращение мышц, паралич дыхания и сердца).
При воздействии электрического тока на организм человекамогут быть два вида поражения: электрические удары и электрические травмы.
Электрические удары — это поражение внутренних органов.
Электрические травмы — это поражение внешних частей тела(ожоги)
Электрические ожоги могут быть разной степени тяжести.
Факторы, влияющие на исход поражения человекаэлектрическим током в основном зависят от сопротивления тела человека, котороев свою очередь зависит от:
а)состояния кожи: неповрежденная, сухая и чистая кожа, аследовательно и тело человека имеет большое сопротивление, до 10000 до1000000м. Поврежденная, загрязненная и влажная кожа имеет малое сопротивлениетела человека;
б)поверхности прикосновения с электродами тока иплотности контакта с электродами;
в)значение и рода электрического тока и приложенногонапряжения;
г)частоты тока;
д)длительности прохождения тока;
е)общего состояния нервной системы,
Опасным для человека является ток более 10 мА, прикотором человек не может самостоятельно освободиться от токоведущих частей. Токв 50 мА вызывает тяжелое поражение а ток 100 мА воздействующий более 1 -2сявляется смертельно опасны.
Переменный ток с частотой 50-1000 Гц опаснее, чемпостоянный. Чем меньше время прохождения тока через человека, тем меньшевероятность поражения.
Расчетные параметры
Длительное воздействие тока, с0.1 0,2 0,5 0,7 1.0 3,0
Допустимый ток, мА, 500 250 100 75 50 6
Допустимое напряжение, В 500 250 100 75 50 36
Так же влияет на исход поражение пути прохождения тока. Поражениебудет более тяжелым, если пути тока проходят через жизненно важные органы(сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг).
По степени поражения электрическим током помещенияделятся на три категории:
1.категория — помещения с повышенной опасностью,характеризующиеся наличием в них одного из следующих факторов;
-токопроводящие полы (железобетонные, земляные,кирпичные и т.п.);
-токопроводящая пыль или сырость (при относительнойвлажности воздуха, длительно превышающей 75%);
-температура длительно превышающая 30°.
2.категория — особо опасные помещения, характеризующиесяналичием одного из следующих условий:
-особая сырость (относительная влажность воздуха близкак 100%);
-химически активная среда;
-одновременное наличие двух или более условий повышеннойопасности.
3.категория помещения без повышенной опасности.
Чтобы избежать поражение электрическим током, необходимособлюдать следующие правила:
1.видеть сигнал (индикаторская лампа, таблица) овключении напряжения, не пробовать наличие напряжение пальцем или отверткой;
2.работать с неисправной блокировкой, не отключать блокировочныеэлементы;
3.следить за состоянием изоляции;
4.не подключать блоки и приборы к оборудованиюнаходящемуся под напряжением;
5.не измерять напряжение и токи переносными приборами снеизолированными проводами и щупами;
6.не заменять предохранители во включенной аппаратуре;
7.не производить пайку и установку, замену деталей нааппаратуре, находящейся под напряжением, возможны травмирование механика,повреждение аппаратуры;
8.при регулировке на включенной аппаратуре операциипроизводят одной рукой: открытые токонесущие провода и монтаж должны бытьхорошо видны; не оставлять включенную аппаратуру более чем на то время, котороенеобходимо для регулировки и настройки.
При соблюдении мер безопасности нужно правильнопользоваться электроинструментом. Запрещается разбирать его и передавать другимлюдям. При эксплуатации электроинструмент должен, быть безопасным в работе ииметь недоступные для случайного прикосновения токоведущие части. Напряжениеэлектроинструмента не должно превышать до 220В в помещениях без повышеннойопасности; до 42В в помещениях с повышенной опасностью.
Защитными средствами являются: диэлектрические перчатки,коврики, инструменты с изолирующими ручками, указатели напряжения. Такжеглавной защитой человека от поражения электрическим током является защитноезаземление- это преднамеренное соединение с землей нетоковедущих металлическихчастей электроприборов, аппаратуры молниеотводов и разрядников.
Правило ТБ для защиты работающего от механических идругих травм:
К травмам различного рода могут привести причины как,неправильное обращение с инструментами, состояние человека неправильноеприменение тех или иных предметов, приборов и т. д.
Весь рабочий инструмент должен храниться в специальныхящиках, а ручки изолированы. Отвертки должны быть хорошо заточены, чтобы небыло срыва при работе. Бокорезы острые. Для защиты от летающих частиц приоткусывании провода применяются экраны.
Оборудование рабочего места имеет также очень важноезначение. Во-первых рабочее место должно быть оборудовано электросветильникомрегулирующимся, вытяжкой, стол покрыт пластиком. На рабочем месте не должнобыть лишних предметов.
Также важно соблюдать правило безопасности при пайке ипользования электропаяльниками. Пайкой осуществляется неразъемное соединениедеталей с помощью припая (Г10С, ПОСК), в состав которого входит свинец, вредныйдля организма человека. После пайки нужно вымыть руки 1 % раствором уксуса,затем промыть их теплой водой с мылом. При использовании паяльника следуетостерегаться брызг припоя и флюсов.
1.2 Мероприятия по ликвидации возникшей опасности
Первая помощь пострадавшему от электрического тока.
Если у пострадавшего сохранилось дыхание, но он безсознания, его следует ровно уложить, расстегнуть одежду, создать приток свежеговоздуха. При этом пострадавшему нужно давать нюхать нашатырный спирт,обрызгивать его водой, растирать и согревать тело. Если пострадавший дышитплохо, судорожно (как умирающий), ему следует делать искусственно. Одновременновызвать врача.
Первая помощь при ожоге:
Необходимо обожженную поверхность перевязать стерильнойсалфеткой или бинтом. При ожогах глаз вольтовой дугой следует делать холодныепримочки из борной кислоты и немедленно вызвать врача.
Первая помощь при ранении:
Во избежании заражения столбняком особое значение нужноуделять ранам загрязненным землей. В этом случае необходимо срочно обратиться кврачу. Также не допускается:
1.Промывать рану водой или какими-то либо растворами,засыпать порошками;
2.Покрывать мазями; нельзя стирать с раны песок; нельзяудалять сгустки крови;
3.Заматывать рану изоляционной лентой и т.п. Следуетперевязать рану используя стерильный индивидуальный пакет, или чисты, и конечновызвать врача.
Первая помощь при кровотечении.
Необходимо, поднять раненую конечность вверх:кровоточащую рану накрыть перевязочным материалом (из пакета) сложенным вкомочек, и придавить ее сверху, не касаясь пальцами самой раны, держать 4-5минут, затем забинтовать рану туго.
При сильном кровотечении сдавить кровеносные сосуды припомощи сгибания конечности в суставе, а также пальцами, жгутом или закруткой.Необходимо срочно вызвать врача.
Первая помощь при переломах, вывихах, ушибах ирастяжениях:
Основная задача при переломах и вывихах обеспечитьбольному неподвижность. Вправлять вывих должен врач. При переломе черепа(бессознательное состояние, кровотечение из ушей или рта) прикладывать к головехолодные предметы. При переломе позвоночника (резкая боль в позвоночнике,невозможно согнуть спину и повернуться) следует осторожно подсунуть подпострадавшего доску, не поднимая его, или повернуть на живот.
Первая помощь при обмороке.
Пострадавшего следует уложить в тени, опустив голову иприподняв ноги, дать воды, нюхать нашатырный спирт. Лед и примочки на головукласть не следует. Вызвать врача.
1.3 Меры пожарной безопасности
При ремонте бытовой РЭА очень важно узнать назначениеогнетушителей, их применение. Возникновение пожара может быть не электрическогохарактера и электрического. В нерабочих помещениях, без повышенной опасностиприменяются пенные огнетушители. Так же может применяться песок. А для тушенияаппаратуры, либо других электрических предметов используются углекислотныеогнетушители. Порошковые огнетушители предназначены для тушения небольшихочагов загорания щелочных металлов, и других соединений. Инструкция попользованию огнетушителями обязательно нанесена на самом баллоне.
2. Общие сведения и основные определения PICконтроллеров на примере PIC16C84
2.1 Основные характеристики PIC контроллеров семействаPIC16CXX
PIC16CXX — это 8-разрядные микроконтроллеры с RISCархитектурой, производимые фирмой Microchiр Technology. Это семейство микроконтроллеровотличается низкой ценой, низким энергопотреблением и высокой скоростью.
/>
Рис1.1 Пpинципиальная схема устpойства индикации на PIC16F84
Микроконтроллеры имеют встроенное ЭППЗУ программы, ОЗУданных и выпускаются в 18 и 28 выводных корпусах. PIC OTP — это однократно программируемыепользователем контроллеры, предназначенные для полностью оттестированных и законченныхизделий, в которых не будет происходить дальнейших изменений кода. Эти контроллерывыпускаются в дешевых пластиковых корпусах с предварительно заданным типомвнешнего генератора — кварцевым или RC. Для отладки программ и макетированиявыпускается вариант контроллеров с ультрафиолетовым стиранием. Эти контроллерыдопускают большое число циклов записи/стирания и имеют очень малое время стирания- обычно 1-2 минуты. Однако цена таких контроллеров существенно выше, чем однократнопрограммируемых, поэтому их невыгодно устанавливать в серийную продукцию. Дляизделий, программа которых может меняться, либо содержит какие-либо переменныечасти, таблицы, параметры калибровки, ключи и т.д., выпускается электрическистираемый и перепрограммируемый контроллер PIC16F84. Он также содержитэлектрически перепрограммируемое ПЗУ данных. Именно такой контроллер мы и будемиспользовать для экспериментов./>
СЕМЕЙСТВО PIC16CXX:
Для применений, связанных с защитой информации, каждыйPIC имеет бит секретности, который может быть запрограммирован для запрещениясчитывания программного кода и ПЗУ данных. При программировании сначалазаписывается программный код, проверяется на правильность записи, а затемустанавливается бит секретности. Если попытаться прочитать микросхему сустановленным битом секретности, то для PIC16C5X старшие 8 разрядов кода будутсчитываться как 0, а младшие 4 разряда будут представлять собой скремблированные12 разрядов команды. Для PIC16F84 аналогично 7 старших разрядов будутсчитываться нулями, а 7 младших разрядов будут представлять скремблированные 14разрядов команды. Электрически перепрограммируемое ПЗУ данных PIC16F84 приустановке бита защиты не может быть считано. Микроконтроллеры семейства PICимеют очень эффективную систему команд, состоящую всего из 35 инструкций. Всеинструкции выполняются за один цикл, за исключением условных переходов икоманд, изменяющих программный счетчик, которые выполняются за 2 цикла. Одинцикл выполнения инструкции состоит из 4 периодов тактовой частоты. Таким образом,при частоте 4 МГц, время выполнения инструкции составляет 1 мксек. Каждая инструкциясостоит из 14 бит, делящихся на код операции и операнд (возможна манипуляция с регистрами,ячейками памяти и непосредственными данными).
Высокая скорость выполнения команд в PIC достигается засчет использования двухшинной Гарвардской архитектуры вместо традиционнойодношинной Фон-неймановской. Гарвардская архитектура основывается на наборе регистровс разделенными шинами и адресным пространством для команд и для данных. Набор регистровозначает, что все программные объекты, такие как порты ввода/вывода, ячейкипамяти и таймер, представляют собой физически реализованные аппаратные регистры.Память данных (ОЗУ) для PIC16CXX имеет разрядность 8 бит, память программ(ППЗУ) имеет разрядность 12 бит для PIC16C5X и 14 бит для PIC16CXX. ИспользованиеГарвардской архитектуры позволяет достичь высокой скорости выполнения битовых,байтовых и регистровых операций. Кроме того, Гарвардская архитектура допускаетконвейерное выполнение инструкций, когда одновременно выполняется текущая инструкцияи считывается следующая. В традиционной же Фон-неймановской архитектуре командыи данные передаются через одну разделяемую или мультиплексируемую шину, темсамым ограничивая возможности конвейеризации. Внутренние физические илогические компоненты, из которых состоит PIC16CXX аналогичны любому другомумикроконтроллеру. Поэтому писать программы для PIC не сложнее, чем для любого другогопроцессора. Конечно, Гарвардская архитектура и большая разрядность командыпозволяют сделать код для PIC значительно более компактным, чем для других микроконтроллерови существенно повысить скорость выполнения программ.[1]
2.2 Микроконтроллер PIC16C84. Краткое описание
PIC16C84 относится к семейству КМОП микроконтроллеров.Отличается тем, что имеет внутреннее 1K x 14 бит EEPROM для программ, 8-битовыеданные и 64байт EEPROM памяти данных. При этом отличаются низкой стоимостью ивысокой производительностью. Все команды состоят из одного слова (14 битшириной) и исполняются за один цикл (400 нс при 10 МГц), кроме команд перехода,которые выполняются за два цикла (800 нс). PIC16C84 имеет прерывание,срабатывающее от четырех источников, и восьмиуровневый аппаратный стек.
Периферия включает в себя 8-битный таймер/счетчик с8-битным программируемым предварительным делителем (фактически 16 — битныйтаймер) и13 линий двунаправленного ввода/вывода. Высокая нагрузочная способность(25мА макс. втекающий ток, 20 мА макс. вытекающий ток) линий ввода/выводаупрощают внешние драйверы и, тем самым, уменьшается общая стоимость системы.Разработки на базе контроллеров PIC16C84 поддерживается ассемблером,программным симулятором, внутрисхемным эмулятором и программатором.
Серия PIC16C84 подходит для широкого спектра приложенийот схем высокоскоростного управления автомобильными и электрическимидвигателями до экономичных удаленных приемопередатчиков, показывающих приборови связных процессоров. Наличие ПЗУ позволяет подстраивать параметры вприкладных программах (коды передатчика, скорости двигателя, частоты приемникаи т.д.).
Малые размеры корпусов, как для обычного, так и дляповерхностного монтажа, делает эту серию микроконтроллеров пригодной дляпортативных приложений. Низкая цена, экономичность, быстродействие, простотаиспользования и гибкость ввода/вывода делает PIC16C84 привлекательным даже втех областях, где ранее не применялись микроконтроллеры. Например, таймеры,замена жесткой логики в больших системах, сопроцессоры.
Следует добавить, что встроенный автоматпрограммирования EEPROM кристалла PIC16C84 позволяет легко подстраиватьпрограмму и данные под конкретные требования даже после завершенияассемблирования и тестирования. Эта возможность может быть использована как длятиражирования, так и для занесения калибровочных данных уже послеокончательного тестирования.[1]
Обзор характеристик:
— только 35 простых команд;
— все команды выполняются за один цикл(400ns), кромекоманд перехода -2 цикла;
— рабочая частота 0 Гц… 10 МГц (min 400 нс циклкоманды)
— 14 — битовые команды;
— 8 — битовые данные;
— 1024 х 14 электрически перепрограммируемой программнойпамяти на кристалле (EEPROM);
— 36 х 8 регистров общего использования;
— 15 специальных аппаратных регистров SFR;
— 64 x 8 электрически перепрограммируемой EEPROM памятидля данных;
— восьмиуровневый аппаратный стек;
— прямая, косвенная и относительная адресация данных икоманд;
— четыре источника прерывания:
а) внешний вход — INT
б) переполнение таймера — RTCC
в) прерывание при изменении сигналов на линиях порта — B
г) по завершению записи данных в память — EEPROM
Периферия и Ввод/Вывод
— 13 линий ввода-вывода с индивидуальной настройкой;
— втекающий/вытекающий ток для управления светодиодами
. макс втекающий ток — 25 мА
. макс вытекающий ток — 20 мА
— 8 — битный таймер/счетчик RTCC с 8-битнымпрограммируемым предварительным делителем;
— автоматический сброс при включении;
— таймер включения при сбросе;
— таймер запуска генератора;
— Watchdog таймер WDT с собственным встроеннымгенератором, обеспечивающим повышенную надежность;
— EEPROM бит секретности для защиты кода;
— экономичный режим SLEEP;
— выбираемые пользователем биты для установки режимавозбуждения встроенного генератора:
— RC генератор: RC
— обычный кварцевый резонатор: XT
— высокочастотный кварцевый резонатор: HS
— экономичный низкочастотный кристалл: LP
— встроенное устройство программирования EEPROM памятипрограмм и данных; используются только две ножки.
КМОП технология:
— экономичная высокоскоростная КМОП EPROM технология;
— статический принцип в архитектуре;
— широкий диапазон напряжений питания и температур:
. коммерческий: 2.0… 6.0 В, 0...+70С
. промышленный: 2.0… 6.0 В, -40...+70С
. автомобильный: 2.0… 6.0 В, -40...+125С
— низкое потребление
. 3 мА типично для 5В, 4МГц
. 50 мкА типично для 2В, 32КГц
. 26 мкА типично для SLEEP режима при 2В.
Cтруктура PIC16C84:
Архитектура основана на концепции раздельных шин иобластей памяти для данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данныхи память данных (ОЗУ) — имеют ширину 8 бит, а программная шина и программнаяпамять (ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает простую, номощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровыеоперации работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команди циклов выполнения. 14- битовая ширина программной памяти обеспечивает выборку14-битовой команды в один цикл. Двухступенчатый конвейер обеспечивает одновременнуювыборку и исполнение команды. Все команды выполняются за один цикл, исключаякоманды переходов. В PIC16C84 программная память объемом 1К х 14 расположенавнутри кристалла. Исполняемая программа может находиться только во встроенномПЗУ.
Tипы корпусов и исполнений
Обозначения корпусов для кристаллов PIC16C8x. Типкорпуса указывается в Маркировке при заказе микросхем. Корпуса бывают только с18 Выводами.
PDIP — Обычный пластмассовый двухрядный корпус.Используется для OTP EPROM версий кристаллов.
SOIC — Малогабаритный DIP корпус для монтажа наповерхность
Исполнения микросхем бывают трех типов: комерческие, дляпромышлености и для автомобильной электроники. Основное их отличие втемпературном диапазоне и рабочем напряжении.
Коммерческое исполнение:
Рабочая температура 0… +70 C
Рабочее напряжение 3.0… 5.5 В
Исполнение для промышленности:
Рабочая температура -40… +85 C
Рабочее напряжение 3.0… 5.5 В
Исполнение для автомобилей:
Рабочая температура -40… +125 C
Рабочее напряжение 3.0… 5.5 В
Mаркировка при заказе:
Обозначение микросхем складывается из следующих полей:
- /
: PIC16C84 — Vdd range 4...6 V
PIC16LC84 Vdd range 2...6 V
: 04 ---> 4 mHz
10 ---> 10mHz
Температурный диапазон бывает:
— от 0С до +70С
I от-40С до +85С
E от-40С до +125С
Корпус обозначается:
P — обычный пластмассовый DIP
SO -300 mil SOIC
ПРИМЕРЫ:
PIC16C84-04/Pxxx 4 mHz, коммерческое исполнение в PDIPкорпусе, норм.диапазон Vdd, масочное ПЗУ с программой xxx
PIC16LC84-04I/SO 4 mHz, исполнение для промышленности,расширенный диапазон питания, корпус=SOIC
PIC16C84-10E/P исполнение для автомобилей, 10 mHz, PDIP,норм. питание
Максимальные значения электрических параметров
Выход параметров за данные пределы может привести кповреждению микросхемы. Работа кристалла на предельно допустимых значениях втечение длительного времени повлияет на его надежность.
Примечания:
1. Полная рассеиваемая мощность не должна превышать 800мВт для каждого корпуса. Рассеиваемая мощность вычисляется по следующейформуле:
/>
2. Понижение напряжения на ножке /MCLR ниже Vss(земля)вызывает большие токи, более 80 мА, и может привести к повреждению этой линии.Поэтому, рекомендуется подавать сигналы на ножку /MCLR через ограничивающийрезистор 50-100 Ом.[1]
Обзор регистров и ОЗУ:
Все программные объекты, с которыми может работать PIC, представляютсобой физические регистры. Чтобы понять, как работает PIC, нужно разобраться стем, какие регистры у него существуют и как с каждым из них работать. Hачнем снабора операционных регистров. Этот набор состоит из регистра косвенной адресации(f0), регистра таймера/счетчика (f1), программного счетчика (f2), регистраслова состояния (f3), регистра выбора (f4) и регистров ввода/вывода (f5,f6).
Эти регистры представляют основную часть программно-доступныхобъектов микроконтроллера.
f0… РЕГИСТР КОСВЕHHОЙ АДРЕСАЦИИ IND0: Регистр косвеннойадресации f0 физически не существует. Он использует регистр выбора f4 длякосвенной выборки одного из 64 возможных регистров. Любая команда, использующаяf0, на самом деле обращается к регистру данных, на который указывает f4.
f1… РЕГИСТР ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА TMR0: Регистртаймера/счетчика TMR0 может быть записан и считан как и любой другой регистр.TMR0 может увеличиваться по внешнему сигналу, подаваемому на вывод RTCC, или повнутренней частоте, соответствующей частоте команд.
Основное применение таймера/счетчика — подсчет числа внешнихсобытий и измерение времени. Сигнал от внешнего или внутреннего источника такжеможет быть предварительно поделен при помощи встроенного в PIC программируемогоделителя.
f2… ПРОГРАММHЫЙ СЧЕТЧИК PCL: Программный счетчик (PC) используетсядля генерации последовательности адресов ячеек ПЗУ программы, содержащих 14-разрядныекоманды.
Ширина программного счетчика — 13 бит. Младший байтпрограммного счетчика (PCL) доступен для чтения и записи и находится в регистре02h. Старший байт программного счетчика (PCH) не может быть прямым образомпрочитан или записан. Старший байт программного счетчика может быть записанчерез PCLATH регистр, адрес которого 0Ah. В зависимости от того, загружается лив программный счетчик новое значение во время выполнения команд CALL, GOTO, илив младший байт программного счетчика (PCL) производится запись, — старшие битыпрограммного счетчика загружаются из PCLATH разными способами
f3… РЕГИСТР СЛОВА СОСТОЯHИЯ STATUS: Регистр словасостояния похож на регистр PSW, существующий в большинстве микропроцессоров. Внем находятся бит переноса, десятичного переноса и нуля, а также биты режимавключения и биты страничной адресации.
f4… РЕГИСТР ВЫБОРА FSR: Как было уже сказано, регистр выбораFSR используется вместе с регистром косвенной адресации f0 для косвенной выборкиодного из 64 возможных регистров. Физически задействовано 36 регистров ОЗУпользователя, расположенных по адресам 0Ch-2Fh и 15 служебных регистров, расположенныхпо различным адресам.
f5, f6… РЕГИСТРЫ ВВОДА/ВЫВОДА PORTA, PORTB Регистры f5и f6 соответствуют двум портам ввода/вывода, имеющимся у PIC16C84.
Порт A имеет 5 разрядов PA4-PA0, которые могут бытьиндивидуально запрограммированы как входы или выходы при помощи регистра TRISA,имеющего адрес 85h. Линии PA двунаправленные, а линия PA4 -выход соткрытым стоком. Адрес регистра порта А — 05h. Относящийся к порту Ауправляющий регистр TRISA расположен на первой странице регистров по адресу85h. TRISA — это регистр шириной 5 бит. Если бит управляющего TRISAрегистра имеет значение единица, то соответствующая линия будет устанавливатьсяна ввод. Ноль переключает линию на вывод и одновременно выводит на неесодержимое соответствующего регистра защелки.
Порт В — это двунаправленный порт, шириной в восемь бит(адрес регистра 06h). Относящийся к порту В управляющий регистр TRISBрасположен на первой странице регистров по адресу 86h. Если бит управляющегоTRISB регистра имеет значение единица, то соответствующая линия будетустанавливаться на ввод. Ноль переключает линию на вывод и одновременно выводитна нее содержимое соответствующего регистра защелки. У каждой ножки порта Вимеется небольшая активная нагрузка (около 100мкА) на линию питания. Онаавтоматически отключается, если эта ножка запрограммирована как вывод. Болеетого, управляющий бит RBPU OPTION может отключить (RBPU=1) всенагрузки. Сброс при включении питания также отключает все нагрузки.
Порт B имеет 8 разрядов PB7-PB0 и программируется при помощирегистра TRISB, имеющего адрес 86h.
Четыре линии порта В (PB) имеют способностьвызвать прерывание при изменении значения сигнала на любой из них. Если этилинии настроены на ввод, то они опрашиваются и защелкиваются в цикле чтения Q1.Новая величина входного сигнала сравнивается со старой в каждом командномцикле. При несовпадении значения сигнала на ножке и в защелке, генерируетсявысокий уровень. Выходы детекторов «несовпадений» PB4,PB5,PB6,PB7объединяются по ИЛИ и генерируют прерывание RBIF (запоминаемое вINTCON). Любая линия, настроенная как вывод, не участвует в этомсравнении. Прерывание может вывести кристалл из режима SLEEP. В подпрограммеобработки прерывания следует сбросить запрос прерывания одним из следующихспособов:
1) Запретить прерывания при помощи обнуления бита RBIEINTCON.
2) Прочитать порт В. Это завершит состояние сравнения.
3) Обнулить бит RBIF INTCON.
Прерывание по несовпадению и программно устанавливаемыевнутренние активные нагрузки на этих четырех линиях могут обеспечить простойинтерфейс например с клавиатурой, с выходом из режима SLEEP по нажатию клавиш.Ножка RB0 совмещена с входом внешнего прерывания INT
Задание 1 в разряде регистра TRIS программируетсоответствующий разряд порта как вход. При чтении порта считываетсянепосредственное состояние вывода, при записи в порт запись происходит вбуферный регистр.
Проблемы при организации двунаправленных портов:
-Некоторые команды внутренне выполняются какчтение+запись. Например, команды BCF и BSF считывают порт целиком, модифицируютодин бит и выводят результат обратно. Здесь необходима осторожность. Например,команда BSF для бита 5 регистра f6 (порт В) сначала считает все восемь бит.Затем выполняются действия над битом 5 и новое значение байта целикомзаписывается в выходные защелки. Если другой бит регистра f6 использует я вкачестве двунаправленного ввода/вывода (скажем бит 0) и в данный момент онопределен как входной, входной сигнал на этой ножке будет считан и записанобратно в выходную защелку этой-же ножки, затирая ее предыдущее состояние.
До тех пор пока эта ножка остается в режиме ввода,никаких проблем не возникает. Однако, если позднее линия 0 переключится в режимвывода, ее состояние будет неопределенным.
На ножку, работающую в режиме вывода, не должны«наваливаться» внешние источники токов(«монтажное И»,«монтажное ИЛИ»). Результирующие большие токи могут повредитькристалл.
Последовательное обращение к портам ввода/вывода:
Запись в порт вывода происходит в конце командногоцикла. Но при чтении, данные должны быть стабильны в начале командного цикла.Будьте внимательны в операциях чтения, следующих сразу за записью в тот жепорт. Здесь надо учитывать инерционность установления напряжения на выводах.Может потребоваться программная задержка, чтобы напряжение на ножке (зависит отнагрузки) успело стабилизироваться до начала исполнения следующей командычтения
f8, f9… РЕГИСТРЫ ЭППЗУ EEDATA, EEADR: PIC16C84 имеетвстроенное электрически перепрограммируемое ПЗУ размером 64 байта, котороеможет быть считано и записано при помощи регистра данных EEDATA и регистраадреса EEADR. Запись нового байта длится около 10 мсек и управляется встроеннымтаймером. Регистр EECON1 (адрес 88h) — это управляющий регистр шириной пятьбит. Младшие пять бит физически существуют, а старшие три бита читаются всегдакак `0`.
Управляющие биты RD и WR запускают соответственно чтениеи запись. Они могут быть установлены только программно. Сбрасываются- аппаратнопо завершения операций чтения/записи. Запрет программного сброса бита WRпредотвращает преждевременное окончание записи.
RD — Бит чтения.
RD =1: Запускает чтение памяти данных EEPROM. Чтениезанимает один цикл. Устанавливается программно. Обнуляется аппаратно.
WR — Бит записи.
WR =1: Запускает запись в память данных EEPROM.
Устанавливается программно. Обнуляется аппаратно.
WREN — Бит разрешения записи в память данных EEPROM.
WREN = 1: Разрешена запись.
WREN = 0: Запрещена запись.
После включения питания WREN обнуляется.
Флаг ошибки WRERR устанавливается, когда процесс записипрерывается сигналом сброса /MCLR или сигналом сброса от WDT таймера.Рекомендуется проверять этот флаг WRERR и при необходимости производитьперезапись данных, данные и адрес которых сохраняются в регистрах EEDATA иEEADR.
WRERR — Флаг ошибки записи.
WRERR = 1: Флаг устанавливается, когда операция записипреждевременно прерывается сигналом сброса /MCLR (во время обычного режима илирежима SLEEP) или сигналом сброса WDT во время обычного режима.
Флаг EEIF устанавливается, когда встроенный автоматзавершает запись в память данных. Он должен быть сброшен программно.
EEIF — Флаг завершения записи.
EEIF = 1: Флаг устанавливается, когда завершена запись.Соответствующий бит разрешения прерывания — EEIE в регистре INTCON [1]
РЕГИСТРЫ ОБЩЕГО HАЗHАЧЕHИЯ
Регистры общего назначения представляют собой статическоеОЗУ, расположенное по адресам 0Ch-2Fh. Всего в PIC16C84 можно использовать 36 ячеекОЗУ.[1]
СПЕЦИАЛЬHЫЕ РЕГИСТРЫ W, INTCON, OPTION
К ним относятся рабочий регистр W, используемый вбольшинстве команд в качестве регистра аккумулятора и регистры INTCON и OPTION.Регистр прерываний INTCON (адрес 0Bh) служит для управления режимами прерыванияи содержит биты разрешения прерываний от различных источников и флаги прерываний.Регистр режимов OPTION (адрес 81h) служит для задания источников сигнала для предварительногоделителя и таймера/счетчика, а также для задания коэффициента деленияпредварительного делителя, активного фронта сигнала для RTCC и входапрерывания. Кроме того при помощи регистра OPTION могут быть включены нагрузочныерезисторы для разрядов порта B, запрограммированных как входы.[1]
СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР WDT
Сторожевой таймер WDT предназначен для предотвращения катастрофическихпоследствий от случайных сбоев программы. Watchdog таймер представляет собойполностью независимый встроенный RC генератор, который не требует никакихвнешних цепей. Он будет работать, даже если основной генератор остановлен, какэто бывает при исполнении команды SLEEP. Таймер вырабатывает сигнал сброса.Выработка таких сбросов может быть запрещена путем записи нуля в специальныйбит конфигурации WDTE. Эту операцию производят на этапе прожига микросхем.
Выдержка времени WDT:
Номинальная выдержка WDT составляет 18 мс (безиспользования делителя). Она зависит от температуры, напряжения питания, отособенностей типов микросхем. Если требуются большие задержки, то к WDT можетбыть подключен встроенный делитель с коэффициентом деления до 1:128; которыйпрограммируется путем записи в регистр OPTION. Здесь могут быть реализованывыдержки до 2.5 секунд.
Команды «CLRWDT» и «SLEEP» обнуляютWDT и делитель, если он подключен к WDT. Это запускает выдержку времени сначалаи предотвращает на некоторое время выработку сигнала сброс. Если сигнал сбросаот WDT все же произошел, то одновременно обнуляется бит «TO» врегистре статуса (f3). В приложениях с высоким уровнем помех, содержимоерегистра OPTION подвержено сбою. Поэтому регистр OPTION должен обновлятьсячерез равные промежутки времени.
Следует учесть, что наихудшей комбинацией является:Vdd=min, температура=max и max коэффициент деления делителя,- это приводит ксамой большой выдержке времени, она может достигать нескольких секунд.[1]
СХЕМА СБРОСА:
Микроконтроллеры семейства PIC используют внутреннюю схемусброса по включению питания в сочетании с таймером запуска генератора, чтопозволяет в большинстве ситуаций обойтись без традиционного резистора иконденсатора.
В PIC16C84 существуют различия между вариантами сбросов:
1) Сброс по включению питания.
2) Сброс по внешнему сигналу /MCLR при нормальнойработе.
3) Сброс по внешнему сигналу /MCLR в режиме SLEEP.
4) Сброс по окончанию задержки таймера WDT принормальной работе.
5) Сброс по окончанию задержки таймера WDT в режимеSLEEP.
Некоторые из спец.регистров при сбросе неинициализируются. Они имеют случайное состояние при включении питания и неизменяются при других видах сбросов. Другая часть спец.регистровинициализируются в «состояние сброса» при всех видах сброса, кромесброса по окончанию задержки таймера WDT в режиме SLEEP. Просто этот сбросрассматривается как временная задержка в нормальной работе. Есть еще несколькоисключений. Программный счетчик всегда сбрасывается в ноль (0000h). Битыстатуса TO и PD устанавливаются или сбрасываются в зависимости от вариантасброса. Эти биты используются программой для определения природы сброса.
Алгоритм сброса при вкл. питания.
Кристалл PIC16C84 имеет встроенный детектор включенияпитания. Таймер запуска начинает счет выдержки времени после того, какнапряжение питания пересекло уровень около 1,2...1,8 Вольт. По истечениивыдержки около 72мс считается, что напряжение достигло номинала и запускаетсядругой тайме выдержка на стабилизацию кварцевого генератора. Программируемыйбит конфигурации позволяет разрешать или запрещать выдержку от встроенноготаймера запуска. Выдержка запуска меняется от экземпляров кристалла, от питанияи температуры. Таймер на стабилизацию генератора отсчитывает 1024 импульса отначавшего работу генератора. Считается, что кварцевый генератор за это времявышел на режим. При использовании RC генераторов- выдержка на стабилизацию непроизводится.
Затем включается таймер ожидания внешнего сброса /MCLR.Это необходимо для тех случаев, когда требуется синхронно запустить в работунесколько PIC контроллеров через общий для всех сигнал /MCLR. Если такогосигнала не поступает, то через время Tost вырабатывается внутренний сигналсброса и контроллер начинает ход по программе. Время Tost программируетсябитами конфигурации в EEPROM. Здесь существует проблема, когда Vdd нарастаетслишком медленно и все выдержки на запуск, а питание еще не достигло своегоминимального значения Vdd(min) работоспособности. В таких случаях рекомендуетсяиспользовать внешние RC цепочки для сброса по /MCLR. [1]
ТАКТОВЫЕ ГЕHЕРАТОРЫ
Для микроконтроллеров семейства PIC возможноиспользование четырех типов тактового генератора:
XT кварцевый резонатор
HS высокочастотный кварцевый резонатор
LP микропотребляющий кварцевый резонатор
RC RC цепочка
Кристаллы PIC16. могут также тактироваться и от внешнихисточников. Генератор, построенный на кварцевых или керамических резонаторах,требует периода стабилизации после включения питания. Для этого, встроенныйтаймер запуска генератора держит устройство в состоянии сброса примерно 8 мспосле того, как сигнал на /MCLR ножке кристалла достигнет уровня логическойединицы. Таким образом, внешняя цепочка RC, связанная с ножкой /MCLR во многихслучаях не требуется. Встроенные генераторы работоспособны при определенныхноминалах питающего напряжения:
При частотах ниже 500 кГц, внутренний генератор можетгенерировать сбойный импульс на гармониках, когда переключается бит 0 порта A.Этого не происходит при использовании внешнего генератора или при встроенном RCгенераторе.
Генератор на кварцах: PIC16C84-XT, -HS или -LP требуютподключения кварцевого или керамического резонатора к выводам OSC1 и OSC2.
Маркировка следующая: XT — стандартный кварцевыйгенератор, HS — высокочастотный кварцевый генератор, LP — низкочастотныйгенератор для экономичных приложений. Резистор Rs может потребоваться длягенератора «HS», особенно при частотах ниже 20 МГц для гашениягармоник. Для керамического резонатора более высокая емкость будет увеличиватьстабильность генератора, но также будет увеличивать время запуска. В режимах HSи XT, чтобы избежать гармоник может потребоваться последовательный резистор Rs.
RC генератор: Когда не предъявляются требования кбыстродействию и к точности по времени, ОТР кристалл, например PIC16C84-RC,позволяет сэкономить деньги и реализовать простой RC генератор.
Частота есть функция питающего напряжения, значенийрезистора Rext, конденсатора Cext и температуры. Кроме того, частота генераторабудет незначительно изменяться от партии к партии. На частоту генерации влияетсобственная емкость корпуса кристалла, ее влияние заметно для малых значенийCext. Нужно принять во внимание также дрейф R и C элементов. Для значений Rextниже 2.2 кОМ генератор может работать нестабильно или не заводиться. При оченьбольших значениях Rext ( напр. 1 МОм) генератор становится чувствительным кпомехам, влажности и монтажным утечкам тока.
Рекомендуемая величина Rext находится между 5 КОм и 100КОм. Хотя генератор работоспособен и при отсутствии внешнего конденсатора (Cext= 0), С малой Cext, или вообще без нее, частота генератора сильно зависит отмонтажных емкостей. Разброс будет тем больше, чем больше величина R.
Сигнал с частотой генератора, деленной на 4,присутствует на ножке OSC2/CLKOUT, и может быть использован для целейтестирования или синхронизации других схем.[1]
Организация встроенного ПЗУ:
Программный счетчик в PIC16C84 имеет ширину 13 бит и способенадресовать 8Кх14бит объема программной памяти. Однако, физически на кристаллеимеется только 1Кх14 памяти (адреса 0000h-03FFh). Обращение к адресам выше 3FFhфактически есть адресация в тот же первый килобайт. Вектор сброса находится поадресу 0000h, вектор прерывания находится по адресу 0004h.
EEPROM PIC16C84 рассчитан на ограниченное число цикловстирания/записи. Чтобы записать в программную память, кристалл должен бытьпереведен в специальный режим при котором на ножку /MCLR подается напряжение программированияVрrg, а питание Vdd должно находиться в пределах 4.5 В… 5.5В. PIC16C84 непригодендля применений, в которых часто модифицируется программа. Запись в программнуюпамять осуществляется побитно, последовательно с использованием только двухножек.
Стек и возвраты из подпрограмм:
Кристалл PIC16C84 имеет восьмиуровневый аппаратный стекшириной 13 бит. Область стека не принадлежит ни к программной области ни кобласти данных, а указатель стека пользователю недоступен. Текущее значениепрограммного счетчика посылается в стек, когда выполняется команда CALL илипроизводится обработка прерывания. При выполнении процедуры возврата изподпрограммы команды RETLW, RETFIE или RETURN, в программный счетчиквыгружается содержимое стека. Регистр PCLATH (0Ah) не изменяется при операцияхсо стеком.
Долговременная Память данных EEPROM:
Память данных EEPROM позволяет прочитать и записать байтинформации. При записи байта автоматически стирается предыдущее значение изаписываются новые данные (стирание перед записью). Все эти операции производитвстроенный автомат записи EEPROM. Содержимое ячеек этой памяти сохраняется привыключении питания. Кристалл PIC16C84 имеет память данных 64х8 EEPROM бит,которая позволяет запись и чтение во время нормальной работы (во всем диапазонепитающих напряжений). Эта память не принадлежит области регистров ОЗУ. Доступ кней осуществляется через два регистра: EEDATA , который содержит всебе восьмибитовые данные для чтения/записи и EEADR , которыйсодержит в себе адрес ячейки к которой идет обращение. Дополнительно имеетсядва управляющих регистра: EECON1 и EECON2 .
При считывании данных из памяти EEPROM необходимозаписать требуемый адрес в EEADR регистр и затем установить бит RDEECON1 в единицу. Данные появятся в следующем командном цикле врегистре EEDATA и могут быть прочитаны. Данные в регистре EEDATA защелкиваются.
При записи в память EEPROM, необходимо сначала записатьтребуемы адрес в EEADR регистр и данные в EEDATA регистр. Затем выполнитьспециальную последовательность команд, производящую непосредственную запись:
movlv 55h
movwf EECON2
movlv AAh
movwf EECON2
bsf EECON1,WR; установить WR бит, начать запись
Во время выполнения этого участка программы, всепрерывания должны быть запрещены для точного выполнения временной диаграммы.Время записи — примерно 10мс. Фактическое время записи будет изменяться взависимости от напряжения, температуры и индивидуальных свойств кристалла. Вконце записи бит WR автоматически обнуляется, а флаг завершения записи EEIF, онже запрос на прерывание, устанавливается.
Для предотвращения случайных записей в память данныхпредусмотрен специальный бит WREN в регистре EECON1. Рекомендуется держать битWREN выключенным, кроме тех случаев, когда нужно обновить память данных. Болеетого, кодовые сегменты, которые устанавливают бит WREN и те, которые выполняютзапись должны храниться на различных адресах, чтобы избежать случайноговыполнения их обоих при сбое программы.[1]
Обзор команд и обозначения.
Каждая команда PIC16C84 – это 14-битовое слово, котороеразделено по смыслу на следующие части: — 1. код операции, -2. поле для одногои более операндов, которые могут участвовать или нет в этой команде. Системакоманд PIC16C84 включает в себя байт-ориентированные команды, бит-ориентированные,операции с константами и команды передачи управления.
Для байт-ориентированных команд «f» обозначает собойрегистр, с которым производится действие; «d» – бит определяет, куда положитьрезультат. Если «d» =0, то результат будет помещен в W регистр, при «d»=1результат будет помещен в «f», упомянутом в команде. Для бит-ориентированныхкоманд «b» обозначает номер бита, участвующего в команде, а «f» –это регистр,в котором этот бит расположен.
Для команд передачи управления и опреаций с константами,«k» обозначает восьми или одиннадцатибитную константу.
Все команды выполняются в течение одного командногоцикла. В двух случаях исполнение команды занимает два командных цикла: -1.проверка условия и переход, -2.изменение программного счетчика как результат выполнениякоманды. Один командный цикл состоит из четырех периодов генератора. Такимобразом, для генератора с частотой 4 МГц время исполнения командного циклабудет 1 мкс.[1]
Дополнительные режимы работы:
Конфигурационное слово:
Кристалл PIC16C84 имеет пять битов конфигурации, которыехранятся в EEPROM и устанавливаются на этапе программирования кристалла. Этибиты могут быть запрограммированы (читается как `0`) или оставлены не-запрограммироваными (читается `1`) для выбора подходящего варианта конфигурацииустройства. Эти биты расположены в EEPROM памяти по адресу 2007h. Пользователюследует помнить, что этот адрес находится ниже области кодов и недоступенпрограмме. Ячейка EEPROM конфигурации.
CP — Бит защиты кода.
CP = 1: Код защиты выключен
CP = 0: Код защиты включен
Остальные биты в слове не используются и читаются какединицы.
Индивидуальная метка:
Кристалл PIC16C84 имеет четыре слова, расположенные поадресу (2000h-2003h) Они предназначены для хранения идентификационного кода(ID) пользователя, контрольной суммы или другой информации. Как и словоконфигурации, они могут быть прочитаны или записаны только с помощьюпрограмматора. Доступа по программе к ним нет. Если кристалл защищен,пользователю рекомендуется использовать для идентификации только младшие семьбит каждого ID слова, а в старший бит записывать `0`. Тогда ID слова можнобудет прочитать даже в защищенном варианте.
Защита программ от считывания:
Программный код, который записан в кристалл, может бытьзащищен от считывания при помощи установки бита защиты (CP) в словеконфигурации в ноль. Содержимое программы не может быть прочитано так, что сним можно было бы работать. Кроме того, при установленном бите защитыстановится невозможным изменять программу. То-же относится и к содержимому памятиданных EEPROM.
Если установлена защита, то бит CP можно стереть тольковместе с содержимым кристалла. Сначала будет стерта EEPROM программная память ипамять данных и в последнюю очередь бит защиты кода CP.
Проверка кристалла с установленной защитой. Присчитывании защищенного кристалла, чтение любого адреса памяти даст результат,похожий на 0000000XXXXXXX(двоичный код), где X- это 0 или 1. Чтобы проверитьсохранность памяти в защищенном кристалле, следуйте правилам:
1) запрограммируйте и проверьте работу исправногокристалла.
2) установите защиту кода программы и считайтесодержимое программной памяти в файл-эталон.
3) проверяйте любой защищенный кристалл путем сравненияего программной памяти с содержимым этого эталона.
Память данных EEPROM не может быть проверена послеустановки бита защиты.
Режим пониженного энергопотребления:
Вход в режим SLEEP осуществляется командой SLEEP. Поэтой команде, если WDT разрешен, то он сбрасывается и начинает счет времени,бит «PD» в регистре статуса (f3) сбрасывается, бит «TO»устанавливается, а встроенный генератор выключается. Порты ввода/выводасохраняют состояние, которое он имели до входа в режим SLEEP. Для сниженияпотребляемого тока в этом режиме, ножки на вывод должны иметь такие значения,чтобы не протекал ток между кристаллом и внешними цепями. Ножки на ввод должныбыть соединены внешними резисторами с высоким или низким уровнем, чтобыизбежать токов переключения, вызываемых плавающими высокоомными входами. То жеи про RTCC. Ножка /MCLR должна быть под напряжением Vihmc.
Выход из режима SLEEP осуществляется в результатеследующих событий:
1. Внешний сброс — импульс низкого уровня на на ножке/MCLR.
2. Сброс при срабатывании WDT(если он разрешен)
3. Прерывания. (Прерывание с ножки INT, прерывание приизменении порта B, прерывание при завершении записи данных EEPROM).
При первом событии происходит сброс всего устройства.Два других события предполагают продолжение выполнения программы. Бит«PD» в регистре статуса (f3), который устанавливается при включении,но обнуляется командой «SLEEP», может быть использован дляопределения состояния процессора до «просыпания»: или процессор был врежиме «SLEEP»(горячий старт), или было просто выключено питание(холодный старт). Бит «TO» позволяет определить, чем был вызван выходиз режима SLEEP: или внешним сигналом на ножке /MCLR, или срабатыванием WDT.
Чтобы устройство вышло из режима SLEEP через прерывание,это прерывание должно быть разрешено установкой соответствующей маски врегистре INTCON. При выходе из режима SLEEP будет выполняться фоноваяпрограмма, если общая маска запрещает все прерывания (GIE=0). Если GIE=1, тобудет выполняться подпрограмма обработки прерываний.[1]
3. Многофункциональный частотомер на PIC16F84A
Основные технические характеристики описываемого частотомераследующие: диапазон измерения частоты — 0,1 Гц...60 МГц (реально верхняяграница выше); порог чувствительности по входному напряжению — 0,08...0,15 В(амплитудное значение); минимальное надежно фиксируемое прибором значениечастоты синусоидального сигнала — 2 Гц (амплитудой 0,15 В); максимальнаяамплитуда входного сигнала — 3 В. Питается прибор от батареи типа«Крона» (возможно использование внешнего источника напряжением 7...16В), потребляемый ток — 10… 12 мА. Предусмотрено изменение времени измерения(0,1; 1 и 10 с), умножение показаний на 1000 (при применении внешнего делителячастоты), удержание показаний, запись одного значения частоты вэнергонезависимую память и возможность последующего считывания.
Принципиальная схема частотомера изображена на рис. 3.1.
/>
Рис 3.1. Многофункциональный частотомер
Его основа — микроконтроллер PIC16F84A, которыйосуществляет счет импульсов внешнего сигнала, обработку полученных значений ивывод результатов измерения на ЖКИ. В функции микроконтроллера также входятопрос кнопок (SB1—SB4) и управление питанием прибора.
Включают и выключают частотомер кнопкой SB1. Послеподсоединения батареи питания (или подачи напряжения от внешнего источника) приборостается в выключенном состоянии. При нажатии на кнопку SB1 напряжение питаниячерез диод VD1 поступает на интегральный стабилизатор напряжения DA1, а с еговыхода — на входной каскад (VT3), микроконтроллер DD1 и индикатор HG1. Затем навыводе 1 (RA2) микроконтроллера появляется высокий логический уровень, чтоприводит к открыванию транзисторов VT1 и VT2. Далее контроллер ожидаетотпускания кнопки SB1 (контролируя сигнал на выводе 6). После размыкания ееконтактов напряжение питания подается на вход стабилизатора DA1 через открытыйтранзистор VT1 и начинается измерение частоты.
Во время удержания SB1 на экране индикатора (рис. 3.2, а)высвечиваются надписи «ЧАСТОТОМЕР» и «ВЕРСИЯ: 1.00» (версияпришивки контроллера). При повторном нажатии нa SB1 напряжение питанияпоступает на вывод 6 (RB0) микроконтроллера, который после этого ожидаетразмыкания ее контактов, и когда это произойдет, устанавливает низкий логическийуровень на выводе 1 (RA2).
В результате транзисторы VT1, VT2 закрываются и приборобесточивается. Если в режиме измерения на индикаторе отображаются нулевыепоказания в течение примерно 3 мин, микроконтроллер устанавливает низкийлогический уровень на выводе 1 (RA2), тем самым отключая себя от источникапитания.
Время измерения, выбранное кнопкой SB2 (0,1; 1 или 10с), отображается в правой части нижней строки индикатора (рис. 3.2, б). Ценамладшего разряда — 10,1 или 0,1 Гц соответственно. При времени измерения 0,1; 1и 10 с максимально на ЖКИ может отображаться семь, восемь или девять разрядов,т. е. максимальное отображаемое значение равно соответственно 99,999.99,99,999.999 или 99,999.999.9 МГц.
Нажатием кнопки SB3 показания частоты умножают на 1000.Это сделано для удобства считывания показаний при использовании внешнегоделителя на 1000 [1, 2]. Коэффициент умножения («х1» или «х1000»)отображается в середине нижней строки.
Чтобы удержать (зафиксировать) показания, нажимаюткнопку SB4 («Память»). При этом на ЖКИ остается значение той частоты,которое было в момент нажатия кнопки. Его можно сохранить в энергонезависимойпамяти микроконтроллера, воспользовавшись кнопкой SB2, функция которой в этомслучае — «Запомнить» (рис. 3.2, в). Прежнее значение при этомтеряется. Если необходимо считать частоту из памяти, нажимают на SB3 (ее новаяфункция — «Считать»). Для выхода из режима работы с памятьюиспользуют кнопку SB4 (новая функция — «Выход»). В режиме работы спамятью частотомер автоматически выключается примерно через 3 мин после нажатияна любую кнопку независимо от показаний индикатора. После выключения питания вэнергонезависимой памяти сохраняются последние параметры измерения (времяизмерения и множитель).
В качестве VT1, VT2 в приборе можно применить любыетранзисторы указанных на схеме серий. Стабилизатор КР1157ЕН502А заменим на78L05, LM2931Z (при использовании последнего нижняя граница напряжения питанияснизится до 5,5 В, а потребляемый ток уменьшится на 2 мА).
ЖКИ должен иметь встроенный контроллер с системойкоманд, совместимой с командами контроллера HD44780, и русские символы втаблице знакогенератора (практически все знакосинтезирующие ЖКИ удовлетворяютэтому условию). Пригодны, например, индикаторы DV-16210, DV-16230, DV-16236,DV-16244, DV-16252 (DataVision), ITM-1602 (Intech), PC-1602 (PowerTip).
Калибруют частотомер по образцовому генератору с помощьюподстроечного конденсатора С10. Подбором резистора R5 добиваются максимальнойчувствительности прибора по напряжению. Контрастность выводимых показанийиндикатора регулируют подбором резистора R11. Если функции автоматического.выключения питания и управления питанием одной кнопкой не нужны, прибор можноупростить, исключив транзисторы VT1, VT2, диод VD1, резисторы R1, R3, R4, R7,R8, R10 и кнопку SB1. Вывод 6 микроконтроллера в этом случае соединяют с общимпроводом, а напряжение питания подают непосредственно на вход DA1. Изображениеготового устройства приведено в Приложении 1. [2]
4. Микрофонные усилители
4.1 Микрофонный усилитель с симметричной связью
Микрофонный усилитель — еще одна область применениямикросхем, где важен малый уровень собственных шумов. Такой усилитель должениметь, как правило, линейную АЧХ в номинальном диапазоне частот и обладатьдостаточно высокой перегрузочной способностью
Для борьбы с фоном переменного тока сетевой частоты,наводимым на соединительные кабели, в высококачественных микрофонных усилителяхиспользуют симметричный вход, реализуемый, как правило, на сложных визготовлении и требующих тщательного экранирования от внешних магнитных полейсимметрирующих трансформаторах. На рисунке 4.1.1. показана схема микрофонногоусилителя, позволяющая обойтись без такого нетехнологичного элемента, кактрансформатор.
/>
Рис 4.1.1. Микрофонный усилитель с симметричным входом
Основой устройства служит дифференциальный усилитель наОУ DA1.1 и DA1.2. Его коэффициент усиления Ку=1+(R8+R9)/Rэ (Rэ — эквивалентноесопротивление соединенных последовательно резисторов R6 и введенной в цепьчасти резистора R5) и может регулироваться в пределах от 1,5 до 140 резисторомR5. Усиленный сигнал через разделительные конденсаторы С5 и С6 поступает насимметричный Выход 1, а через второй дифференциальный усилитель (ОУ DA2) — нанесимметричный Выход 2.
Так как современные ОУ обладают почти идеальным (более70 дБ) подавлением синфазного сигнала, помехозащищенность усилителяопределяется практически лишь согласованностью сопротивлений резисторов R3 иR4, R8 и R9, R11 и R12. R13 и R14 и, если они не отличаются от указанных насхеме более чем на 1 %, не уступает помехозащищенности лучших устройств странсформаторным входом.
Входное сопротивление усилителя — 10 кОм. Питают его отдвуполярного стабилизированного источника напряжением ±10 В.
В данном усилителе можно использовать отечественные ОУК157УД2, КР1407УДЗ и (при снижении напряжения литания до ±.6 В) КФ1407УД4 [3]
4.2 Двухкаскадный микрофонный усилитель
Размещение микрофонного усилителя в непосредственнойблизости от микрофона резко — ослабляет требования к экранировкесоединительных проводов и улучшает отношение сигнал/фон. Однако при этомвозникает новая проблема, связанная с питанием микрофонного усилителя:встроенная батарея требует частой замены, а использовать дополнительный проводпитания не всегда удобно.
На рисунке 4.2.1. приведена схема двухкаскадногомикрофонного усилителя питание которого осуществляется по сигнальному проводу.В основной усилитель при этом нужно добавить лишь один резистор R4, служащийнагрузкой микрофонного усилителя, и разделительный конденсатор С2. Смещение набазе транзистора Т1 и температурную стабилизацию всего усилителя обеспечиваетделитель R2R3 в цепи эмиттера транзистора Т2. Второй каскад усилителя охваченотрицательной обратной связью через резистор RI, являющийся одновременнонагрузкой первого каскада.
/>
Рис. 4.2.1. Двухкаскадный микрофонный усилитель
Обратная связь снижает нелинейные искажения допренебрежимо малой величины и уменьшает выходное сопротивление усилителя достандартного значения 600 Ом.
Амплитудно-частотная характеристика усилителя в областинизших звуковых частот определяется емкостями конденсаторов С1 и С2. Емкостьконденсатора С2 рассчитывается по формуле: С2=160/(fнRвх), мкф, где fн — низшаярабочая частота усилителя, Гц; Rвх — входное сопротивление основного усилителя,кОм. При емкости конденсатора С1, указанной на схеме, низшая рабочая частотаравна 16 Гц.
Коэффициент усиления микрофонного усилителя получаетсяпорядка 150-250 и зависит от значений коэффициента Вст примененных транзисторови от напряжения питания. Усилитель хорошо работает с низкоомными динамическимимикрофонами, имеющими сопротивление постоянному току 100-600 Ом. В нем можноиспользовать любые низкочастотные транзисторы.
Налаживание микрофонного усилителя сводится к проверкеколлекторного напряжения транзистора Т2, оно должно быть равно половиненапряжения питания. Если необходимо, в небольших пределах подбираютсопротивление резистора R3, определяющего ток второго каскада усилителя. Прииспользовании усилителя для телефонной связи или речевого репортажа емкостьконденсатора С1 целесообразно уменьшить до 0,5- 1 мкф, что вызовет завал низшихзвуковых частот соответственно до 320 и 160 Гц. [3]
4.3 Микрофонный усилитель с глубокой АРУ
Схема микрофонного усилителя отличается от аналогичных,опубликованных в литературе, малыми габаритами и глубокой автоматическойрегулировкой усиления (АРУ). Это позволяет использовать ее в составерадиостанции или кассетного магнитофона. Все устройство выполнено на одноймикросхеме, имеющей в своем корпусе четыре универсальных операционных усилителя.(рис 4.3.1.)
/>
Рис. 4.3.1. Микрофонный усилитель с глубокой АРУ.