Примеры микропроцессорных частотомеров

Микропроцессорные цифровые частотомеры.

Применение систем на основе микропроцессоров цифровых частотомеров позволяют автоматизировать установку требуемого диапазона частот и вычислительные процедуры:

· нахождение значение частоты, обратное результату прямого измерения периода.

·

Так же позволяет осуществить управление всеми блоками частотомера, организовать их взаимодействие и требуемую длительность временных ворот.

· Также позволяет формировать длительность временых ворот непосредственно на микропроцессоре

· программировать выполнение набора функций в многофункциональных приборах,

· обрабатывать результаты наблюдений,

·

осуществлять автоматический контроль работоспособности частотомера,

· получать отображение результатов измерений в удобной форме,

· снижать потребляемую мощность.

Использование систем на основе микропроцессоров не исключает наличие в составе прибора набора стандартны блоков электронной техники:

- формирователь импульсов

- логические элементы

- делители частоты

Стандартные блоки составляют аппаратную часть частотомера.

Если сравнивать с обычными приборами, которые содержат схемы с жесткой логикой, аппаратная часть сокращена, а также отпадает необходимость в электромеханической коммутации блоков для изменения функции прибора.

Разработка цифровых устройств на основе современных микропроцессорных комплектов (например, серия КР580) имеет следующие особенности:

· необходимость совместной разработки и отладки цифрового устройства и программного обеспечения, ориентированного на конкретную структуру измерительной системы.

· использование принципиально новых методов отладки микропроцессорных систем и средств автоматизации программирования.

· сильная взаимосвязь этапов проектирования, требующая от разработчика цифровых устройств обладать одновременно опытом разработки приборов и умения разбираться в основны этапах проектирования технической реализации и программирования микропроцессорных средств.

На рисунке 5.12 представлена структура специализированной микроЭВМ.

Была разработана такими учёными как Тобарийскй и Лисман.

Данная система основана на основе базе микропроцессора серии КР580, а также нескольких дополнительных микросхем, указанных внизу каждого прямоугольника структурной схемы (шифры)

Структура микроЭВМ:

·

Центральный процессор, содержащий главное (основное) устройство управления (ЦП). В данном случае ЦП выполняет арифметические и логические операции.

· Память, которая хранится в ПЗУ(постоянное запоминающее устройство). Состоит из 10кбайт.

Здесь записан набор команд, исполняемых программ и постоянная информация, которая не меняется в процессе выполнения программы.

· ОЗУ(оперативное запоминающее устройство). Ёмкость 1кб.

Позволяет записывать и считывать информацию для временного хранения данных.

· Входные и выходные порты данных, необходимые для подключения клавишного устройства (КУ) оператора системы, печатающего устройства (ПУ) и дисплея (Д).

Все они выполнены на базе программируемого параллельного интерфейса ввода, вывода информации.

· Генератор тактовых импульсов (Г). Вырабатывает сигналы для синхронизации операций внутри ЭВМ.

Все устройства в микроЭВМ взаимодействуют между собой с помощью системной шины, которая состоит из:

- адресной шины

- шины данных

- шины управления.

Особенность использования микроЭВМ совместно с ЦЧУ заключается в том, что АЦП - подсистема измерения (ПИ), реализован программно-аппаратным способом на одной микросхеме программируемого таймера (ПТ).

Структура АЦП указана на рисунке 5.13

Его параметры n_д, τ, f3 могут быть изменены в программируемый таймер программным путём и позволяют реализовать режим работы частоты (Ч)

Отличие принципа действия АЦП, построенного на базе периодомера-частотомера, от АЦП, построенного на базе программируемого таймера, поясняется схемой рисунка 5.13, где сигнала с частотой f1 и f2 поступают на входы счётчика СИ1 и СИ2 таймера ПТ.

Состояние блоков может быть проанализировано через порт ввода состояния (ПВС).

Управление блоками СИ1 и СИ2 осуществляется через порт вывода команды (ПВК).

ПВС и ПВК соединены системной шиной.

Таймер связан с системной шиной через двунаправленную шину данных (ШД) и однонаправленную шину адреса (ША). Через ША можно производить обращение к любому из счётчиков, а через ШД можно считывать состояние блоков и задавать коэффициент деления н_д.

При измерении частоты f1 и f2 подаются соответственно на входы блоков СИ1 и СИ2 таймера. С системной шины через ПВК блокируется работа счётчиков.

По ШД в блок СИ2 заносится значение n_д – коэффициент деления. В исходном же состоянии выходы счётчиков находятся в нулевом положении.

После выполнения всех подготовительных операций через ПВК разрешается работа обоих счётчиков и анализируется состояние выхода блока СИ2.

Когда на блок СИ2 поступит нужное количество импульсов, равное n_д, его выход перейдёт в единичное состояние. После чего через ПВК блокируется работа СИ1 и СИ2.

Количество импульсов Nx, поступившее на блок СИ1, будет соответствовать измеряемой величине х и может быть считано по ШД.