Разработка PIC-контроллера устройства измерения временных величин сигналов (стр. 4 из 9)
bcfstatus, 0
rlfL_byte, f ; Коррекция значения таймера до 1с.
rlfH_byte, f
clrfDig_exp ; Коррекция порядка результата для
низкочастотных сигналов.
clrfN
callcalc ; Вычисление значения для индикации.
gotoloop5 ; Переход на начало основного цикла.
Delay ; Подпрограмма задержки времени для
сканирования индикации.
movlw .10
movwf cnt 1
nор
beta movlw .248
movwfcnt2
clrwdt ; Сброс сторожевого таймера.
Alfanор
nор
decfszcnt2, f
gotoalfa
nор
nор
decfszcntl, f
gotobeta
nор
return
refresh ; Процедура сканирования индикации.
movfDig_x, W ; Значение единиц для индикации.
callsegment ; Преобразование DEC в семисегментный код.
movwfportb ; Вывод цифры на индикатор.
bcfporta, 0 ; Активизировать индикатор.
callDelay ; Задержка времени для сканирования.
bsfporta, 0 ; Отключить индикатор.
movfDig_y, W ; Значение десятых для индикации.
movwf Dig_y
movwf Dig_z
movwfDig_exp
return
report ; Коррекция значений десятичных регистров.
movlw05 ; Установить счетчик разрядов,
movwfcnt_rmovlwU ; Загрузить адрес строки десятичных разрядов для косвенной адресации.
movwffsr
loop_rep
clrfi ; Очистить поправку следующего разряда.
movfindf, W
movwf N ; Загрузить значение во временный регистр.
calc_rep
movfN, W
movwfindf ; Сохранить значение.
incfi, f ; Инкремент поправки следующего разряда.
movlw0А
subwfN, f ; Вычесть 10.
btfscstatus, 0 ; Результат отрицательный?
gotocalc_rep ; Нет, продолжить коррекцию.
decfi, f ; Скорректировать поправку следующего разряда.
incf fsr, f
movf i, W
addwfindf, f ; Прибавить поправку к следующему
разряду.
decfszcnt_r, f ; Все разряды скорректированы?
gotoloop_rep ; Нет, продолжить коррекцию.
return
sessn ; Преобразование значения двоичного разряда в десятичное.
movfN, W ; Загрузить номер разряда.
calltab_dec ; Получить смещения в таблице для разряда.
movwfE
calltab_dec ; Получить значение десятков тысяч.
addwf DM, f
incf E, f
movfE, W
calltab_dec ; Получить значение единиц тысяч.
addwf M, f
incf E, f
movfE, W
calltab_dec ; Получить значение сотен.
addwf H, f
incf E,f
movfE, W
calltab_dec ; Получить значение десятков.
addwf D, f
incf E, f
movfE, W
calltab_dec ; Получить значение единиц.
addwfU, f
return
END
1.5 Выбор и обоснование элементов
Для PIC-контроллерного устройства измерения временных велечин сигналов применяются не только отечественные детали, но и импортные, поскольку наша промышленность не освоила производство аналогов микроконтроллеров данного класса. За счет такой комбинации удалось достигнуть наименьшей стоимости прибора и максимально увеличить надёжность работы, а также во много раз увеличить помехоустойчивость.
1.5.1 Отличительные особенности микроконтроллера
PIC16F84 относится к семейству КМОП микроконтроллеров. Расположение выводов данного микроконтроллера представлено на рисунке 1.4 , а описание выводов — в таблице 1.6
Рисунок 1.4 — Расположение выводов PIC16F84
Таблица 1.6
| Название вывода | Номер вывода | Описание |
| RA0RA1RA2RA3RA4/RTCC | 1718123 | PORTA — двунаправленный порт ввода–выводаМожет быть использован как вход внешнего тактового сигнала |
| RB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7RB0/INT | 789101112136 | PORTB — двунаправленный порт ввода–выводаМожет быть использован как вход внешнего прерывания |
| OSC1/CLKIN | 16 | Используется для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты |
| OSC2/CLKOUT | 15 | Генератор, выход тактовой частоты в режиме RC генератора, в остальных случаях используется для подключения кварца |
| MCLR | 4 | Вход сброса устройства с активным низким уровнем |
| Vdd | 14 | Положительный вывод питания |
| Vss | 5 | Общий провод (земля) |
Используемый микроконтроллер имеет внутреннее 1K x 14 бит Flash памяти для программ, 8-битовые данные и 64байт Flash памяти данных. Все команды состоят из одного слова (14 бит шириной) иисполняются за один цикл (400 нс при 10 МГц), кроме команд перехода, которые выполняются за два цикла (800 нс). PIC16F84 имеет прерывание, срабатывающее от четырех источников, и восьмиуровневый аппаратный стек. Периферия включает в себя 8-битный таймер/счетчик с 8-битным программируемым предварительным делителем (фактически 16 - битный таймер) и 13 линий двунаправленного ввода/вывода. Высокая нагрузочная способность (25 мА максимальный втекающий ток, 20 мА максимальный вытекающий ток) линий ввода/вывода. Максимально допустимые значения электрических параметров для данного микроконтроллера представленны в таблице 1.7
Таблица 1.7
| Описание | Максимальноезначение | Ед. изм. |
| Допустимая рабочая температура | -55°С +125 | °С |
| Температура хранения | -65°С +150 | °С |
| Напряжение VDD относительно Vss-0,3 | 7,5 | В |
| Напряжение -MCLR относительно Vss | -0,3 — 14 | В |
| Напряжение на остальных вы водах относительно VSS | -0.6 — VDD+0.6 | В |
| Потребляемая мощность | 800 | мВт |
| Максимальный ток на Vss | 150 | мА |
| Максимальный ток на VDP | 100 | мА |
| Входной запирающий ток IIK | ±20 | мА |
| Выходной запирающий ток IOK | ±20 | мА |
| Максимальный выходной ток стока канала ввода-вывода | 25 | мА |
| Максимальный выходной ток истока канала ввода-вывода | 20 | мА |
| Максимальный выходной ток стока PORTA (суммарный) | 80 | мА |
| Максимальный выходной ток истока PORTA (суммарный) | 50 | мА |
| Максимальный выходной ток стока PORTB (суммарный) | 150 | мА |
| Максимальный выходной ток истока PORTB (суммарный) | 100 | мА |
PIC16F84 отличается низкой стоимостью и высокой производительностью. Малый размер корпуса делает этот микроконтроллер пригодным для портативных приложений. Низкая цена, экономичность, быстродействие, простота использования и гибкость ввода/вывода делает PIC16F84 привлекательным даже в тех областях, где ранее не применялись микроконтроллеры.
1.5.2 Описание используемых транзисторов
Для разрабатываемого устройства тарнзисторы выбирались по исходному материалу, рассеиваемой мощности, диапазону рабочих частот, принципу действия. Для PIC контроллерного устройства измерения временных величин сигналов, а именно для его входной части усилителя–формирователя подошли транзисторы
КП313А (маломощный полевой транзистор) и КТ368А (высокочастотный маломощный транзистор). Их основные параметры представлены в таблицах 1.8 и 1.9.
Таблица 1.8
| Параметр | Значение |
| Обратный ток коллектора при Uкб | 0,5/15 мкА |
| Обратный ток эмиттера при Uэб | 1/4 мкА |
| Входное сопротивление | 6 Ом |
| Коэффициент передачи тока | 50…300 |
| Коэффициент обратной связи | — |
| Граничная частота коэффициента передачи | 900 МГц |
| Емкость коллекторного перехода | 1,7 пФ |
| Коэффициент шума | 3,3 Б |
| Рассеиваемая мощность без теплоотвода | 225 мВт |
| Температура окружающей среды | +125 — -60 |
| Общее тепловое сопротивление | 0,36 оС/мВт |
Таблица 1.9
| Параметр | Значение |
| Начальный ток стока | — |
| Крутизна характеристики | 5…10,5 мА/В |
| Напряжение отсечки | ³6 В |
| Ток утечки затвора | 10 нА |
| Коэффициент шума | 7,5 дБ |
| Входная емкость | 7 пФ |
| Проходная емкость | 0,8 пФ |
| Постоянная рассеиваемая мощность | 120 мВт |
| Температура окружающей среды | +85 — -45 |
| Общее тепловое сопротивление | — |
1.5.3 Описание используемых диодов
Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсных сигналов.
Основные параметры импульсных диодов: импульсное прямое напряжение диода Uпр. и — наибольшее мгновенное значение прямого напряжения, обусловленное импульсным прямым током диода. Импульсное обратное напряжение диода Uобр. и — мгновенное значение обратного напряжения диода. Импульсный прямой ток диода Iпр. и — наибольшее мгновенное значение прямого тока диода, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи. Общая емкость диода Сд — значение емкости между выводами диода. Время прямого восстановления диода tвос. пр — время, в течении которого происходит включение диода и прямое напряжение на нем устанавливается от значения, равного нулю, да установившегося значения. Время обратного восстановления диода tвос. обр — время переключения диода с прямого тока на обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданного значения. Заряд восстановления диода Qвос — накопленный заряд диода, вытекающий во внешнюю цепь при переключении диода с прямого тока на обратное напряжение.
В таблице 1.10 приведены основные параметры диода КД503Б.
Таблица 1.10
| Тип | Максимально допустимый импульсныйпрямой ток, мА, при tИ = 10 мкс | Максимально допустимый постоянныйили средний прямой ток, мА | Импульсное прямое напряжение, В | Максимально допустимое импульсноепостоянное обратное напряжение, В | Максимальный обратный ток, мкА,при Uобр max | Время обратного восстановления диода,мкс | Общая емкость диода, пФ | Температура окружающей среды, оС | |
| от | до | ||||||||
| КД503Б | 200 | 20 | 3,5 | 30 | 10 | 0,01 | 2,5 | -40 | +85 |
1.6 Принцип работы программно–аппаратных средств
Измеряемый сигнал поступает на вход усилителя–формирователя выполненного на двух транзисторах КП313А и КТ368А, что позволяет повысить чувствительность прибора, а также увеличить входное сопротивление за счет истокого повторителя выполненного на транзисторе КП313А.