|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Các chế độ mới trong thiết bị đo kết hợp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Công nghệ đo lường Trong quá trình vận hành thiết bị kết hợp [1], chương trình vi điều khiển của nó đã được cải thiện đáng kể. Phiên bản mới 2.03 của chương trình này cung cấp cho người dùng, ngoài những phiên bản hiện có, các chế độ đo tần số của tín hiệu đầu vào và một lần quét trong bộ phân tích logic. Các chức năng mới được thực hiện hoàn toàn bằng phần mềm, không cần thay đổi phần cứng của thiết bị. Chế độ quét đơn đã được cung cấp ngay từ đầu trong máy hiện sóng của thiết bị, nhưng tác giả đã không triển khai nó trong máy phân tích logic, mặc dù nó không kém phần hữu ích ở đó. Thiếu sót này đã được sửa chữa trong phiên bản mới của chương trình vi điều khiển. Bây giờ chúng ta có thể nói rằng máy phân tích logic, giống như máy hiện sóng của thiết bị, có hai chế độ quét: thông thường và đơn. Chúng gần như giống hệt nhau với hai ngoại lệ. Đầu tiên, bộ phân tích logic không đo điện áp của tín hiệu đầu vào. Hoạt động này không có ý nghĩa ở đây vì các tín hiệu ở mức logic tiêu chuẩn đã được kiểm tra. Thứ hai, thông tin bổ sung hiển thị trên màn hình về vị trí của khung thông tin trên trục thời gian ở chế độ phân tích logic không chồng lên khu vực của biểu đồ dao động và không cản trở việc quan sát của chúng. Vì vậy, việc tắt nó không được thực hiện vì không cần thiết. Ví dụ về hình ảnh trên màn hình chỉ báo ở chế độ quét đơn của máy phân tích logic được hiển thị trong Hình. 1.
Từ chế độ quét thông thường của máy phân tích, chế độ này được nhập bằng cách nhấn phím “5”. Các phím điều khiển sau hoạt động trong đó: "4" - di chuyển khung sang trái (đến đầu bộ đệm); "5" - dừng di chuyển dọc theo số đếm tín hiệu; "6" - di chuyển khung sang phải (đến cuối vùng đệm); "0" - lựa chọn bước chuyển động (đếm hoặc khung); "D" - thoát khỏi chế độ quét đơn. Mô tả đầy đủ về chế độ quét đơn không được đưa ra vì nó được mô tả khá đầy đủ trong [2] liên quan đến máy hiện sóng. Đối với chế độ đo tần số, bộ vi điều khiển thuộc họ ATxmega cho phép bạn thực hiện một số tùy chọn của nó. Cùng với phép tính cổ điển về số chu kỳ của tín hiệu đo được trên một đơn vị thời gian, bộ đếm thời gian của bộ vi điều khiển này có khả năng đo trực tiếp khoảng thời gian lặp lại xung của tín hiệu đầu vào, giúp dễ dàng tính tần số lặp lại của chúng. Ưu điểm của phương pháp này là thời gian đo ngắn nhưng độ chính xác có thể chấp nhận được chỉ duy trì ở tần số không vượt quá vài chục kilohertz. Về vấn đề này, tần số tín hiệu trong thiết bị được đo bằng phương pháp cổ điển nêu trên. Nguyên tắc của nó rất đơn giản. Một bộ đếm thời gian tạo thành một khoảng thời gian đo, bộ đếm thứ hai đếm các xung tín hiệu đầu vào trong khoảng thời gian này. Nếu khoảng thời gian đo là 1 s thì số tích lũy trong thời gian này ở bộ đếm thứ hai là tần số tín hiệu tính bằng hertz. Tuy nhiên, có những khó khăn khi thực hiện phương pháp này. Thứ nhất, tất cả các bộ đếm thời gian của bộ vi điều khiển dòng ATxmega [3] đều là 16-bit. Điều này có nghĩa là tần số tối đa được đo chính xác bởi bộ đếm như vậy bị giới hạn bởi sự tràn thanh ghi đếm của nó và bằng 216 - 1 = 65535 Hz. Điều này rõ ràng là chưa đủ vì các phần tử vi điều khiển đang hoạt động ở tần số 32 MHz. Cách dễ nhất để tăng tần số đo tối đa là giảm khoảng thời gian đo. Ví dụ: giảm bốn lần sẽ dẫn đến tăng gấp bốn lần giá trị tối đa của tần số đo được. Đồng thời, độ rời rạc của phép đo của nó sẽ tăng lên cùng một lượng, bởi vì mỗi xung sẽ “nặng” gấp bốn lần. Vì vậy, con đường này là không thực tế. Có thể đạt được mức tăng tần số đo tối đa mà không cần tăng độ phân giải đo chỉ bằng cách tăng độ sâu bit của bộ đếm xung tín hiệu đầu vào. Kiến trúc vi điều khiển ATxmega mang lại cơ hội này bằng cách cho phép một số bộ đếm thời gian được kết nối nối tiếp. Để có được bộ đếm 32 bit, chỉ cần kết hợp hai bộ đếm thời gian 16 bit. Sự tràn bộ đếm 32 bit mỗi giây chỉ có thể xảy ra ở tần số 2 - 1 = 4294967295 Hz, do đó giới hạn trên của tần số đo được trong trường hợp này chỉ bị giới hạn bởi đặc tính tần số của các phần tử vi điều khiển và bằng 32 MHz. Thứ hai, cần phải “đưa” tín hiệu đầu vào từ đường cổng đến bộ đếm thời gian và buộc bộ đếm sau đếm xung trong một phạm vi rộng về tốc độ lặp lại của chúng. Thứ ba, cần đảm bảo hoạt động đồng bộ nghiêm ngặt của tất cả các phần tử vi điều khiển tham gia vào quá trình đếm, bất kể hoạt động của các thành phần khác của nó, để tránh nhiều loại lỗi đếm khó lường. Một công cụ tuyệt vời có sẵn trong dòng vi điều khiển ATxmega sẽ giúp khắc phục những khó khăn này - hệ thống sự kiện [4]. Với sự trợ giúp của nó, bạn có thể tạo ra tất cả các tín hiệu cần thiết cho hoạt động và truyền chúng từ nguồn đến máy thu với độ trễ tối thiểu có thể và quan trọng là độ trễ ổn định. Sơ đồ chức năng của máy đo tần số được triển khai trong thiết bị đang được xem xét được hiển thị trong Hình. 2. Phần cứng cổng I/O cho phép bạn phân tích trạng thái của từng dòng và tạo ra các sự kiện nếu chúng thay đổi. Ví dụ: tạo các sự kiện cho từng cạnh tăng hoặc giảm của tín hiệu đầu vào. Bộ đếm thời gian có khả năng đếm không chỉ các xung đồng hồ bên trong của vi điều khiển mà còn cả tín hiệu sự kiện. Từ đó có thể thấy rõ cách tổ chức việc đếm các xung tín hiệu đầu vào.
Tín hiệu được cung cấp cho đường PF3, được cấu hình làm đầu vào và tạo ra các sự kiện dựa trên sự chênh lệch tín hiệu ngày càng tăng (một sự kiện cho mỗi giai đoạn). Bộ đếm thời gian TCC1 hoạt động ở chế độ bộ đếm đối với các sự kiện được gửi qua kênh 3 của bộ định tuyến sự kiện. Nó cũng tạo và gửi các sự kiện tràn (OVF) của thanh ghi đếm 4 bit tới kênh 16 của bộ định tuyến. Chúng được đếm bằng bộ đếm thời gian TCD1, được cấu hình để hoạt động ở chế độ bộ đếm sự kiện 16 bit được phân phối qua kênh 4. Mỗi giây một lần, khi kết thúc tín hiệu khoảng thời gian đếm được tạo ra bởi bộ đếm thời gian TCF0, được cấu hình để đếm các xung đồng bộ hóa của vi điều khiển, chương trình sẽ “dán” các kết quả của bộ định thời bộ đếm TCC1 và TCD1 vào một từ 32 bit và gán cho nó một từ. giá trị cho một biến. Sau đó nó khởi động lại tất cả các bộ đếm thời gian, bắt đầu một chu kỳ đo tần số mới. Các tính năng chính trong chế độ đo tần số
Các nguồn chính của lỗi đo tần số cần được xem xét: 1. Cài đặt tần số xung nhịp của bộ vi điều khiển không chính xác, do đó thời lượng thực tế của khoảng thời gian đo khác với một giây. Lỗi này có hai thành phần: hệ thống và ngẫu nhiên. Thành phần hệ thống là kết quả của sự bất bình đẳng giữa tần số xung nhịp trung bình thực tế và giá trị danh nghĩa. Nó là vĩnh viễn và có thể được bù đắp. Làm thế nào để làm điều này sẽ được thảo luận dưới đây. Thành phần ngẫu nhiên của lỗi phát sinh do sự dao động về tần số của bộ tạo xung nhịp. Có khá nhiều yếu tố dẫn đến nó. Đó là sự mất ổn định và dao động của điện áp nguồn, tiếng ồn bên trong của các phần tử máy phát, ảnh hưởng của nhiệt độ, v.v. Trong các thiết bị cao cấp, để giảm thiểu tác hại của các yếu tố đó, một loạt các biện pháp được sử dụng, bao gồm cả nhiệt ổn định và chống rung của máy phát đồng hồ. Tuy nhiên, loại lỗi này chỉ có thể giảm bớt chứ không thể loại bỏ hoàn toàn. Trong bản gốc của thiết bị, nó không vượt quá ± 0,001%. Điều này có nghĩa là tần số 5 MHz được đo với sai số ±50 Hz. 2. Lỗi lấy mẫu kết quả đo. Nó quen thuộc với bất kỳ ai đã từng sử dụng bất kỳ dụng cụ đo lường kỹ thuật số nào. Nguồn gốc của lỗi này được giải thích bằng đồ thị trong hình. 3. Tùy thuộc vào vị trí tương đối của các ranh giới của khoảng đo trên trục thời gian và sự thay đổi của tín hiệu đo được ghi lại bởi bộ đếm, kết quả đếm có thể khác nhau một chút. Ví dụ, trong trường hợp thể hiện trên hình, có thể đếm được 6 hoặc 7 xung với tốc độ lặp lại thực tế là khoảng 6,6 Hz (với khoảng thời gian đếm là 1 s). Hiệu ứng này vẫn tồn tại ở bất kỳ tỷ lệ nào giữa tần số đo được và khoảng thời gian đếm. Khi một phép đo được lặp lại nhiều lần, chữ số có nghĩa nhỏ nhất trong kết quả của nó sẽ “nhảy” một đơn vị từ chu kỳ này sang chu kỳ khác. Độ lớn tương đối của sai số này tăng tỷ lệ nghịch với tần số đo được. Ví dụ: tần số khoảng 100 Hz sẽ được đo với sai số tương đối trung bình là ± 0,5%. Ở tần số vài megahertz trở lên, lỗi lấy mẫu có thể được bỏ qua. Ở đây thành phần ngẫu nhiên của khoảng thời gian đo chiếm ưu thế.
Khối chương trình thực hiện các phép đo tần số đã được phát triển, giống như toàn bộ chương trình, trong hệ thống phát triển chương trình BASCOM AVR. Khi vào chế độ đo tần số, chương trình cấu hình phù hợp các phần tử cấu trúc bên trong của vi điều khiển liên quan đến đo tần số: - đường PF3, nơi nhận tín hiệu đầu vào, được định cấu hình làm đầu vào tạo ra các sự kiện dựa trên mức giảm tín hiệu ngày càng tăng và kênh 3 của bộ định tuyến sự kiện được định cấu hình để truyền tín hiệu về các sự kiện này: Portf_pin3ctrl = 1 Evsys_ch3mux = & B01111011 - cấu hình bộ đếm thời gian TCF0 để tạo ra khoảng thời gian đo kéo dài 1 giây: config Tcf0 = Normal, Prescale = 7 Tcf0_per = 31249 - định cấu hình bộ đếm thời gian TCC1 để đếm các sự kiện đến qua kênh 3 của bộ định tuyến từ dòng PF3: config Tcc1 = Bình thường Tcc1_ctrla = & B00001011 Tcc1_ctrld = & B00001011 và kênh 4 của bộ định tuyến - để truyền tín hiệu về sự tràn của bộ đếm thời gian TCC1: Evsys_ch4mux = & B11001000 - định cấu hình bộ đếm thời gian để đếm các sự kiện đến từ kênh 4 của bộ định tuyến: config Tcd1 = Bình thường Tcd1_ctrla = & w00001100 Tcd1_ctrld = & w00011100 Kết quả là bộ đếm thời gian TCC1 và TCD1 tạo thành một bộ đếm 32 bit duy nhất. Bây giờ hệ thống đã sẵn sàng đếm chu kỳ của tín hiệu đo được. Hơn nữa, nó đã được tiến hành vì mỗi thiết bị được coi là bắt đầu hoạt động ngay sau khi khởi tạo. Nhưng để có được kết quả chính xác, cần bắt đầu đếm các sự kiện từ XNUMX khi bắt đầu khoảng đo. Do đó, chu trình đo nên bắt đầu bằng cách đặt lại đồng thời cả ba bộ đếm thời gian liên quan đến nó. Điều đặc biệt quan trọng là phải liên kết với thời điểm bắt đầu khoảng thời gian đo (thời điểm khởi động lại bộ đếm thời gian TCF0) thời điểm khởi động lại bộ đếm thời gian TCC1, hoạt động ở tốc độ cao nhất. Vấn đề liên kết chặt chẽ thời điểm khởi động lại bộ đếm thời gian TCD1 với thời điểm bắt đầu khoảng đo không quá cấp bách. Sự kiện đầu tiên nó phải đếm sẽ chỉ xảy ra khi bộ đếm thời gian TCC1 tràn. Mặc dù bộ vi điều khiển có khả năng khởi động lại đồng thời nhiều bộ đếm thời gian nhưng nó chỉ được thực hiện thông qua hệ thống sự kiện. Không thể sử dụng nó trong trường hợp đang xem xét, vì bộ đếm thời gian TCC1 được cấu hình để nhận tín hiệu sự kiện từ kênh 3 và không thể nhận tín hiệu sự kiện từ các kênh khác nếu không cấu hình lại. Do đó, chỉ bộ xử lý mới có thể đưa ra lệnh khởi động lại cho bộ đếm thời gian và mỗi lần chỉ một lệnh khởi động lại. Chu trình đo tần số bao gồm hai giai đoạn: bản thân phép đo và hình thành kết quả của nó. Giai đoạn đo được mô tả bằng năm dòng chương trình sau: Tcf0_ctrlfset = & B00001000 Tcc1_ctrlfset = & B00001000 Tcd1_ctrlfset = & B00001000 Bitwait Tcf0_intflags.0, Đặt Evsys_ch3mux = & B00000000 Ba dòng đầu tiên của đoạn này khởi động lại bộ đếm thời gian theo thứ tự TCF0, TCC1, TCD1. Do đó, bộ đếm thời gian TCC1 bắt đầu đếm các sự kiện không phải ở thời điểm bắt đầu khoảng đo được tính bởi bộ đếm thời gian TCF0 mà có độ trễ Δt1 liên quan đến thời điểm này (Hình 4). Nó bằng khoảng thời gian hoạt động khởi động lại bộ xử lý của bộ đếm thời gian TCC1. Tiếp theo, với cùng độ trễ, bộ xử lý khởi động lại bộ đếm thời gian TCD1, sau đó nó bắt đầu chờ kết thúc khoảng thời gian đo. Khi thời điểm này đến, bộ đếm thời gian TCF0 sẽ đặt cờ yêu cầu ngắt tràn ở bit thứ 0 của thanh ghi TCFXNUMX_JNTFLAGS.
Sau khi phát hiện cờ này, bộ xử lý phải cấm bộ đếm thời gian TCC1 đếm thêm các sự kiện (chu kỳ của tín hiệu đo được). Điều này có thể được thực hiện theo những cách khác nhau. Trong trường hợp của chúng tôi, hoạt động cuối cùng của giai đoạn đo chỉ đơn giản là vô hiệu hóa kênh 3 của bộ định tuyến sự kiện. Đối với hoạt động này anh ta cần thời gian Δt2 (Hình 4), trong đó việc đếm các khoảng thời gian tiếp tục. Nếu Δt2 ≠Δt1, thời lượng thực tế của các sự kiện đếm (đo tần số) khác nhau Δt2 - Δt1 từ khoảng thời gian đã cho của khoảng thời gian đo, điều này sẽ làm phát sinh một thành phần khác của sai số đo. Để loại bỏ nó, cần phải làm cho các độ trễ này bằng nhau. Tuy nhiên, trong một chương trình được viết bằng ngôn ngữ cấp cao (bao gồm BASCOM AVR), rất khó để xác định giá trị chính xác về thời lượng của chúng, vì lập trình viên không biết thuật toán dịch các cấu trúc ngôn ngữ được sử dụng thành lệnh máy. Do đó, trong một chương trình thực, các đoạn khởi động lại bộ đếm thời gian TCC!, cũng như ghi lại điểm cuối của khoảng đo và dừng TCC!, được viết bằng hợp ngữ và các biện pháp được thực hiện để đảm bảo thời gian thực hiện như nhau của những mảnh vỡ này. Điều này đạt được sự bình đẳng Δt2 = ∆t1 và do đó, khoảng thời gian thực tế của khoảng đo bằng khoảng thời gian đã cho. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét phương pháp được triển khai trong thiết bị để loại bỏ lỗi hệ thống liên quan đến sự mất cân bằng giữa tần số xung nhịp của bộ vi điều khiển so với giá trị danh nghĩa. Như đã lưu ý ở trên, hậu quả của sự khác biệt như vậy là độ lệch của khoảng thời gian đo so với giá trị yêu cầu là 1 s và độ lệch tỷ lệ của giá trị tần số đo được so với giá trị thực tế. Trước hết, độ lệch này phải được đo lường. Để làm điều này, bạn sẽ cần một bộ tạo tín hiệu tiêu chuẩn có tần số vài megahertz hoặc một bộ bất kỳ bộ tạo tín hiệu đủ ổn định nào và một máy đo tần số tiêu chuẩn. Tín hiệu máy phát được cấp tới ổ cắm 8 và 3 (chung) của đầu nối X5 của thiết bị. Các mã từ tệp Osc-Volt-2_03.hex đính kèm bài viết sẽ được tải vào bộ nhớ chương trình của vi điều khiển thiết bị. Sau khi bật, thiết bị được chuyển sang chế độ đo tần số và đo tần số của máy phát tham chiếu. Phép đo phải được lặp lại 10-20 lần, sau đó phải tính giá trị tần số đo trung bình Fchủ nghĩa. Hệ số hiệu chỉnh được tính bằng công thức K=Farr/Fchủ nghĩa, nơi Farr - tần số của máy phát tham chiếu. Để nhập hệ số K vào chương trình, bạn cần tìm dòng chú thích trong tệp Osc-Volt-2_03.bas (văn bản nguồn của chương trình) bồi thường: 'Temp2 = Temp2 * 1.000004 Nó được dán nhãn Bồi thường: để dễ tìm hơn. Nó không được chú thích và hệ số nhân 1.000004 (giá trị này hợp lệ cho bản sao thiết bị của tác giả) phải được thay thế bằng giá trị tìm thấy của hệ số hiệu chỉnh K. Sau đó, cần phải biên dịch chương trình đã sửa và tải mã từ tệp HEX kết quả vào bộ nhớ chương trình của vi điều khiển. Như đã đề cập, tín hiệu cần đo tần số được cung cấp cho ổ cắm 8 của đầu nối X5 của thiết bị, từ đó tín hiệu được cung cấp cho đầu vào PF3 của vi điều khiển. Rõ ràng là bộ vi điều khiển chỉ có khả năng nhận biết chính xác tín hiệu như vậy, mức tín hiệu tương ứng với mức được chấp nhận trong logic ba hoặc năm volt. Để đo tần số tín hiệu có hình dạng khác (ví dụ: hình sin), cần có một bộ định dạng bổ sung. Kết quả tốt thu được bằng cách sử dụng đầu dò so sánh được mô tả trong [5]. Nó có thể được kết nối với đầu nối X5 của thiết bị. Bạn chỉ cần nộp từ bảng A! thiết bị giải phóng khe 2 của đầu nối này với điện áp +5 hoặc +3,3 V để cấp nguồn cho đầu dò (nó hoạt động ở bất kỳ giá trị điện áp nào được chỉ định). Kết nối đầu dò theo sơ đồ trong Hình. 5.
Giao diện màn hình của chỉ báo thiết bị ở chế độ bộ đếm tần số được hiển thị trong hình. 6.
Chế độ này được nhập từ chế độ thông thường của bộ phân tích logic bằng cách nhấn phím "LA". Chuyển thiết bị từ chế độ đo tần số sang chế độ khác bằng cách nhấn các phím sau: "OS" - sang chế độ máy hiện sóng; "LA" - sang chế độ phân tích logic; "GN" - ở chế độ tạo tín hiệu. Chương trình vi điều khiển có thể được tải xuống từ ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/09/combi2-03.zip. Văn chương
Tác giả: A. Savchenko
Nồng độ cồn của bia ấm
07.05.2024 Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc
07.05.2024 Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024
▪ Món quà âm nhạc và toán học được kết nối với nhau ▪ Mối nguy hiểm của Windows bẩn ▪ Tai nghe Honor Clear với tính năng Ghi nhịp tim ▪ Trẻ sơ sinh hiểu ý nghĩa của công việc
▪ Phần ăng-ten của trang web. Lựa chọn các bài viết ▪ Bài viết Oblomov. chủ nghĩa oblomov. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Từ selfie bắt nguồn từ quốc gia nào? đáp án chi tiết ▪ Bài báo Người lái tàu đường bộ bằng gỗ. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Bộ điều chỉnh mạnh mẽ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này