====== ミニ周波数カウンタ(kHz表示) ======
===== 概要 =====
通常、1個のPICで、周波数カウンタを製作する場合、測定した結果は、LCDに表示したり、パソコンへRS232Cでデータ転送したりします。7セグメントのLEDを使って、ダイナミック点灯させる事例は、あまり見かけません。
その理由は、測定周期と表示周期が
* 周波数カウンタの測定周期￫1秒、0.1秒
* ダイナミック点灯の表示周期￫5msec~1msec
というふうに、異なり共存が難しいためです。
今回は、この問題点を解決し、次のような仕様の周波数カウンタを製作します。
<仕様>
* ゲートタイムは0.1秒とする。表示はkHz単位とする。
* 測定範囲は、1kHz~15MHzまでとする。
* 1kHz~9999kHzまでは、4桁のkHz表示とする。
* 10MHz以上は、2桁のMHz+2桁のkHz表示とする。(例。12.34MHz)
* スイッチ切り替えで、-455kHzの設定を可能とする。(ラジオ受信周波数表示用)
===== 動作原理 =====
周波数カウンタの測定周期の1秒や0.1秒は、5msecの200倍または20倍に相当するので、測定周期と表示周期を、共通のタイマー割り込みで処理させることが出来そうです。
つまり、
* 5msec周期のタイマー割り込みを発生させる。
* 割り込み処理では、7セグメント(4桁)のLEDをダイナミック点灯させる。
* 割り込み処理では、0.1秒(5msec×20回)間の、周波数をカウントする。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-094658.png}}
===== 回路図 =====
通常、ダイナミック点灯をさせる場合、7セグメントLEDへの供給電圧の制御は、トランジスタ等を使用します。
そして輝度を得るために、セグメントに接続する抵抗も、小さめの値(100Ω前後)にします。
今回は、PICのポート直としました。そのため、ポートの最大電流を考慮し、1KΩと大きめの値にします。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-094723.png}}
|<100px>|
^ ポート ^ 7SEG ^
| PORTB(0) | G |
| PORTB(1) | A |
| PORTB(2) | F |
| PORTB(3) | B |
| PORTB(4) | C |
| PORTB(5) | dp |
| PORTB(6) | dp |
| PORTB(7) | E |
===== ソースコード =====
//**********************************************************************
/*
＜ミニ周波数カウンタ（ｋHz表示）＞
*/
//**********************************************************************
#define DATA0 0b00100001
#define DATA1 0b11100111
#define DATA2 0b00110100
#define DATA3 0b10100100
#define DATA4 0b11100010
#define DATA5 0b10101000
#define DATA6 0b00101000
#define DATA7 0b11100001
#define DATA8 0b00100000
#define DATA9 0b10100000
#define DATA_SPACE 0b11111111
#define SPACE 10
#define NON_SEG 0b00000000
#define SEG1 PORTA.F6
#define SEG2 PORTA.F0
#define SEG3 PORTA.F1
#define SEG4 PORTA.F2
#define ON 1
#define OFF 0
//**********************************************************************
short seg_flg, data1, data2, data3, data4, dot;
short tbl[11] = {DATA0, DATA1, DATA2, DATA3, DATA4, DATA5, DATA6, DATA7, DATA8, DATA9, DATA_SPACE};
short fc_flg;
void interrupt()
{
if (PIR1.CCP1IF == 1) {
PIR1.CCP1IF = 0;
//周波数カウンタ処理
switch (fc_flg) {
case -1:
break;
case 0:
TRISA.F4 = 1; //ゲートを開ける。
fc_flg++;
break;
case 20:
TRISA.F4 = 0; // ゲートを閉める。
PORTA.F4 = 0;
fc_flg = -1;
break;
default:
fc_flg++;
break;
}
//７ＳＥＧ（４桁）点灯処理
switch (seg_flg) {
case 0:
seg_flg = 1;
SEG4 = OFF;
PORTB = (dot == 1) ? tbl[data1] & 0b11011111 : tbl[data1];
SEG1 = ON;
break;
case 1:
seg_flg = 2;
SEG1 = OFF;
PORTB = (dot == 2) ? tbl[data2] & 0b11011111 : tbl[data2];
SEG2 = ON;
break;
case 2:
seg_flg = 3;
SEG2 = OFF;
PORTB = (dot == 3) ? tbl[data3] & 0b11011111 : tbl[data3];
SEG3 = ON;
break;
case 3:
seg_flg = 0;
SEG3 = OFF;
PORTB = (dot == 4) ? tbl[data4] & 0b11011111 : tbl[data4];
SEG4 = ON;
break;
}
}
}
//**********************************************************************
unsigned long FreqMeasurement()
{
unsigned long freq;
//
TRISA.F4 = 0; //ゲートを閉める。
PORTA.F4 = 0;
INTCON.T0IF = 0;
TMR0 = 0;
freq = 0;
//
fc_flg = 0; //測定開始
// 測定
while (fc_flg != -1) {
if (INTCON.T0IF == 1) {
INTCON.T0IF = 0;
freq++;
}
}
if (INTCON.T0IF == 1) {
INTCON.T0IF = 0;
freq++;
}
freq = ((freq * 256) + TMR0) * 8 * 10;
return (freq);
}
//**********************************************************************
void main()
{
static char buf[16];
static long freq, tmp;
//
TRISA = 0b00100000;
TRISB = 0b00000000;
// OSCCON = 0b01110000; // クロックを8Mhzに設定する。
ANSEL = 0b00000000; // Ａ／Ｄ変換は使用しない。
// TIMER0の設定
OPTION_REG.T0CS = 1;
OPTION_REG.PSA = 0;
OPTION_REG.PS2 = 0;
OPTION_REG.PS1 = 1;
OPTION_REG.PS0 = 0;
// TIMER1の設定
PIE1.TMR1IE = 0;
PIR1.TMR1IF = 0;
T1CON.T1CKPS0 = 1;
T1CON.T1CKPS1 = 1;
T1CON.TMR1ON = 0;
TMR1L = 0;
TMR1H = 0;
// CCPの設定
PIE1.CCP1IE = 1;
PIR1.CCP1IF = 0;
CCP1CON.CCP1M3 = 1;
CCP1CON.CCP1M2 = 0;
CCP1CON.CCP1M1 = 1;
CCP1CON.CCP1M0 = 1;
CCPR1L = 0xE2; // 5msec...(1÷8000000)*4*8*1250
CCPR1H = 0x04; //
//
SEG1 = OFF;
SEG2 = OFF;
SEG3 = OFF;
SEG4 = OFF;
seg_flg = 0;
data1 = SPACE;
data2 = SPACE;
data3 = SPACE;
data4 = SPACE;
dot = 0;
fc_flg = -1;
// 割り込みを許可する。
INTCON.PEIE = 1;
INTCON.GIE = 1;
//
T1CON.TMR1ON = 1;
//
while (1) {
//測定
freq = FreqMeasurement();
tmp = freq / 1000;
//kHz未満四捨五入
if ((freq - (tmp * 1000)) >= 500)
tmp++;
//-455kHz有無
if (PORTA.F5 == 0)
tmp = tmp - 455;
//表示
LongToStr(tmp, buf);
if (tmp < 10000) {
dot = 0;
data1 = buf[7] == ' ' ? SPACE : buf[7] - '0';
data2 = buf[8] == ' ' ? SPACE : buf[8] - '0';
data3 = buf[9] == ' ' ? SPACE : buf[9] - '0';
data4 = buf[10] == ' ' ? SPACE : buf[10] - '0';
} else {
dot = 2;
data1 = buf[6] == ' ' ? SPACE : buf[6] - '0';
data2 = buf[7] == ' ' ? SPACE : buf[7] - '0';
data3 = buf[8] == ' ' ? SPACE : buf[8] - '0';
data4 = buf[9] == ' ' ? SPACE : buf[9] - '0';
}
Delay_ms(500);
}
}
//**********************************************************************
===== 動作確認 =====
いつものブレッドボードで動作確認しましたが、基板に実装すれば、かなりコンパクトになると思います。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095031.png?500}}
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095042.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095113.png}}
左側から、100kHz、500kHz、1MHz、2MHz
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095119.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095122.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095125.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095129.png}}
左側から、3MHz、4MHz、5MHz、6MHz
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095135.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095138.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095141.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095144.png}}
左側から、7MHz、8MHz、9MHz、10MHz
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095149.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095152.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095156.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095159.png}}
左側から、11MHz、12MHz、13MHz、14MHz
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095205.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095208.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095212.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095217.png}}
左側から、15MHz、16MHz(若干、精度が悪くなります)
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095222.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095226.png}}
左側:通常表示
右側:-455kHz表示
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095232.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-095236.png}}
如何ですか?
これを自作ラジオに取り付ければ、受信周波数を直読することが簡単に出来ますね。 ^_^
※外付けの8MHzクリスタルオシレータを省いて、PIC内臓の8MHzクロックを使用することにより、精度は少し悪くなりますが、とてもコンパクトな、周波数カウンタを実現することが出来ます。
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