Pic16f73 схемы своими руками

Частотомер на PIC16F73 и семисегментных индикаторах

Дата публикации: 01 мая 2012 .

Предлагаемый частотомер собран на микроконтроллере и семисегментных светодиодных индикаторах с общим катодом. Его разрешающая способность составляет 0,1 Гц, что может быть полезным при проведении точных измерений.

Основные технические характеристики

Диапазон измеряемых частот, МГц . 0.1 Гц. 40
Время измерения частоты, с . .1 или 10
Чувствительность, В. 0,1
Напряжение питания, В . 4,5. .5
Потребляемый ток, мА:
в режиме ожидания. 10
максимальный . 35

Схема частотомера показана на рис. 1 На входе устройства установлен компаратор DA1, который включен по типовой схеме с инвертирущим входом. Порог срабатывания компаратора можно изменять подборкой резистора R4 — чем больше его сопротивление, тем выше порог. Работа компаратора управляется сигналом на входе LATCH (вывод 5) DA1 который поступает с линии порта RA3 (вывод 5 DD1), и разрешена при низком логическом уровне на этом входе.

Рисунок 1

Порт В микроконтроллера DD1 задействован для подачи напряжения на элементы а—h индикаторов HG1. HG2, а порт С — для подключения катодов этих индикаторов к общему проводу. Резистор R7 является «подтягивающим» для линии порта RAO, a R6 уменьшает влияние на компаратор DA1 импульсов, поступающих на вход предделителя в режиме досчета. Резисторы R8—R15 токоограничивающие от их сопротивлений зависит яркость свечения индикаторов HG1, HG2.

Входной сигнал преобразуется компаратором DA1 в прямоугольные импульсы с уровнями ТТЛ, которые поступают на вход микроконтроллера для их дальнейшего счета Восьмиразрядные регистры предделителя, таймера TMR0 и двух счетчиков прерывания по переполнению TMR0 подсчитывают эти импульсы. Измерительный интервал задает таймер TMR1.

Информация в регистрах таймера TMR0 и счетчиков доступна для чтения, а вот содержимое высокочастотного (до 90 МГц) регистра предделителя недоступно. Поэтому для извлечения информации, хранящейся в нем, применен ставший уже классическим способ досчета импульсов до переполнения предделителя. После остановки счета значение TMR0 сохраняется в цифровом компараторе. Число поданных на вход предделителя импульсов подсчитывается, и после каждого импульса сравниваются текущее и сохраненное значения TMR0. При изменении текущего значения TMR0 подача импульсов на предделитель прекращается. Накопленное в младшем регистре число, преобразованное в дополнительный код, и будет тем числом, которое было в предделителе. Двоичный код на выходах четырех восьмиразрядных регистров преобразуется в двоично-десятичный, а затем в код для управления семиэлементными индикаторами.

После подачи питающего напряжения осуществляется инициализация регистров микроконтроллера. Частота переключения разрядов при динамической индикации должна быть такой, чтобы не было видно мерцания индикатора. Как известно, эта частота должна быть не ниже 25 Гц. Выбранная длительность индикации одного разряда на восьмиразрядном индикаторе составляет 3 мс, поэтому частота переключения F= 1/Т= 1/(0,003-8) = 41,7 Гц, где F — частота обновления индикатора; Т — период. При такой частоте мерцание индикатора не заметно.

Периодически микроконтроллер проверяет состояние контактов кнопки SB1. Если кнопка нажата, то состояние флага времени измерения изменяется на противоположное, при этом также изменяется положение запятой на индикаторе. Далее последовательно на индикатор выводится информация остальных разрядов. Последовательность вывода на индикацию нарушается только прерываниями.

В программе использованы два прерывания: одно — по результату сравнения значений шестнадцатеразрядных регистров специального события (CCPR1H и CCPR1L) и регистров таймера TMR1 (TMR1H и TMR1L). другое — по переполнению таймера TMR0. Регистры ССР1 и TMR1 используются для формирования временного интервала измерения частоты. Делитель на 10 для получения временного интервала 1 с и еще один делитель на 10 для получения интервала 10 с реализованы на отдельных регистрах, которые заполняются при прерывании

После сохранения значений контекстных регистров проверяются флаги прерывания. Если прерывание произошло по переполнению таймера TMR0. то инкрементируется счетчик и программа выходит из прерывания. При прерывании по результату сравнения модуля ССР1 заполняется регистр делителя на 10 и проверяется флаг времени измерения. Если установлено время измерения 10 с заполняется регистр делителя на 10. После окончания времени измерения выполняются досчет и определение содержимого предделителя. Полученные данные перекодируются в девять разрядов двоично-десятичного кода. Для экономии энергии батарей портативного прибора все незначащие нули гасятся. При выполнении операций во время прерываний работа таймеров TMR0 и TMR1 не останавливается, поэтому цикл измерения повторяется непрерывно

В устройстве применены резисторы С2-23, Р1-4, оксидный конденсатор — импортный, остальные керамические — К10-17. Компаратор AD8611 можно заменить на компаратор AD8561, кварцевый резонатор ZQ1 — HC-49U Кнопки SB1 и SB2 с самовозвратом — ПКн159. выключатель питания — кнопочный с возвратом в исходное положение повторным нажатием. Кнопка и выключатель должны иметь удлиненные (10 мм) толкатели

После включения питания в течение одной секунды во всех разрядах индикаторов появляются нули, а затем высвечиваются две запятые, выделяющие разряды единиц, десятков и сотен герц. При нажатии на кнопку SB1 запятые сдвигаются влево на один разряд. Если эти операции выполняются, частотомер готов к работе.

Налаживание сводится к установке частоты кварцевого генератора. Для этого на вход частотомера подают сигнал с известной частотой и подборкой конденсаторов С6 или установкой последовательно с резонатором конденсатора емкостью 10. 100 пф (на плате для него предусмотрено место, в которое предварительно монтируют проволочную перемычку) устанавливают это значение частоты на индикаторе Для облегчения процедуры можно установить подстроечные конденсаторы, например КТ4-25. Следует отметить, что для обеспечения точности измерения частоты в доли герц следует применить эти конденсаторы, а также кварцевый резонатор с повышенной термостабильностью.

Источник

Часы — будильник — термометр на PIC16F73. Схема и описание

Эта схема часов с функцией термометра построена на микроконтроллере PIC16F73. Время и температура выводятся на 4-х разрядный семисигментный индикатор с общим анодом. Устройство постоянно показывает время, а каждую минуту дисплей переключается на пять секунд для отображения температуры в °С.

Так же в часах предусмотрен будильник. Точность часов высокая из-за применения кварцевого резонатора на 20 Mгц. Десятичная точка второго разряда мигает каждую секунду.

Для отображения температуры используются три разряда индикатора, считая слева. Четвертая цифра показывает °С. Для этого, четвертый разряд припаян на плате вверх ногами. В результате этого точка переместилась в верхний левый угол обозначая символ градуса ( о ). Таким образом, мы используем четыре отдельных светодиодных индикатора с общим анодом.

Ниже представлена принципиальная схема часов.

Выбор пал на микроконтроллер PIC16F73, поскольку он не дорогой и достаточно функциональный. Это 28-контактный чип с портами A, B и C, а также рядом периферийных устройств, таких как Таймер, АЦП и UART. Самое главное преимущество «PIC» является простота программирования.

Порта на PIC микроконтроллерах имеют большую мощность, чем в семействе 8051. Поэтому светодиодные сегменты (катоды) могут быть подключены напрямую к выводам порта без каких-либо буферных микросхем. Таким образом, сокращается общее количество компонентов.

Так же есть несколько каналов АЦП. Скорость преобразования очень быстрая, порядка 20 микросекунд. Поэтому к нему легко подключить любой аналоговый сигнал и оцифровав его вывести на тот же самый светодиодный индикатор.

В нашей схеме таким сигналом является аналоговый сигнал температуры с датчика LM35. Микросхема LM35 — это недорогой датчик температуры может измерять температуру в диапазоне от -50 О С до 100 О С. В нашей конструкции данный датчик установлен непосредственно на печатную плату, поскольку нам необходимо измерять комнатную температуру.

Сброса микроконтроллера PIC16F73 осуществляется по выводу 1. К этому выводу подключен резистор и конденсатор для того, чтобы выполнить сброс при подачи питания.

Схема запитана от 5В, полученное от понижающего трансформатора (Х1), выпрямителя (BR1) и регулятора напряжения IC 7805 (ІС1).

Вывод 20 подключен к плюсу питания, а выводы 19 и 8 к минусу. Выводы 9 и 10 предназначены для подключения кварцевого резонатора. Два конденсатора, каждый из 15пф, подключены к концу кристалла на землю. Эта высокоскоростная частота или HS. Существует регистр конфигурации внутри чипа, который должен быть запрограммирован для HS. В нашем случае мы используем байт конфигурации 52 HEX.

Порт B запрограммирован как выход. Порт А запрограммирован на вход и вывод 2 (AN0) используется как АЦП для обработки сигнала от датчика температуры LM35.

Выводы порта С (с4 по 7) используются для управления анодами индикаторов. Вывод 11 — кнопка S1 (установка времени). Путем постоянного нажатия на нее происходит изменение времени. Вывод 14 – кнопка S2 (установка будильника).

Источник: 2016/04 | ELECTRONICS FOR YOU

Скачать прошивку (6,2 KiB, скачано: 865)

Источник

Осваиваем простейший микроконтроллер PIC. Часть 1

Выбор микроконтроллера обычно осуществляется под необходимые задачи. Для изучения хорошо подойдет популярный МК с минимальным набором периферии: PIC16F628A.

Первым делом необходимо скачать документацию по выбранному микроконтроллеру. Достаточно зайти на сайт производителя и скачать Datasheet.

На первых страницах перечислены основные характеристики МК (русское описание).

Основные моменты, которые нам понадобятся:

• микроконтроллер содержит внутренний генератор на 4 MHz, так же можно подключить внешний кварц частотой до 20 MHz
• 16 ног микроконтроллера можно использовать как цифровые входы\выходы
• есть 2 аналоговых компаратора
• 3 таймера
• CCP модуль
• USART модуль
• 128 байт энергонезависимой памяти EEPROM

Схема расположения выводов:

Vdd — питание.
Vss — земля.

Это минимум, необходимый для работы МК.

Остаются доступными 16 ног МК. Не сложно посчитать, что использование каждой ноги каким-либо модулем уменьшает максимальное число используемых цифровых портов.

Компилятор

Как я уже писал в предыдущих статьях, самым простым и легким я посчитал компилятор JAL с IDE JALEdit.

Качаем JALPack, устанавливаем.
В этом паке содержаться все необходимые библиотеки, а так же примеры их использования.

Запускаем JALEdit. Открываем пример програмы для нашего микроконтроллера: 16f628a_blink.jal, дабы не портить исходник, сразу сохраняем ее в новый файл, к примеру, 16f628a_test.jal.

Весь код можно разделить на 4 блока:

выбор МК и его конфигурация

include 16f628a — подключение библиотеки нашего МК
—
— This program assumes a 20 MHz resonator or crystal
— is connected to pins OSC1 and OSC2.
pragma target clock 20_000_000 — oscillator frequency
— configuration memory settings (fuses)
pragma target OSC HS — HS crystal or resonator
pragma target WDT disabled — no watchdog
pragma target LVP disabled — no Low Voltage Programming
pragma target MCLR external — reset externally
—

enable_digital_io() — переключение всех входов\выходов на цифровой режим

forever loop
led = on
_usec_delay( 250000 )
led = off
_usec_delay( 250000 )
end loop

Code :58/2048 Data:4/208 Hardware Stack: 0/8 Software Stack :80

Если прочитать комментарии, то станет ясно, что данная программа рассчитана на использование внешнего кварца 20MHz.
Так как у нас его пока нет, разберемся с конфигурацией и перепишем программу на использование внутреннего генератора.

Конфигурация

— Symbolic Fuse definitions
— ————————-
—
— addr 0x2007
—
pragma fuse_def OSC 0x13 < — oscillator
RC_CLKOUT = 0x13 — rc: clkout on ra6/osc2/clkout, rc on ra7/osc1/clkin
RC_NOCLKOUT = 0x12 — rc: i/o on ra6/osc2/clkout, rc on ra7/osc1/clkin
INTOSC_CLKOUT = 0x11 — intosc: clkout on ra6/osc2/clkout, i/o on ra7/osc1/clkin
INTOSC_NOCLKOUT = 0x10 — intosc: i/o on ra6/osc2/clkout, i/o on ra7/osc1/clkin
EC_NOCLKOUT = 0x3 — ec
HS = 0x2 — hs
XT = 0x1 — xt
LP = 0x0 — lp
>
pragma fuse_def WDT 0x4 < — watchdog timer
ENABLED = 0x4 — on
DISABLED = 0x0 — off
>
pragma fuse_def PWRTE 0x8 < — power up timer
DISABLED = 0x8 — disabled
ENABLED = 0x0 — enabled
>
pragma fuse_def MCLR 0x20 < — master clear enable
EXTERNAL = 0x20 — enabled
INTERNAL = 0x0 — disabled
>
pragma fuse_def BROWNOUT 0x40 < — brown out detect
ENABLED = 0x40 — enabled
DISABLED = 0x0 — disabled
>
pragma fuse_def LVP 0x80 < — low voltage program
ENABLED = 0x80 — enabled
DISABLED = 0x0 — disabled
>
pragma fuse_def CPD 0x100 < — data ee read protect
DISABLED = 0x100 — disabled
ENABLED = 0x0 — enabled
>
pragma fuse_def CP 0x2000 < — code protect
DISABLED = 0x2000 — off
ENABLED = 0x0 — on
>

• OSC — конфигурация источника тактирования
  может принимать 8 различных значений, 4 из которых нам могут понадобиться
  1. INTOSC_NOCLKOUT — внутренний генератор (4M Hz)
  2. HS — внешний высокочастотный кварц (8-20 MHz)
  3. XT = внешний кварц (200 kHz — 4 MHz)
  4. LP — внешний низкочастотный кварц (до 200 kHz)
• WDT — сторожевой таймер.
  Основная работа этого таймера в том, что бы перезагрузить микроконтроллер когда он дотикает до конца.
  Что бы перезагрузки не происходило, его нужно своевременно обнулять.
  Таким образом при сбое счетчик таймера перестанет обнуляться, что приведет к сбросу МК. Иногда бывает удобно, но в данный момент нам это не потребуется.
• PWRTE — очередной таймер.
  При активации он будет сбрасывать МК до тех пор, пока питание не поднимется до нужного уровня.
• BROWNOUT — сброс МК при падении питания ниже нормы.
• MCLR — активация возможности внешнего сброса МК.
  При включении функции МК будет в постоянном резете до тех пор, пока на ноге MCLR (pin 4) не будет положительного напряжения.
  Для сброса МК достаточно установить кнопку, замыкающую pin 4 на землю.
• LVP — активация возможности программирования при низком напряжении.
  При активации один цифровой вход переключится в режим LVP (pin 10). Если подать 5В на эту ногу, то МК перейдет в режим программирования. Для нормальной работы МК требуется держать на этой ноге 0В (подсоединить к земле).
  Мы будем использовать программатор, использующий повышенное напряжение, потому LVP активировать не требуется.
• CPD — защита EEPROM от считывания программатором.
• CP — защита FLASH (прошивки) от считывания программатором.

Изменим конфигурацию под себя:

pragma target clock 4_000_000 — указываем рабочую частоту, необходимо для некоторых функций расчета времени
— конфигурация микроконтроллера
pragma target OSC INTOSC_NOCLKOUT — используем внутренний генератор
pragma target WDT disabled — сторожевой таймер отключен
pragma target PWRTE disabled — таймер питания отключен
pragma target MCLR external — внешний сброс активен
pragma target BROWNOUT disabled — сбос при падении питания отключен
pragma target LVP disabled — программирование низким напряжением отключено
pragma target CPD disabled — защита EEPROM отключена
pragma target CP disabled — защита кода отключена

Моргаем светодиодом по нажатию кнопки

Модифицируем программу так, что бы светодиод моргал только тогда, когда зажата кнопка.
Решив данную задачу мы научимся работать с цифровыми портами как в режиме входа, так и в режиме выхода.

Цифровой выход

Выберем еще неиспользуемую ногу МК. Возьмем, к примеру, RB5(pin 11). Данная нога не имеет дополнительных функций, потому она нам более нигде не понадобится.
В режиме цифрового выхода МК может притягивать к ноге либо питание, либо землю.
Подключать нагрузку можно как к плюсу, так и к минусу. Разница будет лишь в том, когда и в какую сторону потечет ток.

В первом случае ток потечет от МК при установке единицы, а во втором — к МК при установке нуля.

Дабы светодиод зажигался от логической единицы, остановимся на первом варианте.

Для ограничения тока через ногу (максимально допустимо 25 мА на цифровой вход или 200 мА на все порты) установлен токоограничительный резистор. По простейшей формуле высчитываем минимальное значение в 125 Ом. Но так как предел нам не нужен, возьмем резистор в 500 Ом (а точнее ближайший подходящий).

Для подключения более мощной нагрузки можно использовать транзисторы в различных вариантах.

Цифровой вход

Возьмем вторую неиспользуемую нигде ногу — RB4 (pin 10, указанная в распиновке функция PGM отностися к LVP, который мы отключили).
В режиме цифрового входа микроконтроллер может считывать два состояния: наличие или отсутствие напряжения. Значит нам необходимо подключить кнопку так, что бы в одном состоянии на ногу шел плюс, а во втором состоянии — к ноге подключалась земля.

В данном варианте резистор используется в качестве подтяжки (Pull-up). Обычно для подтяжки применяют резистор номиналом 10 кОм.

Впрочем, подтягивающий резистор не всегда необходим. Все ноги PORTB (RB0-RB7) имеют внутреннюю подтяжку, подключаемую программно. Но использование внешней подтяжки куда надежнее.

Можно подключать не только кнопку, главное помнить о ограничении тока через МК.

Кнопка сброса

Пока не забыли, что мы активировали внешний сброс, добавим аналогичную кнопку на ногу MCLR (pin 4).

После нажатия такой кнопки МК начнет выполнение программы с нуля.

Прошивка

Присваиваем нашему светодиоду и кнопке переменные:

enable_digital_io() — переключение всех входов\выходов на цифровой режим
—
alias led is pin_B5 — светодиод подключен к RB5
pin_B5_direction = output — настраиваем RB5 как цифровой выход
—
alias button is pin_B4 — кнопка подключена к RB4
pin_B4_direction = input — настраиваем RB4 как вход
led = off — выключаем светодиод

Теперь присваивая переменной led значения 1 или 0 (on или off, true или false, другие алиасы..) мы будем подтягивать к нужной ноге МК или плюс, или минус, тем самым зажигая и гася светодиод, а при чтении переменной button мы будем получать 1 если кнопка не нажата и 0 если кнопка нажата.

Теперь напишем необходимые нам действия в бесконечном цикле (эти действия будут выполняться постоянно. При отсутствии бесконечного цикла МК зависнет):

forever loop
led = off — выключаем светодиод
_usec_delay( 500000 ) — ждем 0,5 сек
if Button == 0 then — если кнопка нажата, выполняем действия
led = on — зажигаем светодиод
_usec_delay( 500000 ) — ждем 0,5 сек
end if
end loop

Задержка считается просто:
частота генератора у нас 4MHz. Рабочая частота в 4 раза меньше: 1 MHz. Или 1 такт = 1 мкс. 500.000 мкс = 0,5 с.

Errors :0 Warnings :0
Code :60/2048 Data:4/208 Hardware Stack: 0/8 Software Stack :80

Теперь нам необходимо записать эту прошивку в МК, собрать устройство согласно схеме и проверить, что у нас все получилось как надо.

Программатор

Все таже схема:

Смотрим на распиновку:

• PGD — pin 13
• PGC — pin 12
• MCLR(Vpp) — pin 4
• Vdd — pin 14
• Vss — pin 5

Паяем…

Некачественная пайка — одна из основных проблем неработоспособности устройства.
Не повторяйте мои плохие привычки: не используйте навесной монтаж.

В качестве питания 5В в данном случае использовался хвост от старой PS/2 мыши, вставленный в разъем для мыши.

Подключаем к компьютеру.

Качаем и запускаем WinPic800.

Идем в Settings->Hardware, выбираем JDM и номер порта, на котором висит программатор

Нажимаем Hardware Test, затем Detect Device

Открываем нашу прошивку pic628a_test.hex

На вкладке Setting можно проверить, что конфигурационные биты выставлены верно, при желании тут же их можно изменить

Program All, затем Verify All

Если ошибок не возникло, продолжаем паять.

Результат

От программатора нам мешает только высокое напряжение (12в) на MCLR. Дабы не отпаивать весь программатор, можно отпаять только один провод… Или просто не подключать программатор к COM порту. Остальные провода нам мешать не будут (а подключенные питание и земля только упростят пайку).

Кнопку на MCLR паять можно по желанию, но подтяжка обязательна.

При повторном подключении программатора резистор необходимо будет убрать, иначе он подтянет 12в к питанию.

Результат работы можно увидеть на видео.

Итак, у нас получилось самое простое устройство на микроконтроллере: мигалка светодиодом.

Теперь нам необходимо научиться пользоваться всей оставшейся периферией, но об этом в следущей статье.

Источник