Измерение частоты


Измерение частоты классически можно выполнить двумя способами.

Способ первый.

Необходимо за фиксированный промежуток времени подсчитать количество периодов измеряемой частоты. После этого необходимо количество импульсов разделить на время измерения. Точность измерения зависит от длительности измеряемого промежутка времени. Чем длиннее промежуток, тем точнее можно выполнить изменения.

 PIC24-08-01

 Второй способ.

Это измерять длительность одного периода и вычислитель частоту. Точность измерения зависит от частоты тактовых импульсов, чем выше и стабильней частота тактовых импульсов тем выше разрешение и точнее измерения.

 PIC24-08-02

К каждом методе есть свои плюсы и свои минусы. Если необходимо высокая точно в первом это длительность измерения, если надо быстро измерять, то необходимо высокая тактовая частота.

Для измерения частоты (в нашем варианте частоты электросети), модифицируем нашу схему следующим образом.

 PIC24-08-04

Все эти измерения можно выполнить при помощи встроенного таймера. Так-как у нас таймер 1 и 2 занят формированием временных интервалом. Поэтому  будем для измерения частоты использовать сборку на таймерах TMR4 и TMR5. Для входа сигнала будем использовать Т4СК.

PIC24-08-03

Так как периферийные модули по умолчанию “никуда не подключен”, то первым делом необходимо настроить регистры конфигурации выбора периферийного модуля. Нам надо определиться к какой ножке микроконтроллера мы подключим его вход. У нас свободна 14 нога. Это функция RP5. Для подключения входа T4CK к ноге 14 на необходимо в регистра настройки входа RPINR4 загрузить значение 5.

Для настройки входа таймера обратимся к регистрам управления входами периферийных устройств.

Название входа Имя периферийного модуля Регистр Биты конфигурации
External Interrupt 1 INT1 RPINR0 INTR1<4:0>
External Interrupt 2 INT2 RPINR1 INTR2R<4:0>
Timer2 External Clock T2CK RPINR3 T2CKR<4:0>
Timer3 External Clock T3CK RPINR3 T3CKR<4:0>
Timer4 External Clock T4CK RPINR4 T4CKR<4:0>
Timer5 External Clock T5CK RPINR4 T5CKR<4:0>
Input Capture 1 IC1 RPINR7 IC1R<4:0>
Input Capture 2 IC2 RPINR7 IC2R<4:0>
Input Capture 3 IC3 RPINR8 IC3R<4:0>
Input Capture 4 IC4 RPINR8 IC4R<4:0>
Input Capture 5 IC5 RPINR9 IC5R<4:0>
Output Compare Fault A OCFA RPINR11 OCFAR<4:0>
Output Compare Fault B OCFB RPINR11 OCFBR<4:0>
UART1 Receive U1RX RPINR18 U1RXR<4:0>
UART1 Clear To Send U1CTS RPINR18 U1CTSR<4:0>
UART2 Receive U2RX RPINR19 U2RXR<4:0>
UART2 Clear To Send U2CTS RPINR19 U2CTSR<4:0>
SPI1 Data Input SDI1 RPINR20 SDI1R<4:0>
SPI1 Clock Input SCK1IN RPINR20 SCK1R<4:0>
SPI1 Slave Select Input SS1IN RPINR21 SS1R<4:0>
SPI2 Data Input SDI2 RPINR22 SDI2R<4:0>
SPI2 Clock Input SCK2IN RPINR22 SCK2R<4:0>
SPI2 Slave Select Input SS2IN RPINR23 SS2R<4:0>

Функции ввода

Функция Номер ножки Код для записи в регистр
RP0 4 0
RP1 5 1
RP2 6 2
RP3 7 3
RP4 11 4
RP5 14 5
RP6 15 6
RP7 16 7
RP8 17 8
RP9 18 9
RP10 21 10
RP11 22 11
RP12 23 12
RP13 24 13
RP14 25 14
RP15 26 15

Настройка входа таймера:

Конфигурирование таймеров: (будем настраивать для 32 битного режима):

Чтобы настроить Timer2/3 или Timer4/5 для 32-разрядной работы необходимо:
1. Установить T32 бит (T2CON <3> или T4CON <3> = 1).
2. Настроить предделителя для Timer2 или Timer4 битами TCKPS1: TCKPS0.
3. Настроить вход для тактовых импульсов и режимов работы с помощью TCS и TGATE бит. Если TCS установлен для внешней синхронизации, RPINRx (TxCK) должны быть настроены на доступные RPn вход.
4. Настроить период работы таймера загрузив регистр PR. PR3 (или PR5) будет содержат старшее слово, в то время как PR2 (или PR4) содержать младшие слово.
5. Если требуется прерывания, установить биты в регистрах T3IE или T5IE; использовать приоритет бит, T3IP2: T3IP0 или T5IP2: T5IP0, чтобы установить прерывание приоритет. Обратите внимание, что в то время как Timer2 или Timer4 управления таймера, прерывания появляется как Timer3 или Timer5 прерывания.
6. Установить TON бит (= 1). 

 Для работы нашей схемы нам необходимо на 14 ножку контроллера подключить подтягивающий резистор. За активацию подтягивающих резисторов отвечают регистры CNPU1 и CNPU2. Для нашего контроллера соответствие с выводами контроллера следующее:

Регистр Управляющий бит Вывод контроллера
CNPU1 CN0PUE 12
CNPU1 CN1PUE 11
CNPU1 CN2PUE 2
CNPU1 CN2PUE 3
CNPU1 CN3PUE 4
CNPU1 CN4PUE 5
CNPU1 CN5PUE 6
CNPU1 CN6PUE 7
CNPU1 CN7PUE
CNPU1 CN8PUE
CNPU1 CN9PUE
CNPU1 CN10PUE
CNPU1 CN11PUE 26
CNPU1 CN12PUE 25
CNPU1 CN13PUE 24
CNPU1 CN14PUE 23
CNPU1 CN15PUE 22
CNPU2 CN16PUE 21
CNPU2 CN17PUE
CNPU2 CN18PUE
CNPU2 CN19PUE
CNPU2 CN20PUE
CNPU2 CN21PUE 18
CNPU2 CN22PUE 17
CNPU2 CN23PUE 16
CNPU2 CN24PUE 15
CNPU2 CN25PUE
CNPU2 CN26PUE
CNPU2 CN27PUE 14
CNPU2 CN28PUE
CNPU2 CN29PUE 10
CNPU2 CN30PUE 9

Для подключение подтягивающего резистора к ножке 14 , необходимо выполнить команду

 Так как в нашем примере, мы используем внутренний тактовый генератор, то измерения соответственно будет менее точные если бы мы использовали кварцевую стабилизацию частоты. Для корректировки длительности, будем использовать регистр PR1.

Для измерения частоты, добавить в цикл прерывания от таймера Т1 две команды:

 т.е. таймер Т1 формирует заданный нами интервал времени, по прерыванию таймера , мы считываемым значение таймера Т4, а затем обнуляем его.

Для индикации в главном цикле программы добавим

 теперь внизу дисплея мы увидим измеряемую частоту в герцах. Если период измерения 1 секунда, то измерять будем с точностью до 1 Герца, для увеличение точности до 0,1 Герца или 0,01 герца, нам надо соответственно увеличить время измерения.

 Фото для первого варианта, когда период измерения равен 1 секунде.

 PIC24-08-05

 Но для контроля качества частоты в сети нам необходимо более высокая точность, поэтому увеличим период измерения до 10 секунд. Для это нам необходимо добавить делитель, программный, чтобы увеличить время измерения до 10 секунд.

а для красоты, индикации десятых долей, включит индикацию запятой перед младшим разрядом.

 pic24-08-0610 секунд на измерение это уже много. А если необходимо измерять частоту с точностью до 0,01 Герца, так это надо ждать 100 СЕКУНД!!!, а эффект усреднения который может за это время внести свои погрешности. Вообще сделаем вывод, для оперативного контроля частоты электросети такой метод не эффективен. Хотя при написании этого урока, наблюдая за частотой сети, она колебалась от 50,04 – 50,31 Герца (в режиме измерения 100 секунд). 

Испробуем второй метод измерения длительности периода (или импульса). Благо, что сам модуль микроконтроллера позволяет это делать.

 

продолжение следует…


Это может быть интересно


  • Оптосимистор и его применениеОптосимистор и его применение
    Эрве Кадино “Цветомузыкальные установки” Ответ на вопрос – управление мощным тиристором или симистором, от терморегулятора. Статья в pdf Оптосимистор принадлежат к классу оптронов и обеспечивают очень хорошую гальваническую развязку (порядка …
  • PIC18F25K42 – v. A001 – выявленные баги.PIC18F25K42 – v. A001 – выявленные баги.
    Модуль I2C Не работает при использовании в стандартной конфигурации MCC. Требует особой нестандартной конфигурации и управления для нормальной работы. Обойти Обход проблемы возможен библиотека см статью. Модуль ADC2 На выводе RA0, …
  • Altium Designer – подготовка документации для производства и сборки печатных платAltium Designer – подготовка документации для производства и сборки печатных плат
    В процессе освоения Altium Designer много возникает вопросов по подготовке документации для производства плат, а также для её сборки. Altium Designer позволяет сделать все требуемые документы, хотя скажем откровенно, для …
  • DIXELL XWEB500D-EVO + RUT900 или как пробить NAT-серверDIXELL XWEB500D-EVO + RUT900 или как пробить NAT-сервер
    Когда необходимо под какой нибудь контроллер имеющий вэб сервер в инет, то нужен статический IP, что оказалось проблемой при работе с операторами сотовых сетей, конкретно с оператором сети “Киевстар”. Их …
  • OLED RET012864E/REX012864JOLED RET012864E/REX012864J
    RET012864E/REX012864J ОЛЕД индикатор производитель Raystar-Optronics приобретался в http://www.microchip.ua/ к сожалению никакой информации на сайте поставщика нет. Поэтому решил работу с этой версией индикатора на драйвере SSD1305 предоставить на своем сайте. Так как есть ошибки …
  • Проект с использованием MCC часть 10Проект с использованием MCC часть 10
    Алгоритм управления освещением от нажатия кнопки. Обработка удержания кнопки: Мы должны проверить кнопка в настоящий момент нажата и флаг удержания установлен, если да Проверить таймер удержания “отработал” – это значит, …
  • HVLD модуль на примере PIC24FJ128GA204HVLD модуль на примере PIC24FJ128GA204
    HVLD модуль представляет собой простое устройство, для контроля напряжения питания микроконтроллера или внешнего напряжения (через делитель). Его задача при “выходе” напряжения за заданные пределы сформировать сообщение микроконтроллеру, что необходимо выполнить …
  • Проект с использованием MCC часть 01Проект с использованием MCC часть 01
    Для изучения MCC я выбрал простой контроллер PIC16F1509. Выбор его был обусловлен богатой новой периферией которую можно изучить. Для начала была собрана схема на макетной плате Внешний вид собранной схемы …
  • Дифференциальный терморегуляторДифференциальный терморегулятор
    Дифференциальный терморегулятор ch-3020 Назначение. Ch-c3020 представляет собой дифференциальный терморегулятор. Основное назначение солнечные системы горячего водоснабжения, а также вентиляционные системы управление притоком свежего воздуха. Контроллер позволяет работать пяти режимах. 1 – …
  • Гаджеты для домашней автоматики – Емкостной сенсорГаджеты для домашней автоматики – Емкостной сенсор
    Управление светодиодным освещением – Сенсор емкостной. Данный гаджет предназначен для управления освещением где необходимо включением освещение сенсорным прикосновением. Датчик позволяет управлять светодиодной нагрузкой в виде модулей или светодиодных лент освещения. Питание …


Translate »