周波数カウンタ組立キット
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たまにはちょいと息抜きで小品も作ってみたいものです。
簡単にチョイチョイと…。
でも、なかなかそうは簡単にはいかなくて、いつものごとく回を重ねてしまうことになるのかも…。
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［第７回］
●第１回試作基板
やっと本題です。
周波数カウンタの最初の試作基板を作ったのは今年の５月ですから、もう４ヶ月も経ってしまいました。
こちらが最初に作った周波数カウンタ基板です。
主な機能はＰＩＣ１６Ｆ８８３に乗せてしまっていますから、ご覧の通りシンプルな基板です。
最初はパルス入力部にトランジスタをつけて、＋５Ｖ以外のパルスもカウントできるように考えましたが、そもそもの目的はデジタル回路が測定の対象として考えていましたから、＋５Ｖのパルスのみを入力するようにして余計な回路による精度の劣化を避けることにしました。
パーツを実装した基板の写真は［第２回］にありますが、トランジスタは実装していません。
その写真では２回目の試作のために、ジャノ目基板の回路を増設してテストをしています。
そのことについては後で説明をします。
こちらが回路図です。
まさにＰＩＣの応用回路そのものです。
インターネット上ではＰＩＣだけで作った製作例なども沢山みかけますが、いかがなものでしょうか。
プリスケーラを使わないでＭＨｚの周波数を計測するのにＰＩＣのみで作るというのはいささか無理があるように思います。
ここではプリスケーラとして８ビットカウンタ７４ＨＣ５９０を使っています。
下位８ビットは７４ＨＣ５９０でカウントし、上位カウンタへのキャリーパルスをＰＩＣで受けて割込みで上位カウント処理をしています。
７４ＨＣ５９０はレジスタ付きですから、１秒のカウントを終了したあとで、下位８ビットを７４ＨＣ５９０から読み出します。
それだけでは周波数カウンタにはなりません。
計測時間として１秒の時間をＴｉｍｅｒ１を使ってＰＩＣ内部で作り出しています。
１秒は長すぎるということで計測時間を１０ｍｓとか１００ｍｓにしている例もみかけますが、１秒間しっかり計測すればいいのではありませんか。
もうひとつ、回路図を見ていただければわかりますように、８桁の７セグメントＬＥＤもＰＩＣでドライブしています。
限られた出力のなかでやりくりするために、ダイナミックドライブで表示をおこなっています。
この表示はソフトウェアで行なっています。
この程度のシンプルな回路で、ほとんどはＰＩＣに任せてしまえばよい、と簡単に考えたのでしたが、基板ができてきて、実際に部品を実装して動作テストをしたところ、思ったほど精度が出なくてしっかり悩んでしまうことになりました。
前回書きましたように、私はＴｉｍｅｒ１でＣＣＰＲ１レジスタを使った割り込み処理で思い違いをしていましたが、この周波数カウンタのＰＩＣプログラムでも同じようにＴｉｍｅｒ１とＣＣＰＲ１レジスタによる割込み処理で１秒の時間を作っていましたから、そこでも気持ちの悪い誤差が発生して原因がわからず悩まされました。
それで結局のところ、Ｔｉｍｅｒ１単独での１秒作成はあきらめて、ＰＩＣの外で４．０９６ＭＨｚ水晶発振回路を作り、それを分周して１ｍｓパルスを作ってそれをＰＩＣに入力して、１秒を作るように改良した周波数カウンタ基板を作ってしまうことになりました。
後になって気がついたのですが、実は改良版周波数カウンタ基板のＰＩＣプログラムでも４．０９６ＭＨｚ水晶発振＋分周回路からの１ｍｓをＴｉｍｅｒ１で１０００回カウントしているのですが、そこでもＣＣＰＲ１レジスタを使っています。
そのプログラムではＣＣＰＲ１には３Ｅ８（１０００）を与えています。
なぜ３Ｅ７ではなくて３Ｅ８でよいのか、今は私にはわかっています。
当初はわかっていなかったので、誤解したまま３Ｅ８を使っていました（この場合にはこれで正解だったのですが、それは後になって理解できたことです）。
そのことについても後で書くつもりです。
説明の途中ですが時間がなくなってしまいました。
続きは次回に書くことにいたします。
周波数カウンタ組立キット［第７回］
２０１５．９．２５ｕｐｌｏａｄ
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