Univerzální čítač

V praxi elektronika patří čítač k často užívaným přístrojům. Zde popsaná konstrukce představuje zapojení čítače s mikroprocesorem, který podstatně zkvalitní měření a který dokáže nahradit mnoho klasických obvodů s malou hustotou integrace.

Základní technické údaje:

	Funkce:měření kmitočtu,periody, délky impulsu a střídy.
	Délka měření: 1 s.
	Napájení: +5 V externí.
	Odběr: 220 mA.
	Rozměry: délka 175 mm,šířka 58 mm, výška 34 mm.
	Displej: osmimístný se sedmisegmentovými zobrazovacími jednotkami LED, výška číslic 14,2 mm, levých šest číslic slouží k zobrazení naměřeného údaje, pravé dvě k zobrazení exponentu a k rozlišeni typu měření.

Princip měření

Čítač nepracuje na klasickém principu měření kmitočtu, při němž se po přesně definovaný časový interval (obvykle 1 s, 0.1 s apod.) počítají impulsy přišlé na vstup. Klasický způsob má výhodu jednoduché realizace, ale měření je pro signály nízkých kmitočtů velmi nepřesné. Např. je-li doba měření 1 s a měřený kmitočet 5,257 Hz, tak na displeji bude údaj 5 Hz. Pro přesnější měření je pak nutno prodloužit dobu měření nebo třeba kmitočet násobit pomocí fázového závěsu.V popisovaném přístroji je aplikována jiná metoda měření, která umožňuje velmi přesně změřit i velmi nízké kmitočty. Tato metoda sice vychází z principu měření periody u klasických čítačů, u nichž se pro jednoduchost měří délka periody pouze jednoho kmitu, ale tento princip je zdokonalen: Neměří se délka jedné periody signálu, ale jejich počet je dynamicky měněn tak, aby celková doba měření byla 1 s. Programové vybavení pak zabezpečí převod na správný výsledek. Mimoto je ještě měřena pro potřeby určení délky impulsu a střídy doba, po níž je vstupní signál na logické úrovni "1". Výsledkem měřeni jsou tři základní údaje:
PP = počet impulsů (kmitů) vstupního signálu, DM = délka měření, P1 = čas, po který byl vstupní signál na log. úrovni "1". Na základě těchto údajů lze velmi snadno vypočítat výsledky: pro čtyři základní funkce čítače:
1. kmitočet f = PP/DM [Hz]
2. perioda T= DM/PP [s]
3. délka impulsu n = P1 / PP [s]
4. střída s = P1 /DM * 100 [%]

K čítači je možné jednoduše připojit externí předdělič pro signály vyšších kmitočtů, např. do 2 GHz. Při jeho použití nemusí obsluha násobit změřený údaj konstantou předděliče, ale může tuto konstantu ovládacími tlačítky nastavit a procesor přepočte údaj za něj. Informaci o aktivním předděliči dáme programu přivedením log. 0 na signál PRESC. Je vyveden na konektor K2.

Čítač byl řešen jako univerzální modul pro aplikaci v libovolném zařízení. Je k dispozici 10 funkcí, 4 základní - měření kmitočtu, periody, délky impulsu a střídy a 6 uživatelských funkcí (UDF 5 až UDF 10). Vzhledem k malému počtu tlačítek je nutno při vyvolávání funkcí 6 až 10 nejprve krátce stisknout tlačítko SHIFT (jeho stisk je indikován svitem desetinné tečky na úplně pravé číslovce) a poté stiskem tlačítka 1 až 5 vyvolat funkci 6 až 10. Funkce 5 se vyvolá stiskem tlačítka 5. Opětovným stiskem SHIFT lze jeho význam zrušit. Čítač si při měření sám přepíná rozsahy a výsledek je zobrazen s co největší možnou přesností. Po doplnění vstupním zesilovačem se získá přístroj s mnoha možnostmi.
Jako významný doplněk umí čítač přepočítávat naměřenou hodnotu převodní funkcí (lineární nebo kvadratický průběh). Je to výhodné pro měření těch veličin, které nejsou převedeny na vstupní veličinu tak, aby zobrazený údaj přímo odpovídal hodnotě měřené veličiny. Vstupní hodnota pro převodní funkci může být načítána ze vstupů 1 až 7.Čítač může komunikovat s počítačem po sériové lince RS 232.

Funkce	Rozsah	Přesnost	Číslice	Poznámka
Kmitočet	3 až 9.9999 Hz	±1 dgt	5
	10 Hz až 100 MHz	±1 dgt	6
Perioda	333 ms až 10ns	±1 dgt	6
Délka impulsu	333 ms až 100 us	±1 dgt	5
	99.999 až 10 us	±1 dgt	4
	9.99 až 1us	±1 dgt	3
Střída	0.01 až 100%	±1 dgt	4	333 ms až 50 us
	0.01 až 100%	±10 dgt	4	49.99 až 10 us
	0,01 až 100%	±50 dgt	4	9,99 až 1 us

Tab. 1 Popis parametrů funkcí čítače
     V tabulce 1 jsou rozsahy, přesnosti měření a počty číslic, kterými je výsledek zobrazen. Měření kmitočtu a periody není potřeba rozvádět, zmínku si však zaslouží měření délky impulsu a střídy.

Měření délky impulsu     Při tomto měření záleží hlavně na kvalitě vstupních obvodů, které musí co nejméně zkreslovat vstupní signál. U impulsů kratších než 1 ms je nejmenší rozlišení 10 ns, takže zkreslení při měření způsobí odchylku od skutečného údaje.

Měření střídy kmitočtu     Je definováno jako poměr délky impulsu a periody vstupního kmitočtu. Jinak platí stejná pravidla jako pro měření délky impulsu. V poznámce je uvedena přesnost pro různou délku impulsu.

Tlačítko	Název	Význam
1	Frekvence / UDF6	Měření kmitočtu / Uživ. funkce 6
2	Period / UDF7	Měření periody / Uživ. funkce 7
3	Puls / UDF 8	Měření délky impulsu / Uživ. funkce 8
4	Střída / UDF 9	Měření střídy / Uživ. funkce 9
5	UDF 5 / UDF 10	Uživ. funkce 5 / Uživ. funkce 10
6	SHIFT / Prog.	SHIFT / Spuštění editace

Tab. 2 Přepínání funkcí čítače - význam tlačítek v základním stavu
Zobrazení naměřeného údaje Zobrazení údaje je velmi podobné jako na kalkulačce, tj. ve formě mantisa + exponent. Exponent je vždy zvolen tak, aby byl beze zbytku dělitelným číslem 3. Levých šest číslicovek slouží k zobrazení platných cifer výsledku spolu s desetinnou tečkou. Nevýznamné nuly před zobrazeným číslem nejsou zobrazeny. Pokud je výsledek měření nedefinován (např. pokud není při měření periody na vstupu žádný signál), je zobrazen text "Un" (zkrátka slova Undefined). Pokud je překročen maximální rozsah, je zobrazen text "OL" (OverLoad). Sedmá číslicovka slouží k zobrazení exponentu výsledku. Není zobrazen číslem, ale znakem představujícím standartní násobitel. Pokud je roven 10⁰ (základní jednotka), je zde zobrazen její akronym (např. pro kmitočet je zde zobrazen akronym pro Hz). Akronymem se rozumí zobrazení znaku pomocí sedmisegmentového displeje. Přehled je v tabulce 3. Osmá číslicovka slouží k identifikaci typu měření neboli k rozlišení funkce čítače. Pro každou funkci byl určen jiný znak (tab. 4)

10⁹	Giga	G
10⁶	Mega	M
10³	kilo	k
10^-3	mili	m
10^-6	mikro
10^-9	nano	n
10^-12	piko	p

Tab. 3 Přehled zobrazení jednotek a jejich násobků

Funkce	Jednotka	Akronym	Identifikace	Akronym
Kmitočet	Hz		f
Perioda	s		T
Délka impulsu	s		n
Střída	%		S

Tab. 4 Rozlišení funkce čítače

Programování čítače K ovládání programovacího režimu slouží systém menu. Výběr jednotlivých hodnot nebo variant je určován stiskem tlačítek INC a DEC. Tlačítkem ENTER se zobrazená volba potvrzuje, tlačítkem ESC se volba ruší (návrat zpět). Pokud je někde jejich význam jiný, bude to uvedeno u každého případu zvlášť.
Diagram celého menu je na obr. 1. Ze základního stavu, ve kterém probíhá měření podle zvolené funkce, se stiskem PROG na dobu 1 sec. přejde do programovacího režimu. Zde se vybírá ze tří možností:
1) KAN - určení nastavované programovatelné funkce 5 až 10
2) PRED - nastavení velikosti předděliče
3) START - určení funkce, která má být po zapnutí čítače nastavena

Obrázek 1 Diagram celého menu

Určení programovatelné funkce Zde se určí, se kterou programovatelnou funkcí 5 až 10 se bude pracovat, t.j. ji opravovat nebo nově zadávat. Po vybrání zvolené funkce se přechází do dalšího menu.

Nastavení konstanty externího předděliče Předdělič je určen pro měření kmitočtu nebo periody pro velmi vysoké kmitočty na vstupu 1. Jeho velikost je v rozsahu 1 až 200. Může být použit pouze 1.kanál. Způsob editace je standardní. Nejprve stiskneme po dobu jedné sekundy tlačítko PROG. Poté se na displeji objeví text "Pr=" spolu s původní konstantou předděliče. Význam tlačítek je podle tab. 5. Tlačítkem INC se konstanta zvětšuje (maximum je 200), tlačítkem DEC se zmenšuje (minimum je 1). Tlačítkem ESC se editace zruší beze změny konstanty, ENTER naopak potvrdí výslednou konstantu. Pokud je zapojena paměť EEPROM 93C46A (U9), tak se nová konstanta uloží do ní. Po zapnutí se nemusí pak znovu zadávat, konstanta se samočinně načte. Zde je důležité upozornit, že v prodeji se vyskytuje i typ 93C46, který zde nelze použít. Obě paměti mají kapacitu 1024 bitů, liší se však způsobem adresování. Oba typy mohou být adresovány v režimu 64 x 16 bitů, 93C46A navíc také v režimu 128 x 8 bitů, který je využit právě v tomto čítači.

Tlačítko	Název	Význam
1	INC	Zvětšení dělicího poměru o 1
2	DEC	Zmenšení dělicího poměru o 1
3	---	Bez významu (rezerva)
4	---	Bez významu (rezerva)
5	ESC	Zrušení editace beze změny
6	ENTER	Potvrzení editované hodnoty

Tab. 5 Editování předděliče

Nastavení startovací funkce
Zde se určí funkce, která má být hned po zapnutí čítače nastavena. Rozsah je 1 až 10. Způsob editace je standardní.

Editace uživatelsky definované funkce Zde jsou k dispozici 3 povely. Volbou DATA se spustí další menu, ve kterém se načítají a zpracovávají data pro výpočet převodního vzorce. Zbývající dva povely , OPR slouží k editaci základních údajů určujících parametry funkce, CLR slouží k jejich úplnému výmazu.Celkem lze nastavovat 7 parametrů:
Typ uživatelské funkce - určení, zda se bude naměřená hodnota zobrazovat přímo bez přepočtení (volba NORM) nebo zda se bude přepočítávat polynomem (volba PREP).
Vstup - slouží k určení vstupu, ze kterého se bude měřit. Celkem je k dispozici 7 vstupů. Vstup 1 může pracovat až do frekvence 100 MHz, ostatní asi do 60 MHz.
Vstupní veličina - zde se stanovuje, která ze základních veličin měřitelných čítačem (frekvence FRE, perioda PER, délka impulsu PULS, střída STRI) bude tvořit vstup.
Doba měření - určení doby měření od 0,4 do 2,5 sec. v 8 stupních.
Počet cifer - počet cifer, které budou zobrazeny na displeji (po přepočtení vzorcem). Možno volit 2,3 nebo 4 cifry.
Akronym základní jednotky - slouží k určení symbolu základní jednotky, která má být zobrazena na displeji (např. u stupňů " o " , u indukčnosti " H " ). Pomocí šipek si lze vybrat z asi 45 různých symbolů.
Akronym identifikace funkce - slouží k rozlišení zvolené funkce, aby bylo pohledem na displej vidět, která funkce je právě aktivní (např. pro stupně Celsia " C ", pro indukčnost " L "). Způsob výběru vhodného symbolu je stejný, jako v předcházejícím bodě.

Zadání dat pro výpočet vzorce Před zadáváním dat je nutno pomocí voleb OPR nebo CLR zadat správné základní parametry. Poté zvolením volby DATA se dostaneme do režimu, kdy je možno zadávat údaje, ze kterých se nakonec vypočítá následný vzorec. Je funkční, pokud je nastaven "Typ uživatelské funkce" na přepočet. Jinak je na displeji vypsán nápis OFF a po stisku libovolného tlačítka dojde k návratu zpět.V pravém rohu displeje je vidět počet již naměřených bodů. Maximum je 9 bodů. Stiskem ESC se čítač vrátí zpět do režimu měření a zobrazování.

Příkaz DATA Zde je možno body zadávat (volba READ), opravovat (volba PREP), mazat (volba DEL), prohlížet (volba LIST) a nakonec z nich vypočítat převodní křivku (volba SPOC). Návrat zpět se provede stiskem ESC.

Příkaz READ Tento příkaz je hlavním pro načtení jednoho bodu. Po jeho zvolení následuje zadání požadované hodnoty, kterou má displej zobrazovat. Na displeji se samostatně nastavuje mantisa, exponent a znaménko mantisy. V tab. 6 je uveden význam tlačítek.

Tlačítko	Název	Význam
1	+1 MANTISA	Zvětšení hodnoty mantisy o 1
2	-1 MANTISA	Zmenšení hodnoty mantisy o 1
3	+/- MANTISA	Změna znaménka mantisy
4	+1 EXPONENT	Zvětšení exponentu o 1 řád
5	-1 EXPONENT	Zmenšení exponentu o 1 řád
6	ENTER	Potvrzení editované hodnoty

Tab. 6 Editování výstupní hodnoty
Po stisku ENTER se čítač zeptá, zda je naeditovaná hodnota správná (dotaz OUKEY?). Pokud stiskem tlačítka ENTER potvrdíme správnost, provede se celkem 10 měření (v pravém rohu je zobrazen počet měření do konce), jiným tlačítkem se celé zadání zruší. Během všech 10 měření musí být výstupní signál v pořádku, jinak je nahlášena chyba a zadání se zruší. Po úspěšném měření se program vrátí na bod READ.

Příkaz PREP Tento příkaz je prakticky shodný s READ , ale zde se nezadává nová hodnota, ale přepisuje se už jednou provedené měření. Nejprve si vybereme v seznamu měření, kterou chceme přepsat. Stiskem ENTER ji potvrdíme a poté se pokračuje stejně jako v předcházejícím bodu.

Příkaz DEL
Slouží k vymazání jednoho už provedeného měření. Nejprve se provede výběr v seznamu měření a stiskem ENTER se vymaže.

Příkaz LIST
Slouží pouze k prohlížení provedených měření.

Příkaz SPOC Tento příkaz vypočte z naměřených dat polynom, podle kterého se budou přepočítávat naměřená data. K dispozici jsou zde dvě volby:
1) výpočet lineární nebo kvadratické křivky (PRIMKA nebo PARABOLA)
2) volba typu výpočtu (NORMAL nebo SPECIAL)
K provedení výpočtu je třeba mít změřeny alespoň dva body. Pokud jsou k dispozici pouze dva body, čítač provede automaticky přepočet na lineární polynom.Volba typu výpočtu slouží ke kvalitnějšímu přepočtení podle variability zadaných dat. Volba NORM je vhodná pro data, která jsou v malém rozsahu výstupních hodnot a pro čísla kladná, záporná i nulu, volba SPEC je pouze pro kladná čísla ve velkém rozsahu.

Příkaz OPR Slouží k zadání a opravě základních údajů popsaných v odstavci 2. Podle typu zadání funkce se počet údajů mění. Je to z toho důvodu, že význam parametrů je po prvním nadefinování nastaven a poté jdou změnit jenom některé méně důležité parametry.

Příkaz CLR
Vymaže všechny základní údaje o původní naprogramované funkci. Nové se zadávají pak přes funkci OPR.

Uživatelsky definované funkce     Jsou k dispozici dva druhy uživatelských funkcí. První je určena pro přímé zobrazení měřené veličiny, u druhého se provádí přepočtení předem definovaným vzorcem. Podrobný popis následuje pro druhý typ funkce. Ideálním případem měření nějaké veličiny je, pokud je přímo převoditelná na jednu z funkcí čítače tak, aby údaj na displeji odpovídal měřené veličině. Pokud ne, je nutno vytvořit převodní tabulku, ve které lze vyhledat odpovídající hodnotu. Tento čítač využívá místo tabulky k převedení údaje interpolační polynom 1. řádu (lineární) nebo 2. řádu (kvadratický) pro převod hodnoty získané prvotním měřením (prvotním měřením se rozumí základní měření frekvence, periody, délky impulsu nebo střídy) na požadovanou výstupní hodnotu.
     K stanovení interpolačního polynomu je potřeba mít určeno několik bodů, tj. jaká má být výstupní hodnota pro určitou hodnotu vstupní veličiny (např. kmitočet). Pro svou jednoduchost a přesnost byla zvolena metoda nejmenších čtverců, která proloží určené body optimální křivkou. Zatímco vstupní hodnota je určena přímo čítačem, požadovaná výstupní hodnota je zadána uživatelem pomocí klávesnice. Pro jednoduchost to vysvětlím na příkladu:
     Chci si postavit měřič indukčností. Jednoduchý způsob měření je pomocí oscilátoru kmitajícím ve velkém rozsahu indukčností a kapacit např. podle [1] nebo [2]. Před samotným programováním je dobré udělat si jednoduchou analýzu toho, co se bude měřit.
Princip měření vyplývá z Thomsonova vzorce pro rezonanční kmitočet LC obvodu:

Převedením výše uvedených vzorců dostaneme:

     Informace o velikosti měřené indukčnosti je tak převedena na periodu. Po dosazení naměřené hodnoty periody a kondenzátoru C, který je zvolen napevno, je možno vypočíst neznámou velikost Lx. Ze vzorce vidíme, že při definování parametrů uživatelské funkce bude dobré nastavit jako vstupní veličinu periodu a jako převodní křivku použít polynom 2. řádu.
     Čítač si na základě měření několika různých indukčností o známé hodnotě (dopředu připravit) určí výpočtem parametry vzorce. Uživatel je tedy zbaven povinnosti definovat přesně vzorec, podle kterého je indukčnost počítána, ale čítač si jej spočte sám na základě několika měření známých hodnot.

     K programování přejdu sekundovým stiskem PROG. Z prvního menu si vyberu položku KAN . Pak určím, pod jakým číslem bude tato nově vytvořená funkce zapsaná. Mám k dispozici celkem hodnoty 6 až 10. V tomto menu si nejprve nastavím základní parametry zobrazení. Zvolím proto položku CLR , která vymaže všechna původní data (pokud tam nějaká byla). Volbou OPR se pak zadají všechny potřebné údaje:
1)Typ uživatelské funkce - vstupní veličina se bude přepočítávat t.zn. volím přepočítávání : PREP
2) Vstup - zde si vyberu vstup, na který bude přiveden signál z LC oscilátoru.
3) Vstupní veličina - perioda PER
4) Doba měření - pro vyšší přesnost je výhodná větší doba, např. 1,3 sec.
5) Počet cifer - 3 cifry stačí
6) Akronym základní jednotky - pro indukčnost "H" - henry
7) Akronym identifikace funkce - pro indukčnost "L"

     Pokud během zadávání došlo k nějaké chybě, volbou OPR můžu všechny tyto údaje opravit. Pokud už jsem naměřil nějaká data, tak jdou opravit pouze některé parametry (2,4,5,6 a 7).

Řízení čítače seriovou linkou RS 232 Pro komunikaci je nutno mít naprogramován seriový kanál v počítači na rychlost 1200 Bd, 8 přenášených bitů, 1 stop bit a bez parity. Je k dispozici celkem 5 povelů. Povel tvoří jeden nebo dva znaky ASCII. Jako správné potvrzení povelu je přijetí echa povelu. Pokud vyšlu např. povel "S1" , musím přijmout stejné znaky "S1" z čítače.

Povel "R" Způsobí načtení jednoho měření čítače v ASCII tvaru. Výsledek měření je zaslán až po jeho dokončení. Není nijak zabezpečen proti přenosové chybě.Jeho datový tvar je následovný:

Nevyužité znaky v mantise jsou nahrazeny mezerou. Exponent je představován znakem násobitele, tedy "G" = 10⁹ , "M" = 10⁶ , "k" = 10³ , " " = 100, "m" = 10^-3 , "u" = 10^-6 , "n" = 10^-9 ,"p" = 10^-12 . Znaky pro jednotku měření jsou pro kmitočet "Hz" , pro periodu "t" , pro délku impulsu "s" , a pro střídu "%" . Pro ostatní kanály je tam přímo to, co si tam uživatel nastaví. 5 až 9 je tam přímo znak "5" až "9" , pro kanál 10 je tam znak "A" . Nakonec jsou znaky pro konec řádky.

Povel "M" Způsobí načtení jednoho měření čítače v ASCII tvaru. Výsledek měření je zaslán až po jeho dokončení. Je zabezpečen proti chybě polynomem CRC. Je použit generační polynom x7+x5+x4+1. Datový tvar zprávy je podobný předcházejícímu případu.

Úvodní znak BK je vždy stejný a je roven 0d3h. Je to znak označující začátek přenášených dat. 2. znak představuje délku vlastních dat. Nakonec je kód CRC zabezpečení. Je vypočítán ze všech znaků kromě prvního BK. Výsledek výpočtu se musí rovnat poslednímu znaku CRC, jinak jsou data špatně. Pokud je znaků méně, je to také špatně.

Povel "O"
Slouží pro opravné načtení výsledku měření, pokud při povelu "M" došlo k chybě.

Povel "D" Je to povel, kterým se načte obsah displeje. Obsahuje informaci o svitu jednotlivých segmentů. V prvním byte zprávy je informace o první číslicovce. Celková délka zprávy je 8 byte. Přiřazení bitů jednotlivým segmentům je následovné:

Povel "S" Slouží pro nastavení měřené funkce. Po vyslání zanku "S" se ještě musí vyslat číslo měřené funkce. Pro funkce 1 až 9 se vyšle znak "1" až "9" , pro funkci 10 se vyšle znak "A" . Celkový příkaz je tedy např. pro zapnutí měření periody (funkce 2) se vyšle "S2" .

Programy pro PC

Jsou k dispozici zatím 4 programy pro práci s čítačem. Programy GETMER a CITDISP jsou k dispozici ve zdrojovém tvaru.

Program GETMER     Slouží k načítání měření z čítače a zobrazování na obrazovku počítače. Je napsán v jazyce PASCAL. V souboru COM.PAS jsou podprogramy pro nastavení seriového kanálu, příjem a vyslání jednoho znaku. V GETMER.PAS jsou podprogramy pro řízenou komunikaci s čítačem, načtení dat povelem "M" zabezpečené kódem CRC a vypsání na obrazovku. Je to příklad pro uživatele, jak načítat data a zpracovat je podle své potřeby.

Program CITDISP      Slouží k načtení obsahu displeje na obrazovku. Je zobrazen pomocí semigrafických znaků ve zvětšené velikosti. Je napsán v jazyce PASCAL. V souboru ZNAK.PAS je podprogram pro tisk zvětšených znaků.

Program READMER      Je určen k načítání výsledků do PC podobně jako GETMER, ale je po spuštění umístěn rezidentně do paměti. Tento program tedy pracuje na pozadí a uživatel může dále pracovat na něčem jiném. Data načítá do souboru. Jeho činnost je možno modifikovat volitelnými parametry i za chodu.
     Při spuštění programu je nutno zadat vždy jméno souboru, do kterého se ukládají výsledky měření. Pokud soubor již existuje, tak jsou data ukládána na konec. Formát dat je stejný jako v Povel "R". Program má komunikační buffer o délce 2 kB, do kterého si ukládá načtená data. Teprve až po jeho naplnění jsou data zapsána na disk. Pro umístění souboru je doporučen pevný disk.

Parametry

Parametr /U - je-li program už nainstalován, ukončí svoji činnost a uvolní paměť.

Parametr /H - vypíše stručnou nápovědu.

Parametr /N - pokud při instalaci již existuje výstupní soubor, tak jej program vymaže a založí nový.

Parametr /F - provede okamžitý zápis bufferu na disk.

Parametr /S - má význam tehdy, pokud je parametrem /T+ zapnut režim, kdy je ke každému načtenému údaji přidán čas jeho načtení. S volbou /S je použit systémový čas, bez této volby je použit reálný čas (načítán z obvodu CMOS, nemají počítače typu PC nebo XT).

Parametr /Cx - slouží k určení sériového kanálu, pomocí kterého komunikuje počítač s čítačem. Znak "x" v parametru představuje číslo použitého kanálu. Je možno použít COM 1 nebo COM 2. Ke komunikaci je využito přerušení od sériového kanálu. Pro COM 1 je to IRQ4, pro COM2 pak IRQ3. Implicitní hodnota je pak COM1.

Parametr /Ix -určuje rychlost načítání dat z čítače. Znak "x" představuje časový interval v sekundách, během kterého je jednou provedeno načtení. Maximální hodnota je 3000 sec., minimální je 0 (maximální rychlost načtení). Implicitní hodnota je 0.

Parametr /T+, - - parametr /T+ zapne zápis času spolu s načteným údajem, /T- jej vypne. Časový údaj je ve formátu HH:MM:SS. Od načteného údaje je oddělen tabulátorem (znak 09h). Implicitní hodnota je /T-.

Parametr /B+, - - parametr /B+, - povolí pípání počítače při chybě, /B- pípání zakáže.
Celkem jsou k dispozici dva druhy chybových pípání:
1) Jedno pípnutí - chyba komunikace s čítačem. Možné chyby jsou :
-čítač není zapnut
-propojovací kabel je špatně zapojen
-chybně nastavené parametry sériového kanálu
2) Dvě pípnutí - chyba při zápisu načtených dat na disk. Možné chyby :
-disk je plný
-soubor pro zápis dat byl vymazán

Spuštěním programu READMER je vypsán důvod chybového pípání. Implicitní hodnota je /B+.
Měnitelné parametry za chodu
Během chodu lze parametry /Ix, /T+,-, /B+,- modifikovat činnost programu. Spuštění s parametrem /F způsobí okamžitý zápis už načtených dat na disk.

Program pro ovládání čítače v prostředí TURBO VISION

K popisu tohoto programu není celkem co dodat, jen že zastřešuje v podstatě uvedené tři předchozí programy. Popis je uveden v nápovědě u programu.

Zapojení propojovacího kabelu
U kabelu je navzájem propojen signál GND. Signály RxD a TxD jsou zapojeny křížem. Ostatní signály nejsou použity.

Program čítače v binárním tvaru	Schémata a plošné spoje

Popis zapojení řídicí desky     Při návrhu zapojení jsem vycházel z vlastností použitého procesoru 80C32. Pouze s tímto obvodem lze sestavit přesný čítač pracující do 20 MHz. Důsledným využitím vlastností jeho vnitřních hardwarových registrů lze nahradit klasické části čítače, tj. časovou základnu, řídicí logiku, blok čítačů a také sedmisegmentové dekodéry pro zobrazení naměřených údajů. Pro zvětšení maximálního pracovního kmitočtu byl doplněn předděliči z obvodů 74HCT393 (U4 a U5). Pro signály velmi vysokých kmitočtů byl použit rychlý Schottkyho dělič 74S112 (U6), který dělí vstupní kmitočet signálu čtyřmi. Je vhodné vybrat z několika kus s nejvyšším mezním kmitočtem. Program si sám přepíná rozsahy pomocí multiplexerů U7 a U11 (74HCT151). Připojení paměti programu EPROM 27C128 (U3) je zcela běžné. Střadač 74HCT573 (U2) vytváří pomocí signálu ALE dolní adresovou sběrnici (A0 až A7) z multiplexní datové/adresové sběrnice mikroprocesoru, tvořenou portem P0. Horní adresové bity A8 až A15 jsou vyvedeny z portu P2.
     Zapojení je vybaveno obvodem pro sériovou komunikaci RS232. Tvoří jej obvod AD232 (U8) a přilehlé kondenzátory. Výstup je na konektoru K3 (standardní konektor RS232) a K2. Pokud tento obvod nebude k dispozici, je možno použít i ekvivalenty, např. MAX232. Potom je však třeba připojit záporný pól kondenzátoru C6 na zem. Změní se také kapacity kondenzátorů C4 až C7 na 22 uf. Konektor K1 je určen k připojení displeje. Je na něj vyvedena datová sběrnice (DB0 až DB7) pro přenos zobrazovaných dat. Údaje jsou do registrů displeje zapsány obvodem 74HCT02 (U10), který vytváří signály CS0 pro zápis do střadače U12 (obsah číslicovky) a CS1 pro zápis do U13 (adresa číslicovky). Pro načtení stavu tlačítek je použit signál P1.0. Pro připojení čítače k vnějšímu prostředí slouží konektor K2. Význam zapojení konektoru je zřejmý ze schématu. Vstupní signál se přivádí na KAN0. Vývod KAN0/4 připojuje výstup vnějšího předděliče na místo U6 (může být zapojen např. na desce vstupních obvodů).

Popis zapojení displeje     Displej je osmimístný, multiplexního provedení. Použity jsou dvojité číslicovky LED typu HDSP5521 (Q1 až Q4). Segmenty číslicovek jsou přímo spínány střadačem 74HCT573 (U 12) přes omezovací rezistory 56 R. Spínání anod číslicovek řídí střadač 74HCT573 (U13) spolu s p-n-p tranzistory BC327 (T1 až T8), které zajišťují výkonové přizpůsobení. Oba střadače jsou k procesoru připojeny jako vnější paměť RAM. Na desce displeje je šest tlačítek pro volbu funkcí a řízení činnosti. Pro jednoduchost jsou také připojena multiplexné. Adresa právě vybrané číslicovky určí tlačítko, které bude programem testováno.Konektor K4 displeje přesně odpovídá konektoru K1 řídicí desky.

Konstrukce     Celý čítač je postaven na dvou deskách s plošnými spoji. Desky jsou oboustranné s prokovenými děrami. Pokud nemáte možnost nechat si tyto desky vyrobit, je možné, ale pracnější (jak jsem to dělal já) místo prokovů zaletovat vývody z obou stran. Poznamenávám, že u patic to rozhodně není pro roztřesené ruce.V tomto případě je bezpodmínečně třeba propojit nejprve pod součástkami kouskem pocínovaného drátu spoje, kde nebude vývod a je jen průchod na druhou stranu.
Mechanicky jsou desky spojeny nad sebou v rozích distančními sloupky. Na horní desce s plošnými spoji je displej spolu s tlačítky, na dolní řídicí elektronika. Desky jsou elektricky spojeny 16žilovou propojkou (spojení konektorů K1 a K4), která je vytvořena z plochého kabelu a samořezných konektorů. Provedení je vidět na fotografiích. Na desce řídicí části se nemusí osazovat součástky potřebné pro činnost sériového kanálu, pokud nebudete později chtít s tímto čítačem komunikovat pomocí počítače. Na schématu jsou vyznačeny tečkovanou čarou.

Uvedení do chodu     Pro procesor a paměť EPROM doporučuji použít objímky a během základního oživování oba obvody zatím nezasunovat. Zkontrolujeme, zda je správně připojeno napájecí napětí. Na vstup KAN0 přivedeme signál vysokého kmitočtu. Ručním přepínáním vstupů multiplexerů se otestuje, zda jsou děliče a multiplexery v pořádku. Na jejich výstupech by měl být signál s kmitočtem úměrným příslušnému výstupu děličky. Potě zasuneme do objímek procesor a paměť programu U3. samozřejmě při vypnutém napájení. Osciloskopem zkontrolujeme, kmitá-li oscilátor na 12 MHz, Zkontrolujeme signál ALE zda zapisuje dolních 8 bitů adresy do střadače U2. Můžeme zkontrolovat také signál PSEN, vybíráli správně EPROM. Čítač by již měl správně pracovat a zobrazovat buď nulu nebo náhodný údaj. Pak přivedeme na vstup KAN0 kmitočet známé velikosti. Čítač by ji měl správně změřit a zobrazit ji. Někdy se může stát, že čítač bude zobrazovat kmitočet několikanásobné větší a údaj bude nestabilní. Je to důsledek zákmitů na vstupních děličích, způsobených nekvalitními hranami signálu. Závadu lze odstranit vstupním tvarovačem s hysterezí. Pokud se na displeji nic nezobrazuje, zkontrolujeme, zda na obvody displeje U12 a U13 přicházejí zápisové impulsy CS0 a CS1 . Pro přesné měření je důležité přesné doladit krystalový oscilátor. Na vstup přivedeme signál se známým kmitočtem a změnami kapacit kondenzátorů C1 nebo C2 se snažíme, aby čítač zobrazoval totéž.

Vstupní jednotka pro tento čítač je vhodná např. z AR A 9,10 1982 Doležílek J,Munzar M. Pětimístný čítač 0 až 100MHz.

Můžete se také podívat na další fotografie čítače.

Princip měření

Programy pro PC

Parametry

Program pro ovládání čítače v prostředí TURBO VISION

Program čítače v binárním tvaru

Schémata a plošné spoje