PIC16F84を応用した汎用のカウンタで、液晶表示です。
最大８桁、単体では最高カウント１８ＭＨｚまでです。
これにプリスケーラを外付けすれば、１ＧＨｚまで
測定可能な８桁表示周波数カウンタが出来上がります。
１．概要
ＰＩＣ１６Ｆ８４を応用した汎用のカウンタです。 液晶表示器を使って表示
をしています。単体で最高１８ＭＨｚまでのカウントが出来ますので、周波
数カウンタなどに使えます。１ＧＨｚまで使える１／１０００のプリスケーラ
を追加すれば、さらに使用範囲が拡大します。
液晶表示器の制御方法の参考にもなると思います。汎用の制御プログラ
ムとなっていますので、他の用途にも使えます。
２．機能／仕様
入力仕様
ＴＴＬ直接入力、高周波アンプ付き入力いずれか一方
（入力両方有り、接続した方でカウントする）
（外付けのスイッチで片方をGNDに接続して余計な入力を無くす）
プリスケーラ有／無指定可
（別に１／１０００のプリスケーラが必要）
周波数帯域ＬＯＷ／ＨＩＧＨ切替え
（１倍（最高２MHz）／８倍（最高１８MHz)の切替え）
ゲート時間
０．１秒、１秒切替え
測定可能周波数
周波数帯域ＬＯＷの時 ：約 ２ＭＨｚまで１Ｈｚ単位
周波数帯域ＨＩＧＨの時：約１８ＭＨｚまで８Ｈｚ単位
測定精度
水晶発振子（１０ＭＨｚ）に依存
従って絶対精度は５～６桁程度である。表示は８桁出るが。
表示方法
２行液晶表示器 ８桁数値表示
０．１秒、ＬＯＷの時 ： １９９９９９ｏＨｚ
０．１秒、ＨＩＧＨの時 ： １５９９９９９ｏＨｚ
１秒 、ＬＯＷの時 ： １９９９９９９Ｈｚ
１秒 、ＨＩＧＨの時 ： １５９９９９９９Ｈｚ
（プリスケーラ付きの時は単位がｋＨｚとなる）
電源
５．２Ｖ～９ＶＤＣ 最大３０ｍＡ（常時２５ｍA程度）
４．構成
回路構成は至って簡単で、ＰＩＣと液晶表示で基本を構成し、それに
高周波アンプが追加されています。 プリスケーラは別ユニットにし
ています。
動作は、０．１秒か１秒のゲート時間の間、ゲートＩＣを開き入力信号
をＰＩＣのTMR0に入力しカウントを開始します。
このゲート信号はＰＩＣのプログラムループで作り出しています。
その精度を出すため、このループプログラムの総ステップ数を正確に
決めています。
つまり０．１秒なら２５００００ステップ、１秒なら２５０００００ステップと
します。
（250000 x 0.4usec = 100msec 2500000 x 0.4usec = 1sec ）
つまり、ＰＩＣのクロック用クリスタル発振子の精度でゲート時間を作っ
ていることになります。 ここで、基準となるクリスタル発振子の発振周
波数は、ただ単純に接続したのでは、一般に正確に１０ＭＨｚとはなり
ません。 そこで、クリスタル発振子の一方の端子にトリマーコンデン
サを接続して、これを調整することで、わずかに周波数を調整すること
が出来る様にして校正を可能としています。
５．回路図／パターン図
回路図の詳細は下図となります。特別な物は有りませんので至って単純
です。 液晶の制御は４ビットインタフェースで行うことにし、ＰＩＣの使用ポー
トを節約しています。 高周波アンプは簡単なトランジスタ回路で作成し
ました。簡単といっても、扱う最高周波数が２０ＭＨｚ程度ですから、結構
広帯域の回路とすることが必要で、 このためには高周波用の性能の良い
トランジスタを、負荷抵抗を小さ目にして使うのがコツです。
原回路図は、ＣＡＤの「ＨｉＷＩＲＥⅡ」で描いているのでダウンロードして
使って下さい。
★汎用カウンタ回路図（ダウンロードしてご覧下さい）
★汎用カウンタパターン図（ダウンロードしてご覧下さい）
６．プログラム概要
PICのプログラム構成を簡単に説明します。
プログラムは単純な１本の流れだけで出来ています。
初期化 ポートの条件設定、液晶表示器の初期化
↓
スイッチ状態の入力 ゲート時間、プリスケーラ有無、帯域指定
↓
周波数測定 一定のゲート時間の間TMR0でカウント
↓
バイナリからＢＣＤに変換 ３バイトを１０進８桁に変換
↓
液晶に表示 ８桁 ゼロサプレスも同時に実行
↓
繰り返し
ここで難しいのは、ゲート時間を作りだすため、正確なステップを守りながら
カウンタのカウントアップをする所です。
カウンタはＰＩＣ内部のＴＭＲ０のハードと２バイトのレジスターで実行します。
このレジスターのカウントアップ処理をソフトウェアで行うことになりますが、
どのルートも同じステップ数になるように工夫して一定のゲート時間を作り
出しています。
またもう一つ難しいのが、３バイトバイナリデータを８桁の１０進数に変換する
ところで、これには Microchip Technology の Appliction Notes にある
Math Liblary を参考にして作ったものを使用しています。
液晶表示器の制御方法についても、Application Noteを参考にしました。
特に表示器の初期化方法や４ビットバスによる制御の方法が参考になり
ました。
★汎用カウンタプログラムリスト
素子は少ないので、実装は簡単ですが、小さくするため、液晶表示器の
真下にＩＣなどの他の部品を実装しています。液晶表示器の大きさより
一回り大きい程度で納まっています。
これにプリスケーラを外付けすれば、立派に１ＧＨｚまでカウント可能な
８桁表示の周波数カウンタとすることが出来ます。
汎用カウンタの全体外観
液晶表示器の下側に
大部分の部品を実装した。
上部の液晶表示器をはずしたところ。
コネクタ接続としたので簡単にはずせる。
実装には高さの制限があるが電解コンデンサ、
水晶発振子ぐらいで他は問題なし。
液晶表示器の取り付け詳細を横側から見る。
丁度良い高さになっている。
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