ＰＩＣで作る周波数カウンター３

　ＰＩＣで作る周波数カウンター　
　内蔵プリスケーラーの値を読む　AN592　　　　Vol.3

２００６年１１月　４日(土)

　前回はレンジ切り替えとプリスケーラーの適用で３３Ｍｈｚまで測定ができる、周波数カウンターを紹介しました。　「前回はこちらから」

●前回のソフトのソースです。
　周波数カウンター　Ver 1.00　「f_counter_v1.asm」　※ＡＳＭです。
この状態でも十分？実用になりますが、今回は内蔵プリスケーラーの値を読み出し
ＰＩＣマイコンでは最大の５０Ｍｈｚまで測定ができるようにします。ＰＩＣ１６Ｆマイコン単体
では最強の仕様になります。

　■ＰＩＣ１６ＦＸＸＸ　ＴＭＲ０プリスケーラー　　
　　ＰＩＣ１６ＦＸＸＸ、ＴＭＲ０の前段にはプリスケーラーが内蔵されております。
　プリスケーラーを使用すると、高域の測定が出来ますが、分周比率により、下位桁の精
　度が荒くなってしまいます。１／８であれば　下位は８ポイントステップでカウントするこ
　とになります。
　従って、最下位の測定値が０～７の時は０となり、８～１５のときは８と表示されます。
　　このプリスケーラーは最大２５６分周の設定ができますので、８ビットカウンターと同等
　ですが、カウント値をＳＦＲで読み出すことができません。
　よって、設定した分周値になったとき、ＴＭＲ０をインクリメントするだけなのです。
　　これを読み出すことが出来ると、ハードウェア・カウンタが２段となり、ソフトの構成も楽
　になります。また最大の利点は広域を測定する時にプリスケーラーをＯＮ／ＯＦＦすること
　も不要になり、ＰＩＣマイコン最大の５０Ｍｈｚまで測定が可能となります。
　
　●ＡＮ５９２
　この答えはマイクロチップ社のサイトにありました、アプリケーションノートＡＮ５９２です。
　英文ながら、がんばって解読（オーバーか・・・）して見ると、おっ！なるほどと感激した
　くらいです。

　●最大計測周波数の計算は次のようになります。
　　Ｆｏｓｃ　＝　２０Ｍｈｚ
　　Ｔｃｙ　＝　４　／　Ｆｏｓｃ　＝　２００ｎＳ　※2014.01.03訂正
　　分周比　＝　１：２５６　
　　Ｔ０ＣＫＩ　Ｐｅｒｉｏｄ　＝　Ｔｃｙ＋４０ｎＳ÷分周比　OR　２０ｎＳ　で大きいほうが条件
　　従って最小が２０ｎSとなり、最大計測周波数は
　　　　　　　　　　　「Ｆｍａｘ　＝　１　÷　２０ｎＳ　＝　５０Ｍｈｚ」　　となります。
　
　■アプリケーションノート　ＡＮ５９２　　
　　プリスケーラー値の読み出しはまず、ゲート時間完了と同時にＲＡ４のＴ０ＣＫＩに被測
　定パルスが入らないようにします。これで、プリスケーラーの値が固定されましたので、
　後はＴＭＲ０がインクリメントするまでＴ0ＣＫＩに別ルートでパルスを入れて行きます。
　ＴＭＲ０がインクリメントした時がプリスケーラーの値となります。
　ちなみに、ゲートクローズ時に中間(TMR0_M)と最上位(TMR0_H)のカウント値は
　確定しております。

　ハードウェアはＲＡ３とＲＡ4を直接接続し、４７０Ωの抵抗を経由して、被測定パルスを
　受けます。被測定パルスの計測中はＲＡ３、ＲＡ４共に入力ポートに設定して置きます
　　ゲート時間終了と同時にＲＡ３を出力ポートに設定。これで、被測定パルスは４７０Ω
　により、アイソレーションされて、ＲＡ３の出力でＲＡ４を制御することが出来るようになり
　ます。ここでＴＭＲ０のカウント値をＳＦＲ(TMR_M)に退避します。
　　後はＲＡ３をＯＮ／ＯＦＦしてパルスをＲＡ４に送り、プリスケーラーを動作させます。
　●プリスケール値、確定の判断
　　この時、パルス数のカウントはダウンカウンターとし、ＴＭＲ０がインクリメントされた時、
　このダウンカウンタの値が最下位の測定値となります。ＴＭＲ０がインクリメントされた
　かの判断は既に退避した値と異なった事をトリガーとします。
　　この判定、ＴＭＲ０を退避して、一旦クリアーしてから、ビット０を　BTFSC　でチェック
　すると簡単と思えますが、間違っても、ＴＭＲ０をクリアーしてはいけません。ＴＭＲ０を
　クリアする事で、プリスケーラもクリアされてしまうからです。

■外付けプリスケーラー対応準備　　
　以上で５０Ｍｈｚまで測定が出来るようになりました。更に高域の周波数を測定する
　為、今度は外付けのプリスケーラを接続する準備をします。これには０．０１Ｓレンジを
　追加しギガヘルツ（Ｇｈｚ）までの表示が出来るようにします。
　又、プリスケーラ切り替えスイッチにより、測定値を外付けのプリスケーラーＩＣに合わせ
　６４倍にするソフトを追加しました。
　これにより外付けプリスケーラーの接続で、１．６Ｇｈｚまでの測定が可能になります。

　※現在、３０Ｍｈｚ以上の発生源が無いため、実測定はしておりません。

■周波数カウンターを作ってみよう　　
　●周波数カウンターの仕様
　　マイコン　　　ＰＩＣ16Ｆ819　２０Ｍｈｚ動作
　　基準発振　　水晶発振器　２０Ｍｈｚ
　　表示器　　　１６Ｘ２　ＬＣＤ　キャラクターディスプレー
　　測定方式　　直接計数式
　　測定レンジ　０．０１Ｓｅｃ／０．１Ｓｅｃ／１Ｓｅｃ／１０Ｓｅｃ
　　　　　　　　　　※４つのゲートタイムを選択可能
　　分解能　　　１６７７７２１６　（２４ビット）　　　８桁表示
　　測定精度　　絶対精度　６桁程度　※水晶発振器による。
　　測定範囲　　ＤＣ～５０Ｍｈｚ　
　　　　　　　　　外付けプリスケーラー用の切り替えが可能　Ｘ６４
　　入力感度　　入力回路　ＦＥＴアンプ　　～３０Ｍｈｚ
　　　　　　　　　　１Ｍｈｚ　５０ｍＡ以上／１０Ｍｈｚ　０．２Ｖ以上／１５Ｍｈｚ　０．３Ｖ以上
●回路図とソフト
　回路図　「f_counter2.pdf」　前回の回路図でも動作します。
　５０Ｍｈｚ　周波数カウンタソフト　「f_counter_v2.hex」
　※水晶発振器用です。

　・ソフトの使用方法について
　プッシュスイッチを押すと、０．０１Ｓｅｃ／０．１Ｓｅｃ／１Ｓｅｃ／１０Ｓｅｃと測定レンジが
　切り替わります。　プッシュスイッチを５秒以上、長押しすると外付けプリスケーラ
　モードになり、測定値は６４倍されます。

周波数カウンター組み立てキットについて

　２００９年　１月　２日（金）
　●周波数カウンターがキットになりました。　
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