Hình 2.28: Sơ đồ máy đo âm tần
Máy đo tần số hoạt động theo phương pháp đo số xung của tín hiệu trong thời gian lấy mẫu là 1 giây. Với phương pháp này số xung tín hiệu đếm được trong 1 giây chính là tần số của tín hiệu. Phương pháp này sử dụng một bộ Timer và một ngắt ngoài. Cụ thể là Timer1 và ngắt ngoài trên chân RB0 của vi điều khiển PIC16F887. Trong đó, Timer có nhiệm vụ tạo thời gian mẫu 1 giây, ngắt ngoài dùng để đếm số xung của tín hiệu.
Trong mạch hình 2.28, nguồn 12VDC được cho qua diode cầu nhằm tránh hiện tượng mắc ngược cực nguồn gây hỏng mạch. Hai IC 7809 và 7805 có nhiệm vụ hạ điện thế lần lượt xuống 9VDC và 5VDC. Các tụ được mắc vào có tác dụng lọc cho nguồn ổn định. Nguồn 5VDC dùng để nuôi vi điều khiển, PC900V và LCD hoạt động.
Thạch anh được sử dụng là loại 20MHz, có tác dụng tạo xung clock cho vi điều khiển hoạt động. Tín hiệu bên ngoài (có dạng sin, vuông, tam giác) cần đo tần số được đưa vào PC900V để chuyển đổi sang tín hiệu số. Tín hiệu sau khi được chuyển đổi đưa vào vi điều khiển đã được lập trình để đo tần số của xung. Kết quả đo được hiển thị trên màn hình LCD. Biến trở dùng để điều chỉnh độ tương phản của LCD. Nút nhấn có tác dụng reset mạch khi có nhiễu tác động vào. Ngoài ra, ta còn tạo hai đầu nối có hiệu điện thế 5V để cung cấp nguồn nuôi cho mạch dao động tạo xung dùng IC 555. Ta có thể tóm tắt qua sơ đồ khối hình 2.29.
Hình 2.29: Sơ đồ khối mạch đo tần số.
Giải thuật đo tần số của vi điều khiển: Đầu tiên ta viết các chương trình con phục vụ ngắt tràn Timer1 và ngắt ngoài trên chân RB0. Ở chương trình chính ta cho ngắt tràn Timer1 hoạt động. Trong trình ngắt ngoài trên RB0, khi có sự thay đổi mức tín hiệu từ cao xuống thấp (hay từ thấp lên cao) trên chân RB0 sẽ làm tăng giá trị của biến đếm so_xung. Trong trình ngắt tràn Timer1 ta lập trình để tạo ra khoảng thời gian lấy mẫu là 1 giây. Khi hết 1 giây thì ngắt Timer1, gán giá trị tần số bằng giá trị của biến đếm so_xung và đặt lại Timer1 về 0 để tiếp tục quá trình đếm. Sau đó, ta lưu lại giá trị của biến đếm và hiển thị lên màn hình LCD.
Tôi vừa trình bày một số linh kiện và nguyên tắc hoạt động của mạch đo tần số lẫn mạch tạo xung dùng IC 555. Để hiện thực hóa những tính toán hiểu biết đòi hỏi phải thực hiện những kiến thức đó ngoài thực tế. Do đó, tôi đã thực hiện mô phỏng mạch, thiết kế sơ đồ nguyên lý, mạch in và thi công mạch. Tất cả các công đoạn này được trình bày ở chương 3.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG – THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN
Ở chương này tôi đã sử dụng phần mềm Protues để mô phỏng hoạt động của mạch thực tế; phần mềm chuyên dụng Orcad để thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in cho hai mạch mà tôi đang nghiên cứu. Phiên bản Orcad được trình bày sau đây là 10.5 khá cũ so với những phiên bản mới như 16. hay 16.5 hiện nay. Tuy nhiên, lý do được đưa ra ở đây là phiên bản 10.5 này cài đặt đơn giản, hoạt động khá ổn định, hỗ trợ thư viện đầy đủ cho dự án của tôi.