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パルスジェネレータの製作

機材製作のための機材...

ロジアナ製作の為に、簡単なパルスを発生する装置が欲しくなりました。機材製作のための製作です。
正方波のみで、LCDとボタン操作で簡単に周波数を変更できるものにします。
1/2,1/4,1/8,1/16の分周出力付き

本機の外観

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各部の動作

MODEボタン
　カーソルをSCRとVALに切り替えます

UP,DOWNボタン
　SCRまたはVALの設定値を加減します。
　SCRは0〜8、VALは00〜FFの範囲で変更できます

出力コネクタ(7P)
　1pin=GND
　2pin=NC
　3pin=基本パルス　出力5Vp-p
　4pin=1/2パルス　〃
　5pin=1/4パルス　〃
　6pin=1/8パルス　〃
　7pin=1/16パルス　〃 (パイロットLEDに同期)

パイロットLED
　動作確認用、1/16パルス出力と同期しています。
　(周波数が高いとダイナミック点灯にしか見えません)

半固定ＶＲ
　LCDの濃淡を調整します。

ISPコネクタ
　プログラムを変更する時にジャンパを外してPICライタに接続します。

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設計

LCD表示は4bitのデータ線と3bitの制御線が必要ですが、これにもう1bitを加えて4個までのボタン入力を兼用してる所が今回の工作の目玉です(笑)

回路図 Rev1.0　クリックすると拡大します〜


パルス発生はTMR0割込み周期でカウントしてそのままRA0-4に出力する簡単なものです。ソフト的には1/1〜1/256のプリスケーラ選択と割込み周期の調整があり、それぞれSCRとVALの表記でLCDに値を表示し、これをモードボタンで切り替え、UP,DOWNで加減する事にしました。
したがって操作ボタンは３個

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材料

半分はジャンク廃材からもぎとりですが原価的に↓こんな感じ

品名	内容	数量	値段
PIC	PIC16F84A	1	280円
LCD	HCN-24V 16文字x1行	1	300円
セラロック	20MHz	1	40円
ICソケット	DIP18P	1	30円
ダイオード	そのへんにあったやつ	3	15円
LED	パイロットランプ用	1	5円
半固定VR	10k	1	20円
集合抵抗	10k 8素子9P	1	20円
抵抗	1/6W : 10k-1本 470-1本	2	2円
基板	蛇の目基板-S	1	60円
コネクタ	1列ヒンヘッダ オスメス	1	60円
	USBケーブル	1/2	15円
	ピンヘッダ	10P	30円
配線材	リード線とか抵抗の切れ端	少々	-

今回は秋月で300円で買ったHOSHIDEN製LCD HCN-24V 16文字x1行 を使ったのですが、８文字ごとに表示アドレスが離れていて、なんだか文字が薄いです。１行モードだと８文字表示になりますがハックリと表示されます。データシートにデューティー(1行表示)と書いてあったのは、文字数を減らしてデューティー比率を上げるって意味だったんですね。あと、きちんとbusyを見て次を表示してるのに少しwait入れないと表示が崩れてしまったり、最後の桁表示するとbusyのままだったりとかなり扱いにくさを感じました。
吉野電装の390円のやつ買いこんでおけばよかった。。

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製作〜

LCDが大きくて、スイッチやコネクタ、ＶＲなどほとんどの部品は手前に詰め込み配置となりました。
LCDの下はガラガラで、右側がIC１個乗りそうなくらい余りました。
ここは配線を避けて拡張用のユニバーサル・スペースとしました♪

LCDの下にPICがちょこんとあります。


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テスト

オシロで計りながらコードを削っていったのですが、最小パルスが250KHz(4μS)が限界でした。VALの調整で0.2μS単位で調整は行えるのですけど、PICを20MHz駆動なので１マシンサイクルが0.2μS、割り込み処理に20マシンサイクル掛かっている計算になりますね。
やはり割り込み方式だとレジスタ退避やタイマリセットのオーバーヘッドが大きくてダメですね。

パルスはきれいに出ているみたいです♪


SCR=0の時はVAL=08〜FFの範囲が有効で250〜1.8KHzを発生、VAL=08以下になると割り込みは発生しまくって操作不能になります。操作を制限する必要がありそうです(汗)
SCR=1の時は上記のほぼ倍125KHz〜で調整単位も倍の0.4μS、SCR=2で更に倍、SCR=3以降も倍々です。この事から性能を推定すると以下のようになります。

SCR値と可変範囲(予想)

SCR	VAL	発振範囲	調整単位	プリスケーラ
0	08-FF	20k 〜 250kHz	0.2μS	なし
1	04-FF	9.9k 〜 125kHz	0.4μS	1/2
2	02-FF	4.9k 〜 62kHz	0.8μS	1/4
3	01-FF	2.5k 〜 31kHz	1.6μS	1/8
4	00-FF	1.2k 〜 15.6kHz	3.2μS	1/16
5	00-FF	612Hz 〜 7.8kHz	6.4μS	1/32
6	00-FF	360Hz 〜 3.9kHz	12.8μS	1/64
7	00-FF	153Hz 〜 1950Hz	25.6μS	1/128
8	00-FF	76Hz 〜 970Hz	51.2μS	1/256

100Hz,500Hz,1kHz,5kHz,10kHz,50kHz,100kHz,200kHzのSCRとVAL値を採取してこれをプリセットしておいて、そこから微調整とすれば使い勝手がよさそうですが、最大250kHzでそこまでやるのもねぇ〜
モード切替えでパルス発生を開始し、ボタンで割り込みを掛けて終了するようにすれば1MHz越えられそうですが、そこまでやるなら専用のICを追加したほうがよさそうです。

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調整！！

基本パルスが Hi-Low のだったので Low-Hi の順になるよう順調整しました。

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