PIC16F1827 ８桁７セグメントLED表示周波数カウンタ

　PIC16F1827を使った周波数カウンタは2019年に試作し、JH7UBCホームページのここに掲載しています。周波数カウンタの仕組みも解説していますので、ご一読ください。

　この時は、LCD1602を周波数の表示器として使いました。今回は、MAX7219使用の８桁７セグメントLEDを表示器として使用した周波数カウンタを試作してみます。プログラムは、LCD版周波数カウンタのプログラムの表示部分を８×７セグメントLEDに差し替えました。

　回路図です。入力を増幅するため簡単なアンプをつけました。

　カウンタのゲートが開いている時LEDが点灯します。

プログラムです。

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/* 

 * PIC16F1827 Frequency Counter

 * Author: JH7UBC

 * Keiji Hata

 * 2023/05/29

 */

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <xc.h>

// CONFIG1

#pragma config FOSC = ECH //外部クロック

#pragma config WDTE = OFF

#pragma config PWRTE = ON

#pragma config MCLRE = OFF

#pragma config CP = OFF

#pragma config CPD = OFF

#pragma config BOREN = ON

#pragma config CLKOUTEN = OFF

#pragma config IESO = OFF

#pragma config FCMEN = OFF

// CONFIG2

#pragma config WRT = OFF

#pragma config PLLEN = OFF

#pragma config STVREN = ON

#pragma config BORV = HI

#pragma config LVP = OFF

#define _XTAL_FREQ 20000000 //クロック20MHz

#define LED LATAbits.LATA4

// MAX7219 Register Address

#define MAX7219_DECODE_MODE 0x09

#define MAX7219_INTENSITY 0x0a

#define MAX7219_SCAN_LIMIT 0x0b

#define MAX7219_SHUTDOWN 0x0C

#define MAX7219_DISPLAY_TEST 0x0f

#define CS LATBbits.LATB3

void SPI_init(){

      SSP1CON1 = 0b00100000; //SSP1EN=1:SSP1 Enable,CKP=0:Idle Low,Clock=FOSC/4

      SSP1STAT = 0b01000000; //SMP=0:middle,CKE=1:Active to Idle

}

void maxTransfer(uint8_t address,uint8_t data){

      CS = 0;

      uint8_t dammy;

      //send address

      dammy = SSP1BUF;

      SSP1BUF = address;

      while(!SSP1STATbits.BF);

      //send data

      dammy = SSP1BUF;

      SSP1BUF = data;

      while(!SSP1STATbits.BF);

      CS =1;

}

void MAX7219_init(){

      maxTransfer(MAX7219_DECODE_MODE, 0xff);// Code B decode for digits 7-0

      maxTransfer(MAX7219_INTENSITY, 0x03); // Intensity

      maxTransfer(MAX7219_SCAN_LIMIT, 0x07);// Display digits 01234567

      maxTransfer(MAX7219_SHUTDOWN, 0x01);// Normal Operation

      maxTransfer(MAX7219_DISPLAY_TEST, 0x00);// Normal Operation

}

void Clear_Display(){

      for(uint8_t i=1;i<=8;i++){

         maxTransfer(i,0x0f);

    }

}

//数値を表示する

void Num_Display(uint32_t n){

      uint32_t josu = 10000000;

      uint8_t sho;

      uint32_t joyo;

      uint8_t i=8;

      uint8_t zflag = 1;

      while(i){

          sho = n / josu;

          joyo = n % josu;

         if(zflag==1 && sho==0 && i!=1){

              sho = 0x0f; //空白

          }

          else{

              zflag = 0;

          }

           maxTransfer(i,sho);

          n = joyo;

          josu = josu / 10;

          i--;

    }

}

static uint16_t MeassuremmentCnt;

/*TMR2のオーバーフロー割り込み*/

void __interrupt(high_priority) isr(){

     TMR2IF = 0;//TMR2割り込みフラッグクリア

     MeassuremmentCnt--;

     if (MeassuremmentCnt == 0){

         TMR1ON = 0;//ゲートを閉める。

         TMR2ON = 0;//TMR2を停止する。

    }

}

/*周波数測定*/

uint32_t FreqMeassurement(){

     static uint32_t freq;

     /*TIMERの初期化*/

     TMR1IF = 0; //TMR1割り込みフラッグクリア

     TMR1L = 0; //TMR1クリア

     TMR1H = 0;

     /*TMR2の初期化*/

     TMR2IF = 0; //TMR2割り込みフラッグクリア

     MeassuremmentCnt = 1221;

     TMR2 = 0x4C;

     /*counter 初期化*/

     freq = 0;

     /*割り込み許可*/

     PEIE = 1;

     GIE = 1;

     //count start

     TMR2ON = 1;

     /* gate time調整 NOP 25 */

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     NOP();

     /*ゲートを開ける*/

     TMR1ON = 1;

     while(TMR2ON){

         if(TMR1IF == 1){

             TMR1IF = 0;

             freq ++;

         }

    }

     if(TMR1IF == 1){

         TMR1IF = 0;

         freq ++;

    }

     /*換算*/

     freq = freq * 65536;

     freq = freq + ((unsigned)TMR1H * 256) + (unsigned)TMR1L;

     return(freq);

}

int main() {

     ANSELA = 0b00000000 ; // AN0-AN4は使用しない

     ANSELB = 0b00000000 ; // AN5-AN11は使用しない

     TRISA = 0b10000000 ; // RA7は入力 他は出力（RA5は入力）

     TRISB = 0b01000000 ; // RB6は入力他は出力

     PORTA = 0b00000000 ; // PORTA初期化

     PORTB = 0b00000000 ; // PORTB初期化

     CS = 1; //CS初期値

     SPI_init();      //SPI初期化

     MAX7219_init();  //MAX7219初期化

     Clear_Display(); //ディスプレイクリア

     LED = 0;

     /*TMR2の設定*/

     TMR2IE = 1; //TMR2割り込み許可

     TMR2IF = 0; //TMR2割り込みフラッグクリア

     T2OUTPS0 = 0; //TMR2 output poststscaler 1:1

     T2OUTPS1 = 0;

     T2OUTPS2 = 0;

     T2OUTPS3 = 0;

     TMR2ON = 0; //TMR2 off

     T2CKPS0 = 0; //TMR2 prescaler 1:16

     T2CKPS1 = 1;

     TMR2 = 0; //TMR2 clear

     /*TMR1の設定*/

     TMR1IE = 0; //TMR1割り込み禁止

     TMR1IF = 0; //TMR1割り込みフラッグクリア

    T1CKPS0 = 0; //TMR1 prescaler 1:1

     T1CKPS1 = 0;

     T1OSCEN = 0; //TMR1 Clock source = T1CKI

     TMR1CS1 = 1;

     TMR1CS0 = 0;

     nT1SYNC = 1;

     TMR1ON = 0; //TMR1 stop

     TMR1L = 0; //TMR1 clear

     TMR1H = 0;

     while(1){

         /*周波数の測定*/

         LED = 1;//RA4 LED ON

         uint32_t frequency = FreqMeassurement();

         LED = 0;//RA4 LED OFF

         Num_Display(frequency);

         __delay_ms(500); 

    }

}

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　MPLAB X IDEは、v6.00をXC8はv2.40を使っています。

　ゲートタイム（１秒）は、プログラム中のNOP();の数で調整します。

　今のところ、NOP　２５個でちょうど良いようです。

　MAX7219使用8X7セグメントLEDテストのままの表示プログラムですと、入力がない時に何も表示されませんので、ちょっと不安になります。そこでカウントが0の時は、0が表示されるように変更しました。

　1MHzを入力した時の表示の様子です。

　10MHzの時です。

　周波数の測定範囲は10Hz～約50MHzです。

　誤差は、数ppm程度だと思います。

　自作SGからの信号ですから、どちらがずれているかの判断は難しいです。

　この後、簡単な筐体に入れて、周波数カウンタとして仕上げてみたいと思います。