帶Arduino和X9C104數(shù)字控制電位器的偽鎖相環(huán)

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頻率和占空比

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此處使用的電路中，R2 為 100 kΩ(X9C104)，R1 為 1 kΩ。由于存在差異，電路的頻率和占空比實際上由 R2 的值設(shè)置，除非 R2 的值非常低。這意味著可以忽略 R1，頻率方程可以簡化為：

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簡化的頻率方程

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要計算將導(dǎo)致所需頻率變化的電阻變化，一些數(shù)學(xué)將顯示

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三角電阻

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選擇 R1、R2 和 C1 的值，以便電路生成可聽頻率范圍內(nèi)的方波。

本文開頭的照片顯示了物理電路。

Arduino 中斷

Arduino 板核心的 ATmega328P 接受中斷。有效中斷會停止當(dāng)前程序流并啟動中斷服務(wù)例程，該例程會在將控制權(quán)交還給先前的程序流之前完成一些操作。

有關(guān) Arduino 中斷的詳細(xì)說明，請參閱 Arduino 語言參考和Nick Gammon 撰寫的精彩文章

請注意，Arduino 指令集中可用的一些標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)（例如 delay() 和 millis()）將無法在中斷服務(wù)例程中運行，因為這些函數(shù)依賴于中斷本身來運行。

在 Arduino 代碼中，使用 attachInterrupt() 命令打開中斷。本項目使用的命令具體版本如下：

attachInterrupt( digitalPinToInterrupt(interruptPin), trig_detected, RISING );

interruptPin 指定 Arduino 上接受中斷的數(shù)字引腳，trig_detected 是處理中斷的中斷服務(wù)程序 (ISR)，RISING 是觸發(fā)中斷的狀態(tài)變化。

中斷完成其功能后，可以使用以下方法將其關(guān)閉：

detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin))

在這個項目中，由于我們使用方波觸發(fā)中斷，每次從低 (0V) 到高 (5V)（上升波形）的轉(zhuǎn)換都會導(dǎo)致 trig_detected 啟動。

這個項目的Arduino代碼

他的代碼使用了 Arduino 的 Fast X9CXXX 庫。該庫可在 GitHub 上找到：

https://github.com/GitMoDu/FastX9CXXX

在編譯代碼之前，請確保代碼已下載并包含在您的 Arduino 庫文件夾中。

該功能的整體流程在簡介中進(jìn)行了描述。

程序的設(shè)置部分使用 Arduino 的引腳 3、4 和 5 啟動 X9C104 對象。電位器設(shè)置為 50 步（中途）。

主循環(huán)等待用戶通過串口監(jiān)視器輸入；此輸入必須是所需的頻率。由于此項目的設(shè)計，輸入頻率可以在 80 Hz 和 550 Hz 之間，并作為單個數(shù)字輸入（例如 80 或 550）。如果改變C、R1和R2的值，將產(chǎn)生不同的頻率。

一些附加說明：

• 代碼中的中斷服務(wù)程序（ISR）稱為void trig_detected()。它返回從 micros() 派生的兩個值，然后將這兩個值相互相減以獲得中斷事件之間的持續(xù)時間。該持續(xù)時間是方波頻率的倒數(shù)。
• 方波持續(xù)時間的 12 個樣本被獲取并存儲在一個數(shù)組 (trigArray) 中。計算最后 10 個的平均值。
• 這些頻率用于計算 ΔR 值，該值用于設(shè)置電位器值。
• 執(zhí)行兩個調(diào)諧例程以使頻率等于輸入值。

最后的話

電路的頻率測量是在各種輸入值下進(jìn)行的。結(jié)果列于下表：

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結(jié)果

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當(dāng)然，該電路存在固有的局限性。主要限制是電位器的步進(jìn)性質(zhì)。由于頻率到電阻的方程式，單個電位器步進(jìn)會導(dǎo)致較高頻率下的寬頻率跳變。

此外，在 ISR 中使用 micros() 可能無法在不同頻率下工作。使用定時器寄存器可以解決這個問題。

但是一個具有多個應(yīng)用程序的有趣項目。