ブザー報知周波数でマイコンの動作クロックを探る

マイコンの動作クロック、水晶発振させていれば
それを信じれば良い(ちゃんと動いていたら)のですが、
内蔵クロックで動いているマイコンの動作周波数を、
回路をケースに組み込んだ後で調べるとなると、
ちょいと面倒です。

そこでこんなジグを考えてみました。
　・マイコンのクロックでブザー駆動周波数を決めている
　　回路に限定。　(ケースに入れてからも音を拾える)
　・ピーとかプーとかのブザー報知をマイクで拾って
　　周波数カウンタで計る。
　・内蔵クロックからの分周比が分かれば
　　報知周波数からクロック周波数を逆算できる。

マイクを増幅して周波数カウンタにつなげばよいのですが、
せっかくですんで、専用回路を考えてみました。
　　　まだ、バラックでの試作段階

・32.768kHz水晶を乗せたATtiny1614を使う。
　　ATtiny1614につないだ32kHz水晶発振子、隣のピンの影響を受けるみたい

・タイマーは16bitのTCBを使う。
　　ATtiny1614で(裸の)周波数カウンタ
　　　これは12bitのTCDを使った

・マイクアンプにMCP6021を使う
　　8pinのシングル・オペアンプ MCP6021、MCP6023

・液晶はI2Cインターフェースの8文字x2行の
　　8文字×2行のI2C液晶表示器に注意

・マイク入力レベル表示に計装アンプを使った両波整流回路を。

とりあえず、こんな回路。

・バラック状態で実験

周波数の最大表示は99.999kHz。
4Hz周期で測定して、4回を積み上げて1Hz単位の
表示に。

初めて使ったICが
・MCP6021　　　VREF付のオペアンプ
　　　10月30日に紹介
・74LVC1G3157　アナログ・マルチプレクサ
　　　7月17日に紹介
・INA350A　　計装アンプ
　　　https://www.ti.com/jp/lit/ds/symlink/ina350.pdf

INA350Aは10倍あるいは20倍を切り替えできる計装アンプで、
むちゃ安価なんです。　DigiKeyで79円。
INA350Cになると30倍と50倍を設定できます。
そしてINA351になるとREF入力にバッファアンプが
入っていて、ベースとなる基準電圧を自由に設定
できます。　これが104円。
使用できる電源電圧範囲が1.8V～5.5Vと低いのが欠点ですが、
差動で電圧を増幅したいとき、便利に使えます。
　　　使ったのは今回初めて

この計装アンプとマルチプレクサで整流回路を作って
みたのです。
　　周波数計測には関係ないけど、入力レベルを
　　表示したかったので。

とりあえずスケッチ。　長いので圧縮
　　・ダウンロード - tiny1614_fcnt_lcd02.zip

※例えば
マイコン型導通チェッカーだと、ATtiny25Vの内部クロック
1MHzを1/4して250kHzを作り、それを1/125して2kHzを
作り、定格周波数2048Hzのブザー(GT-111P)を駆動して
います。
この報知周波数を計って500倍すればマイコンの駆動周波数
がわかります。

※あれこれ分かったこと
このGT-111Pですが、定格周波数で鳴らしたとき、
2kHzの波より倍の4kHzの成分のほうが大きく
出るのです。
そのため、作った周波数カウンタだと2kHzじゃなく
4kHzの表示がでます。
ブザーの穴をテープなどで押さえれば2kHzの成分が
勝って、ちゃんと表示するようになります。
これは、回路のせいじゃなく、ブザーの特性です。

・中心穴開放の時

2kHzより4kHzの成分のほうが大。

・中心穴をセロテープで塞いだとき


※各部の波形を観察

・発音体の穴を開放→4kHzの成分が大

パルス間隔は不連続に見えるが「2ms間に8パルスは安定」
しているので、周波数測定値は安定して4kHzを表示する。

・発音体の穴をセロテープでふさぐ→2kHzに


・発振器から4kHzの正弦波を入力