Доклад

Цель

Целью представленного дипломного проекта является разработка программного обеспечения для портативной радиостанции, основой которой является микроконтроллер фирмы MICROCHIP PIC16С73. Радиостанция предназначена для установления оперативной голосовой связи между корреспондентами в том числе и в экстремальных условиях. Она может найти свое применение в различных структурах, где необходима оперативная связь: органы МВД и др. Спецподразделения.

Внешний вид

Органами управления, находящимися снаружи и обеспечивающими интерфейс с пользователем, является клавиатура, состоящая из четырех кнопок ПРД РЕЖ < > для большей оперативности настройки, динамика для выдачи звуковых сообщений и индикатора для отображения параметров режимов. (показ).

Общие сведения о радиостанциях

Основными параметрами, нуждающимися в регулировке и необходимые для любой станции являются режим выбора каналов, регулировки уровня порога шумоподавителя, громкости. Соответственно, эта информация является основной в станции. В представленной станции реализовано две сетки частот для повышения оперативности связи. Одна из них имеет максимальное количество каналов, возможное при данном шаге частоты между каналами, вторая сетка состоит из 20 программируемых пользователем каналов, необходимых ему для связи. 20 канал - дежурный, т.е. станция в отсутствие сигнала в основном канале слушает дежурный и при появлении в нем сигнала, остается в нем на прослушивании

Структура станции

Станция (плак 1)состоит из приемного и передающего трактов, управляемых микроконтроллером.

Основные блоки приемного тракта: Приемник, УНЧ

Основные блоки передающего тракта: микрофонный усилитель, УВЧ

Эти тракты настраиваются на нужную частоту посредством синтезатора частоты, загружаемого контроллером

Сохранение необходимых параметров (чтобы при включении станции в очередной раз сохранялись все настройки каналов и др. необходимых данных) происходит в энергонезависимом ОЗУ EEPROM объемом от 2 до 16 кбит.

Регулировка параметров происходит с помощью модуля клавиатуры из 4 кнопок

Индикация происходит на ЖКИ или светодиодной матрице.

интерфейсы

EEPROM соединен с контроллером по шине I²C (эта шина разработана PHILIPS и представляет собой двухпроводной интерфейс с возможностью адресации устройств. Все устройства должны иметь свой адрес)

Синтезатор частоты соединен с контроллером по трехпроводному последовательному интерфейсу, загрузка трех его управляющих регистров происходит при наличии разрешающего сигнала контроллера

Индикатор загружается полубайтами также при наличии своего разрешающего сигнала.

Все эти интерфейсы пришлось программировать самому т.к. аппаратной реализации этих интерфейсов не предусмотрено в контроллере.

Микроконтроллер

Микроконтроллер (плак 2) Построен по гарвардской архитектуре(разделенные шины данных и инструкций) представляет собой совокупность высокопроизводительного RISC процессора с большим количеством периферийных устройств. Таких, как порты ввода-вывода, модуль АЦП, таймеры, синхронный последовательный порт, модули сравнения времени и модуль ШИМ

Память данных четыре 14-битных килослова, разделенных на две страницы по 2к. Память данных состоит из 192 байт, в которые входят и регистры, предназначенные для управления периферией Также поделена на два банка.

Общая структура программы

Многие действия в радиостанции требуют синхронизации по времени (отсчет времен и проверка состояния устройств), в то время как не менее большое количество действий (общение с внешними устройствами) не терпят прерываний так как количество выводов контроллера сильно ограничено и многие устройства используют одни и те же мультиплексируемые выводы, было решено использовать структуру программы, представленную на (плак 3). В основном цикле происходит проверка выставленных в прерывании флагов и совершение непрерываемых действий в соответствии с ними. После разрешения прерываний, во время обработки ошибок происходит прерывание, проверяющее состояние внешних устройств и выставляющее флаги в соответствии с ним.

Основной цикл

(плак 4)При включении питания происходит инициализация необходимых переменных и чтение сохраненного состояния станции из EEPROM. В случае их успешного восстановления программа входит в рабочий бесконечный цикл. В нем проверяются флаги, выставленные прерыванием и совершение действий в соответствии с ними:

• Загрузка передатчика,

• Загрузка приемника

• Сохранение данных в EEPROM

• Загрузка модуля ШИМ для выдачи звуковых сообщений

• обработка клавиатурных действий

Прерывание

(плак 5)Для начала хотелось бы сказать о том, почему прерывание всего одно. Очень многие используемые модули могут генерировать прерывания, но так, как в процессоре всего два вектора прерываний RESET и всех остальных источников, то на установление источника прерывания уходит очень много процессорного времени, что является недопустимым. Поэтому было принято решение о введении всего одного прерывания.

При входе в прерывание происходит довольно большой ряд необходимых действий, связанный с сохранением регистров (это задача программиста, аппаратно это не реализовано). После этого происходит анализ режима работы станции.

При передаче необходимо определить мощность передатчика высокую или низкую

При приеме - определить наличие сигнала в эфире и включить УНЧ или переключиться в дежурный канал. При отсутствии сигнала и по прошествии определенного времени, станция переходит в режим энергосбережения, что очень важно особенно для портативных станций. Станция при этом на короткое время выключает все периферийные устройства.

Далее происходит опрос клавиатуры. Клавиатура, опять же из-за недостатка свободных выводов и невозможности реализовать ее традиционным методом, опрашивается через АЦП. На каждой клавише находится резистор, при замыкании клавиши на нем падает напряжение, модуль АЦП его распознает и выдает в результате байт - скан-код клавиатуры. Затем по клавиатурной таблице однозначно определяется нажатая клавиша или комбинация двух клавиш.

Защита от дребезга клавиш достигается путем двойного считывания состояния клавиатуры в различных прерываниях.

При изменении состояния клавиатуры код комбинации записывается в буфер.

Каждую секунду происходит контроль питания и выдача звукового сигнала при отклонении от нормы.

Через 7 сек. После последнего нажатия на клавиши происходит установка режима громкости и запрос на сохранение данных в EEPROM и обработку музыки.

Музыка

Звуковые сообщения играют в станции огромную роль. Они помогают пользователю не смотря на индикатор ориентироваться при настойке параметров станции. При каждом нажатии клавиши, в зависимости от режима, выдается звуковой сигнал, позволяющий определить в каком режиме он находится и судить о уровне регулируемого параметра.

В программе каждая нота (ее частота три бита и длительность 5 бит) закодирована одним байтом. Составленные последовательности из этих байт образуют мелодии. Загружая раскодированные значения частот в ШИМ, после которого стоит интегратор, мы получаем синусоидальный сигнал звуковой частоты.

На (плак 6) представлен алгоритм работы процедуры обработки звука.

ЖКИ

Помимо звуковых сообщений, в станции есть модуль отображения режимов и их параметров (плак 7). Отображается название режима, значение параметров и S-метр, отображающий уровень сигнала в эфире.

Технология

В технологической части проекта рассмотрены вопросы, связанные с разработкой программных систем от получения задания до введения системы в эксплуатацию и документирования. Здесь же приведенв инструкция по настройке и эксплуатации станции.

Экономика

В организационно- экономической части проекта была проведена оценка конкурентоспособности радиостанций УКВ диапазона и рассчитана цена безразличия нашей радиостанции на российском рынке.

ПЭБ

В разделе производственно-экологической безопасности рассмотрены вопросы, связанные с безопасностью при разработке и проектировании микропроцессорных устройств.

Общее

Хотелось бы отметить, что программа написана на языке ассемблера и отладка производилась ввиду отсутствия удовлетворительных средств отладки на рабочем макете станции.

Заключение.