Генератор фиксированных частот и частотомер

И.ОСТРОУХОВ, г. Сургут Тюменской обл.

Комбинированный прибор на основе микроконтроллера КР1878ВЕ1 можно использовать в одном из двух режимов — как низкочастотный генератор в диапазоне до 30 кГц с шагом уста­ новки частоты 1 Гц либо частотомер в диапазоне 1 Гц...50 МГц.

Схема к о м б и н и р о в а н н о г о прибора показана на рис. 1.

На логических элементах DD1.1 — DD1.3 собран тактовый генератор. Цепь R5C2 формирует сигнал установки мик­ роконтроллера DD2 в исходное состоя­ ние после включения питания. Приме­ ненный ЖКИ HG1 имеет две строки по 16 символов и независимую светодиод­ ную подсветку. Он управляется по четы­ рехразрядной шине данных (выходы PB0—РВ3 порта В микроконтроллера). При лог. 0 на выходе РВ4 производится запись команды, при лог. 1 — запись данных. Сигнал з а п и с и поступает на HG1 с выхода РАО порта А микрокон ­ троллера.

Блок питания — его схема показана на рис. 2 — содержит три стабили­ затора (напряжения +5 В, +12 В, - 1 2 В). От источника +5 В питаются тактовый генератор, входной формирователь, микроконтроллер и ЦАП, от источников + 1 2 В и - 1 2 В — ОУ и устройство выбор­ ки—хранения (УВХ). Потребление тока от каждого из источников +12 и - 1 2 В — 15 мА, по цепи +5 В — еще 20 мА. Ра­ бота описанных выше узлов прибора не зависит от режима его работы

Подсветка индикатора питается

фильтра С16. Это позволяет сделать нагрузку выпрямителя более симмет -

байте задают режим чтения памяти про­ грамм, где хранится таблица функции sin φ Остальные четыре разряда стар­ шего байта всегда равны 0.

Таблица функции хранится в памяти программ микроконтроллера, начиная с адреса 100h, и содержит 512 (29 ) отсче­ тов по 8 разрядов. При работе програм­ мы байты с2 и с1 прямо используются в команде чтения байта (т. е. значения функции) из памяти программ, поэтому младший разряд в с2 должен быть равен 1, чтобы чтение происходило из области после 100h. Строки 7—23 содержат бесконечный цикл, реализую­ щий генерацию гармонической фун­ кции. В строках 7—9, 1 1 , 1 2 происходит сложение регистров фазы и прираще­ ния фазы. В строке 13 проверяется переполнение регистра фазы. Если оно произошло, то в строке 15 восстанавли­ вается начальное значение старшего байта В строках 20 и 21 загружаются регистр адреса и регистр режима кос­ венной адресации IR1 микроконтролле­ ра. В строке 22 происходит обращение к IR1, что реализуется как чтение из памя­ ти команд по заданному в IR1 адресу. Прочитанный байт через выводы порта В микроконтроллера поступает на вхо­ ды ЦАП.

Команда чтения памяти команд выполняется за четыре такта процессо­ ра, все остальные — за два. Весь цикл выполняется за 32 = 25 такта. Частота синхронизации микроконтроллера была выбрана равной 4,194304 МГц = 22 2 Гц. Вывод байта на ЦАП происходит один раз за цикл, поэтому частота дискрети­ зации равна 131,072 кГц = 21 7 Гц.

При изменении старшего разряда на входе ЦАП на его выходе возникает им ­ пульс длительностью около 1 мкс (око­ ло четырех тактов), причем происходит это с частотой, существенно меньшей частоты дискретизации, на подавление которой рассчитан ФНЧ . Сигнал от это­ го импульса подавляется недостаточно

ипроходит на выход, поэтому в блок генератора введено УВХ DA3. Строки 10

и19 программы управляют режимом выборки и хранения. Выборка начинает­ ся спустя 8 тактов после поступления кода на входы ЦАПа и длится 14 тактов. На выходе УВХ выбросы остаются, но меньшей амплитуды, и главное, они следуют с частотой дискретизации.

Двухполярный ЦАП собран на DA2 и двух операционных усилителях микро­ схемы DA1 по типовой схеме. Конден­ сатор С4 служит для уменьшения вы­ бросов на выходе DA1.2 при изменении входного кода ЦАП. Напряжение UR E F (около 4 В) формируется из напряжения +5 В с использованием резистора R10 и

через УВХ DA3 поступает на вход Ф Н Ч . Резистор R13, включенный параллель­ но конденсатору хранения С6, служит для его быстрой разрядки после пре­ кращения генерации .

В качестве Ф Н Ч использован фильтр Баттерворта шестого порядка, состав­ ленный из трех последовательно сое ­ диненных Ф Н Ч структуры Саллена-Кея

держания уровня выходного напряже­ ния, необходимо, чтобы АЧХ фильтра была максимально плоской в полосе до 30 кГц. Для этого частота среза филь­ тра была выбрана около 53 кГц (на уровне - 3 дБ). Рассчитывают фильтр исходя из следующих соотношений:

занных на схеме номиналах FС Р = 53 кГц,

КП = 4,2.

Для получения прямоугольного сиг ­ нала к выходу фильтра подключен к о м ­ паратор DA6.

О работе прибора. После включе­ ния питания на индикаторе светится надпись "Прибор к о м б и н и р о в а н н ы й " .

Спустя 2 с прибор переходит в режим генератора. В первой строке индикато­ ра появляется надпись "Генератор", во второй — "F = 1.000 кГц", на выходах прибора — синусоидальный и прямо ­ угольный сигналы с частотой 1 кГц. При

Через 1 с во второй строке начнется индикация текущего значения частоты. При нажатии на любую кнопку п р о и з о й ­ дет возврат из режима частотомера в режим генератора. Если при появлении

перейдет в режим установки частоты. Во второй строке индикатора появится надпись "F = 00.000 кГц", левый нуль будет выделен курсором . В этом режи ­ ме нажатие на кнопку SB2 сдвигает кур­ сор на одну позицию вправо, нажатие на кнопку SB1 увеличивает цифру в текущем разряде. Если в старшем раз­ ряде установлена цифра 3, то после нажатия на кнопку SB2 прибор сразу перейдет в режим генерации с макси ­ мальной выходной частотой 30 кГц. Иначе п е р е х о д в р е ж и м г е н е р а ц и и происходит после сдвига курсора впра­

во из разряда еди ­ ниц.

Прибор собран в основном на макет­ ной плате размерами 120х 70 м м , его ос ­ новные узлы показа­ ны на фото рис. 3.

Вместо индикато­ ра MT-16S2H-2YLG

д е л к и п р о г р а м м ы ,

шением сопротивле­ ния резисторов R14 и R15 можно увели­ чить ток подсветки и ее яркость. Возможно использование и дру­ гих индикаторов, сов­ местимых с HD44780. При этом надо обра­ тить внимание на временные параме ­ т р ы , значение тока подсветки и совме ­ с т и м о с т ь кодовых таблиц. В описанном п р и б о р е использо ­ валась кодовая стра­ ница 0 индикатора M T - 1 6 S 2 . У д р у г и х

р а с п р о с т р а н е н н о ­ сти, практически это

наиболее дешевый ЦАП. Замена его на другой сразу приведет к удорожанию изделия (если цена ЦАП п р е в ы с и т 120 руб., разумнее подумать о перехо­ де на микросхему DDS)

ОУ TL082 можно заменить на TL084 (четыре ОУ в корпусе) или использовать другие ОУ со скоростью нарастания вы­ ходного напряжения не менее 3 В/мкс. Компаратор LM311 можно заменить на КР554САЗ (корпус DIP14 вместо DIP8). Генератор на элементах м и к р о с х е м ы DD1.1—DD1.3 и кварцевом резонаторе ZQ1 можно заменить на интегральный кварцевый генератор той же частоты.

Трансформатор Т1 можно заменить любым с напряжением на вторичной обмотке 2х(12...15) В и током не менее 300 мА VD2 — любой диодный мост на ток не менее 1 А и напряжение более 25 В. Стабилизаторы КР142ЕН5А и КР142ЕН8Б можно заменить микросхе ­ мами LM7805 и LM7812 или их аналога­ ми . Все три стабилизатора целесооб­ разно установить на небольшие теплоотводы.

Н а л а ж и в а н и е . При правильной с б о р к е и б е з о ш и б о ч н о й п р о г р а м м е цифровая часть прибора начнет рабо­

Рис. 4

VT1 напряжение около 2,5 В. На рис. 4 приведена осциллограмма сигналов на входах 3 и 8 УВХ DA3 для режима гене­ ратора при F = 16,384 кГц. Особое вни­ мание надо уделить настройке Ф Н Ч . Целесообразно еще до с б о р к и с по ­ мощью цифрового прибора подобрать резисторы и конденсаторы как можно ближе к расчетным значениям параме­ тров, отобрав их попарно (это лучше сделать прямо в магазине при покупке).

Отсоединив резистор R16 от вывода 5 DA3, с генератора ЗЧ надо подать на Ф Н Ч синусоидальный сигнал, к выво­ ду 1 DA5.2 подсоединить осциллограф и проверить соответствие формы АЧХ и частоты Fcp фильтра расчетным. Веро­ ятно, что частота среза будет меньше расчетной, тогда подбором пары р е з и ­ сторов R20, R21 приблизить ее к 53 кГц, добиваясь при этом не точного соответ­ ствия частоты среза, а плоской формы АЧХ до 30 кГц. При э т о м в о з м о ж н о образование подъема на частотах выше 30 кГц. Сгладить его можно, изменяя сопротивление резистора R22, после

чего еще раз проверить форму АЧХ. За­ тем, установив резистор R16 на место и изменяя сопротивление R12, устано­ вить нужную амплитуду выходного сиг­ нала. Если нет образцового генерато­ ра, то резистор R16 отсоединять не нужно. В режиме генератора задают частоты, осциллографом контролируют амплитуду выходного сигнала генера­ тора и строят по точкам АЧХ.

Русскоязычная документация к мик­ роконтроллеру КР1878ВЕ1, программы транслятора и программатора разме­ щены на сайте производителя [5] .

Подпрограммы, обслуживающие ин­ дикатор, могут быть прямо или с незна­ чительной модификацией использова­ ны радиолюбителями в разработке своих изделий с использованием ЖК индикаторов фирмы МЭЛТ и другими, совместимыми с HD44780.

ЛИТЕРАТУРА

1.Богомолов Д. Частотомер на микро­ контроллере. — Радио, 2000, № 10, с. 4—6.

2.МЭЛТ: ЖК индикаторы. Описание ЖК индикатора MT-16S2H. — <http:// www.melt.com.ru/ work/8/57/155>.

3.Хлюпин Н. Частотомер — цифровая шкала с ЖК индикатором. — Радио, 2004,

№7, с. 64, 65.

4.Фолкенберри Л. Применения ОУ и линейных ИС. — М.: Мир, 1985.

5.8-разрядный RISC микроконтроллер

КР1878ВЕ1. — <http://www.angstrem.ru/ product/ risc.htm>.

От редакции Программные средства для прибора и дополнения размещены на нашем FTP сервере по адресу

<ftp://ftp.radio.ru pub/2007/11 / GENERATOR CHASTOTOMER.zip>.

Редактор — А. Соколов, графика — Ю. Андреев, фото — автора

МОДУЛЬНАЯ РЕКЛАМА

Условия см. в "Радио", 2007, №. 2, с. 11

«ПОЗЫВНОИ+»

ПРЕДЛАГАЕТ РАДИОНАБОРЫ: РН-3 KB SSB р/ст. на 160, 80 м РН-5 ЧМ р/ст. на 10 м

РН-7 KB SSB р/ст. на 160,80,40,20 м РН-9 частотомер РН - 13ЧМр/ст . на 2 м

РН-15 СИНТЕЗ р/ст. на 9 диап. 603163, г. Н. Новгород, а/я 49

«ПОЗЫВНОЙ+»

т/ф. (831) 417-88-04 NEW E-mail: pozyvnoi@mail.ru

* * *

ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН ПРЕДЛАГАЕТ!

Более 100000 радиокомпонентов, 5000 компакт-дисков и 40000 книг и альбомов по радиотематике вы може­ те заказать и получить по нашим ката­ логам . Каталоги ПОСЫЛТОРГа на компакт-диске стоят всего 25 рублей и высылаются по предоплате марка­ ми в конверте.

Каталоги закажите здесь:

WWW.DESSY.RU или здесь: 107113, г. Москва, а/я 10

Сотовый телефон — вольтметр и осциллограф

С.КУЛЕШОВ, г. Курган

Встатье описана приставка к сотово­ му телефону фирмы Siemens, позво­ ляющая увидеть на его экране осцилло­ грамму поданного на вход приставки сигнала с соблюдением масштаба по осям времени и напряжения. Подобным образом можно использовать и другие сотовые телефоны, имеющие последо­ вательный порт и поддержку Java вер­ сии MlDP 2.0.

Сотовый телефон стал привычным лением 1 МОм, скоростью развертки предметом повседневной жизни, и 0,001 ... 1 с/дел и чувствительностью

соединять их непосредственно . Ско ­ рость обмена информацией выбрана равной 9600 Бод. При большем ее зна­ чении некоторые модели и экземпляры телефонов работают неустойчиво . Светодиод HL1 светится в м о м е н т передачи пакета от микроконтроллера в телефон.

Приставка получает питание от теле­ фона. Поскольку выводы 5—7 разъема XS1, соединяемого с системным разъ­ емом телефона, соединены с о б щ и м проводом, контроллер телефона счита­ ет, что к нему подключен дата-кабель DCA-500 и подает на вывод 1 этого разъема напряжение 3,6 В от своей аккумуляторной батареи. Отрицатель­ ное напряжение для питания ОУ при ­ ставки получено с помощью преобразо ­ вателя полярности DA3. На параллель­ ном стабилизаторе напряжения DA1 и ОУ DA2.2, включенном по схеме повто­ рителя, выполнен источник образцово­ го напряжения 2,5 В.

На мультиплексоре DD1 и ОУ DA2.1 собран электронный аттенюатор, по­ зволяющий изменять чувствительность прибора в зависимости от кода, который МК устанавливает на адресных входах мультиплексора (выводы 9 и 10 DD1). Мультиплексор переключает резисторы R 1 — R3 в цепи обратной связи ОУ, сопро­ тивление которых должно с высокой точ­ ностью соответствовать указанному на схеме. При коде 00 на адресных входах мультиплексора сигнал, поданный на разъем XW1, передается на выход ОУ DA2.1 без изменения. При других значе­ ниях кода входной сигнал ослабляется в 10, 100 или 1000 раз. Последнее значе­ ние не используется из-за недостаточной электрической прочности резистора R4 и конденсатора С 1 . Д и о д ы VD1—VD4 ограничивают напряжение на выводе 13 мультиплексора на уровне 1,2 В (по абсолютному значению). Каскад на ОУ DA2.3 смещает уровень поступающих на вход AN1 МК сигналов так, чтобы нулевому напряжению на разъеме XW1 соответствовала середина шкалы АЦП.

Работой осциллографа управляет мидлет ( п р о г р а м м а на языке Java), загружаемая в сотовый телефон в виде jar-файла. Этот мидлет отвечает за управление режимом работы, измене­ ние масштаба по осям времени и напря­ жения и отображение информации, поступающей от приставки. Управление приставкой производится путем пере­ дачи ей управляющих байтов. Три млад­ ших разряда байта содержат код, задающий частоту запуска АЦП, а два старших — положение электронного аттенюатора. Остальные разряды не используются. В случае приема упра­ вляющего байта, равного нулю, пристав­ ка работает в режиме "холостого хода", не передавая информацию в телефон.

Работа с последовательным портом в J2ME организована через интерфейс CommConnection, а сам порт имеет имя СОМ0. Прежде чем передавать и прини­ мать информацию, необходимо с помощью метода Connection.open уста­ новить соединение. Во избежание бло­ кировки приложения во время обмена информацией все операции чтения из порта и записи в него вынесены в отдель­ ный поток. Подробнее о работе с после­

довательным портом сотового телефона можно прочитать в интернет-публика­ ции "Using Serial on Motorola J2ME hand­ sets" — <http://trix2.cellmania.com/ d o w n l o a d s / d o w n l o a d s / p d f / WP_UsingSerialOnMotoJ2MEHandsets. pdf>.

МК приставки, получив управляю­ щий байт, устанавливает заданный ре­ ж и м работы электронного аттенюатора, а затем с заданной частотой запускает АЦП и записывает результаты его рабо­ ты во внутренний буфер По заполне­ нии буфера МК останавливает АЦП и передает в сотовый телефон байт с и н ­ хронизации, а за ним — содержимое буфера. Получив эту и н ф о р м а ц и ю , телефон отображает ее в виде кривой на экране, подсчитывает и выводит на экран среднее значение напряжения.

Если осциллограф работает в режи ­ ме автоматического выбора масштаба по напряжению (на экран выведена бук­ ва А), то при среднем значении напря­ жения, близким к нулевому или к макси ­ мально допустимому, телефон сформи ­ рует управляющий байт с измененным в соответствующую сторону к о д о м положения аттенюатора. Но повлияет это уже на следующий цикл измерения .

Осциллографом управляют с по ­ мощью джойстика сотового телефона: его перемещение по вертикали и г о р и ­

масштаба и выход из приложения — через меню.

Программу для сотового телефона устанавливают в него как обычное Javaприложение. Достаточно скопировать файлы osc.jar (скомпилированная про­ грамма) и osc.jad (ее описание) в с о з ­ данный в памяти телефона каталог java/osc. Это делают с помощью прила­ гаемого к телефону специального про ­ граммного обеспечения. После запуска приложения телефон задаст вопросы о разрешении доступа к порту com0 и к аксессуару. Необходимо утвердитель­ но ответить на оба.

Приставка собрана навесным монта­ ж о м на макетной плате, печатная не разрабатывалась. Разъем XS1 — специ ­ альный для подключения к сотовому телефону. Такими разъемами снабжены гарнитуры и зарядные устройства . Входной разъем XW1 — СР-50-73Ф или импортный серии BNC.

Вместо м и к р о с х е м ы TL431 м о ж н о использовать КР142ЕН19, а вместо К561КП2 — CD4052. ОУ AD8054 заме ­ нит л ю б о й д р у г о й счетверенный с малым потребляемым током, например МС3403.

Перед началом работы с осцилло­ графом необходимо при закороченном входе приставки подстроечным рези ­ стором R11 добиться нулевого средне­ го значения напряжения, выведенного на экран телефона.

От редакции. Программы для микро­ контроллера приставки и сотового телефо­ на имеются на нашем FTP-сервере по адресу <ftp://ftp.radio.ru/pub/2007/11/ sot_osc.zip>.

Редактор — А. Долгий, графика — А. Долгий

сеансе MS-DOS. Данный способ при­ меним не для всех типов загрузочных секторов и USB-дисков, а потому не может быть рекомендован как универ­ сальный.

Сегодня имеется возможность изба­ виться от этих недостатков, используя пакет программ USB Flash Disk MFC Utility

(<http://www.pc.uz/files/autorunusb/ usbdiskutil.zip>, объем архива — около 500 Кбайт), предназначенных для рабо­ ты под Windows. В нем имеется про­ грамма FORMAT.EXE, предназначенная, как и следует из названия, для форма­ тирования USB-дисков, но обладающая полезными дополнительными функция­ ми, в частности, возможностью форма­ тирования USB-диска как загрузочного.

Преобразованию в загрузочные под­ даются USB-диски с файловой систе­ мой FAT16/FAT32 при условии их запу­ ска в системе Windows 98. При отсут­ ствии драйвера USB-устройства под эту ОС можно воспользоваться хорошо себя зарекомендовавшим универсаль­ ным драйвером Native USB Disk Driver v1 . 21, находящимся по адресу <http:// w w w . р с . u z / f i l e s / a u t o r u n u s b / nusb21 . zip > (объем архива — около 1 Мбайт). Для англо- и русскоязычной версий Windows 98 SE соответственно в архиве имеются драйверы nusb21e.exe и nusb21r.exe. Перед установкой уни­ версального драйвера необходимо удалить все, уже имеющиеся в системе, иные драйверы USB-дисков!

Подключив USB-диск к компьютеру, запускаем п р о г р а м м у FORMAT.EXE. Убедившись, что программа опознала носитель и вывела его название в верх­ ней строке открывшегося окна (оно показано на рисунке), выбираем за­ кладку "Configuration". На ней отмеча­ ем пункты "Quick Format", "USB HDD Boot" и нажимаем на экранную кнопку "START FORMAT". Через несколько се­

появятся, как и положено, скрытые системные файлы IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM.

Следует отметить, что использова­ ние данного диска, именно как загру­ зочного, не всегда возможно, видимо, в силу с п е ц и ф и к и конкретных уст­ ройств или BIOS компьютера, но для решения рассматриваемой задачи это не имеет значения После форматиро­ вания USB-носитель определяется в любой системе как локальный жесткий диск. Теперь необходимо записать в его корневой каталог файл autorun.inf, составленный в соответствии с рас­ с м о т р е н н ы м и ранее правилами, и обеспечить наличие на нем необходи­ мых исполняемых файлов.

Обычно в этом файле достаточно трех строк:

[autorun] OPEN=START. EXE ICON=ICO.ICO

Последняя строка, задающая значок диска, очень желательна, поскольку устройство исчезает из списка съемных носителей и появляется в списке локальных дисков, которых в системе может быть несколько, быстро отыскать среди них необходимый пользователю,

о с о б е н н о неискушенному, бывает затруднительно.

После э т о г о з а п у с к п р о г р а м м ы start.exe становится действием ОС над USB - диском, выполняемым по умолча­ нию . Целесообразно, чтобы это была с п е ц и а л ь н о с о з д а н н а я п р о г р а м м а , осуществляющая, например, последо ­ вательный запуск антивирусной про ­ в е р к и и о р и г и н а л ь н о й г р а ф и ч е с к о й оболочки . При н е о б х о д и м о с т и непо ­

средственного доступа к с о д е р ж и м о ­ му д и с к а можно воспользоваться пун­ ктом "Открыть" контекстного меню .

Следует быть готовым к тому, что п р о г р а м м н о е о т к л ю ч е н и е с т а в ш е г о з а г р у з о ч н ы м USB-диска в Windows ХР

у с т р о й с т в а , о с т а е т с я р а з р е ш е н н ы м " г о р я ч е е " о т к л ю ч е н и е Естественно,

с л е д у е т с о б л ю д а т ь э л е м е н т а р н у ю о с т о р о ж н о с т ь , н а п р и м е р , не о т к л ю ­ чать д и с к во время з а п и с и или чтения и н ф о р м а ц и и .

ЛИТЕРАТУРА

1. USB Drive AutoRun.inf Tweaking. —

< h t t p : / / w w w . d a i l y c u p o f t e c h . c o m / usb-drive-autoruninf-tweaking/>.

2. Visual Vision **User's** Forum. Topic: Autorun on USB drive. — <http:// w w w . p a p e r i n i k . c o m / c g i - b i n / e n g / Y a B B . p l ? b o a r d = C D F ; a c t i o n = d i s p l a y ; num=1086937446>.

3.Autorun.inf Maker. — <http:// www.ashzfall.com/products/autorun/>.

4.1 st AutoRun Express — start any program or document when your CD is inserted! —

<http://www.autoruntools.com/express/>.

5.APO USB Autorun. Add autorun to your USB drive. — <http://www.snapfiles.com/ get/usbautorun.html>.

6.BusRunner — AutoRun your USB Drive. — <http://www.programurl.com/ busrunner-autorun-your-usb-drive.htm>.

7.How to Boot From a USB Flash Drive. —

<http://www.bootdisk.com/pendrive.htm>.

От редакции Упоминаемое в статье программное обеспечение для превраще­ ния USB-диска в загрузочный имеется на нашем FTP-сервере по адресу <ftp: ftp. radio.ru/ pub/2007/11/bootusb.zip>.

Редактор — А. Долгий, скриншот — автора