Розробка програми управління

   Рисунок 1.2 - Тимчасові діаграми, характеризуючи роботу генератора

     

     

     Рисунок 1.3 - Принципова схема блоку живлення 
 

 

      2 Опис пристрою

     Первинним завданням розробки схеми генератора з використанням синтезатора частоти, є розробка його структурної схеми.

     Структурна схема генератора складається з 5 блоків:

     Основний  блок – блок мікроконтролера,  який призначений  для управління роботою  всього пристрою.

       Мікроконтролер керує роботою синтезатора частоти і  блока індикатора.

       Наступний блок – це блок індикатора, який  дозволяє відтворювати частоти, які генерує синтезатор.

       Блок  керування  дозволяє керувати роботою мікроконтролера і за допомогою клавіатури задавати частоти синтезатору.

     Блок  тактового генератора  призначений для синхронізації роботи синтезатора.

     Блок  сінтезатору служить джерелом стабільних коливань в генераторах сигналів, в яких потрібно налаштування на різні частоти в широкому діапазоні і висока стабільність вибраної частоти.

     Структурна  схема пристрою представлена на рисунку 2.1:  
 
 
 
 
 
 

 

            Рисунок 2.1 – Структурна схема пристрою 

 

       3 Розробка алгоритму  роботи 

      3.1 Опис елементної  бази

     Пропонований  генератор виконаний  на базі мікросхеми AD9850 фірми Analog Devices, що є повний DDS (Direct Digital Synthesis) синтезатор частоти з вбудованим компаратором. Такі синтезатори унікальні своєю точністю, практично не схильні до температурного дрейфу і старіння (єдиним елементом, який володіє властивою аналоговим пристроям нестабільністю, є цифроаналоговий перетворювач). Завдяки високим технічним характеристикам DDS синтезатори останнім часом витісняють звичайні аналогові синтезатори частоти. Їх основна перевага - дуже високий дозвіл по частоті і фазі, управління якими здійснюється в цифровому вигляді. Цифровий інтерфейс дозволяє легко реалізувати мікроконтроллерноє управління.  

     

     Рисунок 3.1 - Структурна схема синтезатора Ad9850

     

     Структурна  схема синтезатора  AD9850 зображена на рисунку 3.1. Його основа - акумулятор фази, що формує код миттєвої фази вихідного сигналу. Цей код перетвориться в цифрове значення синусоїдального сигналу, який з допомогою ЦАП перетворюється на аналоговий і піддається фільтрації. Компаратор дозволяє отримати вихідний сигнал прямокутної форми. Його частота fout (у герцах) визначається формулою fout = Afin/232, де fin - тактова частота, Гц; А - 32-бітове значення коди частоти. Максимальне значення f не може перевершувати половини тактової частоти.

     Основні технічні характеристики AD9850 (при напрузі живлення 5В):

     Частота тактового генератора                              1.125

     Максимальний споживаний струм (при fin=125 МГц),            95

     Число розрядів ЦАП                                           10

     Максимальний  вихідний струм ЦАП (при  Rset=3,9 ком),       10,24

     Максимальна інтегральна нелінійність ЦАП, МЗР             1

     Напруга на виході компаратора, (В):

     Мінімальне високого рівня                                    4,8

     максимальне низького рівня                                  0,4

     Для завантаження даних  в мікросхемі AD9850 передбачені паралельний і послідовний інтерфейси. У останньому випадку дані (слово завдовжки 40 битий) вводять через її вхід D7. Кожен біт даних супроводжують імпульсом позитивної полярності на вході синхронізації W_clk. Після завантаження слова, що керує, по імпульсу позитивної полярності на вході FQJJD відбувається заміна параметрів генерації новими.

     Серія PIC16F84 підходить для широкого спектру додатків від схем високошвидкісного управління автомобільними і електричними двигунами до економічних видалених приймачів, демонструючих приладів і зв'язних процесорів. Наявність ПЗП дозволяє підстроювати параметри в прикладних програмах (коди передавача, швидкості двигуна, частоти приймача і так далі).

     Малі  розміри корпусів, як для звичайного, так і для поверхневого монтажу, робить цю серію  мікроконтролерів придатною  для портативних застосувань. Наприклад, таймери, заміна жорсткої логіки у великих системах, співпроцесори.

     Огляд характеристик:

      - тільки 35 простих  команд;

      - всі команди виконуються  за один цикл(400ns), окрім команд переходу - 2 цикли;

      - робоча частота  0 Гц ... 10 Мгц (min 400 нс цикл команди)

      - 14 - бітові команди;

      - 8 - бітові дані;

     - 36 х 8 регістрів  загального використання;

      - 15 спеціальних апаратних  регістрів SFR;

      - 64 x 8 електрично  перепрограммируемой EEPROM пам'яті для даних;

      - вісьмирівневий апаратний стек;

     

      - пряма, непряма  і відносна адресація  даних і команд;

      - чотири джерела  переривання:

       - зовнішній вхід INT

       - переповнювання таймера RTCC

       - переривання при зміні сигналів на лініях порту B

     

       - по завершенню запису даних в пам'ять EEPROM

     Мікросхема  мікроконтролера  PIC16F84A зображена на рисунку 3.3.

     

     Рисунок 3.3 - Мікросхема мікроконтролера PIC16F84А

     Технічні  характеристики мікроконтролера  PIC16F84A надано в таблиці 3.1

     Таблиця 3.1 – Технічні характеристики мікроконтролера  PIC16F84A

     Індикатор забражен на рисунку 3.4.

     

     Рисунок 3.4 - Алфавітно-цифровий РК модуль ITM-1601A 

     Основні характеристики світлодіодної матриці надано в таблиці 3.2

     Таблиця 3.2 – Основні характеристики світлодіодної матриці 

     

     

     Резистори металеваліночні постійні потужністю 0,125 Вт

     Конденсатори  керамічні, максимальна  напруга 63 В

 

       3.2 Опис принципової   електричної схеми  пристрою 

     Принципова  схема генератора зображена У графічній частині. Керує синтезатором DD2 мікроконтролер DD1. Він опитує клавіатуру Sb1-sb16, виводить інформацію на ЖК індикатор HG1, обчислює значення коди частоти і передає його по послідовному інтерфейсу в синтезатор DD2. Звуковипромінювач НA1 служить для підтвердження натиснення кнопок клавіатури. Мікросхема Ad9850 (Dd2) використана в стандартному включенні. На виході її Цапа включений фільтр Z1. Після фільтру сигнал синусоїдальної форми подається на гніздо XW2 і на вхід компаратора мікросхеми DD2 (вивід 16). З виходу останнього сигнал прямокутної форми поступає на гніздо XW1. Як тактовий генератор для DD3 застосований кварцевий генератор G1. Подстроєчним резистором R7 регулюють контрастність зображення на індикаторі HG1.

       Після скидання  мікроконтролера  проводиться настроювання  ЖК індикатора  HG1 на режим обміну по шині 4 бита, що необхідне для зменшення числа ліній введення/виводу, потрібних для запису інформації.

     Управляють  генератором за допомогою  клавіатури, що складається з кнопок Sb1-sb16. Оскільки всі лінії порту В, що є вхідними, підключені до джерела живлення через резистори, необхідності в зовнішніх резисторах, що "підтягають" порти RB4 -RB7 до лінії живлення, немає. Резистори R3-R6 захищають виходи мікроконтролера від перевантаження при випадковому натисненні декількох кнопок одночасно.

     

       Необхідну частоту встановлюють з клавіатури. Для цього, натискаючи на кнопки з відповідними цифрами, вводять потрібне значення (у герцах) і натискають кнопку "*". Якщо частота не перевищує максимально допустимої, на індикаторі на короткий час з'являється повідомлення "ОК" і генератор переходить в робочий режим, а якщо перевищує, - повідомлення "Error". В цьому випадку потрібно натиснути кнопку "С" ("Скидання") і наново набрати правильне значення. Так само поступають і при помилці в процесі введення частоти. Двократне натиснення цієї кнопки переводить прилад в робочий режим зі встановленим раніше значенням частоти.

     У робочому режимі в крайньому правому знакомісці індикатора мигає символ зірочки. Якщо поточне значення частоти введене із зовнішнього блоку управління (наприклад, з комп'ютера), то щоб повернутися до частоти, що відображається на індикаторі, досить натиснути кнопку "*".

     

       Кнопки "U" (Up - вгору) і "D" (Down - вниз) дозволяють ступінчасто змінювати вихідну частоту генератора, відповідно збільшуючи або зменшуючи значення десяткового розряду на одиницю. Необхідний десятковий розряд вибирають, переміщаючи курсор кнопками "L" (Left - вліво) і "R" (Right - управо).