КОНТРОЛЛЕР И СИНТЕЗАТОР
Алексей МАТАНЦЕВ (UA4NAM)
Синтезаторы частоты вызывают в последние годы повышенный интерес у тех, кто самостоятельно создает приемную и передающую технику. Предлагаемый вариант синтезатора и его контроллера рассчитан на использование в любительской УКВ аппаратуре. Коды управляющей программы можно найти на сайге журнала "Радио" в разделе FTP (ftp://212.188.13.179/pub/2001/03/nam).
Контроллер предназначен для управления микросхемой однокристального синтезатора частоты с последовательным интерфейсом типа КФ1015ПЛ4 или импортными моделями с 32-битным словом управления. Он может найти свое применение в аппаратуре связи, в контрольно-измерительных приборах и т. д.
При разработке этого устройства основной упор делался на использование его в любительских радиостанциях, работающих в диапазонах 144... 146 и 430...440 МГц. По сравнению с другими известными конструкциями оно, имея минимальное количество деталей, обладает достаточно широкими возможностями. Отличительной особенностью является также возможность управления синтезатором с помощью пульта ДУ телевизором, использующего импульснокодовую модуляцию инфракрасного сигнала, выполненного на базе ИМС КР1506ХЛ1.
Основные технические характеристики
Программно доступный диапазон, МГц ....... .10,000...999,995
Шаг сетки, кГц ................5-255
Количество ячеек памяти ..........10
Промежуточная частота (ПЧ),
МГц ............. .10,000...989,995
Частота опорного генератора синтезатора, МГц . .10,000...40,95
Задержка при автосканировании, с ....................1...10
Задержка при ускоренном
автосканировании, с ........0,2...2
Ожидание несущей в режиме поиска, с ...................10
Потребляемый ток, мА .......... < 10
Основа контроллера микросхемы DD1 (рис. 1) - микро-ЭВМ семейства MCS51 с внутренним ПЗУАТ89С51 фирмы Atmel. Для энергонезависимого хранения информации применена микросхема DD2 24С02 фирмы Microchip (отечественный аналог-ЭКР1568РР1).
Puc.1
Информация отображается на десятиразрядном жидкокристаллическом индикаторе типа НТ1611 фирмы Holtek.
Для ввода информации используются две независимо работающие подпрограммы: подпрограмма сканирования клавиатуры (3х8) и подпрограмма обработки прерываний от фотоприемника. Пользователь вправе реализовать любой способ либо оба сразу. Соответствие обозначений клавиш, указанных на принципиальной схеме, клавиш ПДУ и их назначение приведены в таблице. При работе с контроллером на расстоянии нажатие клавиш сопровождается звуковым сигналом разной длительности в зависимости от режима.
Порядок работы с контроллером:
1. Ввод частоты. Нажать клавишу F. С помощью цифровых клавиш набрать значение частоты. Окончание набора сопровождается длинным звуковым сигналом, после чего код управления загружается в синтезатор.
2. Ввод номера канала. В контроллере использована стандартная раскладка каналов для диапазона 144... 146 МГц, т.е. с 1-го по 161-й каналы с шагом 12,5 кГц.
Нажать клавишу С. С помощью цифровых клавиш набрать номер канала.
3. Сдвинуть частоту на величину шага сетки. Эта операция осуществляется с помощью клавиш +1 и -1. В режиме работы с каналами инкрементируется или декрементируется номер канала. При удержании соответствующих клавиш ПДУ происходит сканирование со скоростью семь каналов в секунду.
4. Режим "репитер". В режиме "репитер" частота приемника сдвигается на 600 кГц вниз в диапазоне 144... 146 МГц и на 1700 кГц вниз в диапазоне 430...440 МГц. Включение и выключение этого режима осуществляются с помощью клавиши R.
5. Работа на разнесенных частотах. Осуществляется путем запрета записи управляющего слова в ячейку приемника (в синтезатор загружается ранее введенное слово). Для работы на разнесенных частотах необходимо провести следующие операции.
Нажать клавишу F. С помощью цифровых клавиш набрать значение частоты приема. Нажать клавишу Р. Нажать клавишу F. Набрать частоту передачи.
6. Запись в ячейку памяти. В любую из десяти ячеек памяти можно записать частоту, номер канала, частоту или номер канала с атрибутом "репитер". Для записи необходимо нажать клавишу Save и на запрос ввести номер ячейки. Введенное значение сохраняется при отключении питания.
7. Чтение из памяти. Нажать на цифровую клавишу. На табло выведутся номер загружаемой ячейки и ее содержимое.
8. Изменение шага сетки. Ввод нового значения осуществляется после нажатия клавиши Step. Шаг сетки должен быть в пределах от 5 до 255 кГц и без остатка делиться на 5. Значение шага загружается в энергонезависимую память.
9. Автосканирование ячеек памяти. Для автосканирования ячеек памяти необходимо в каждую ячейку записать метки и задать задержку (1...10 с) на каждой ячейке в процессе сканирования. Нажать клавишу L (режим записи меток). С помощью цифровых клавиш последовательно задать номера ячеек. Нажать клавишу IN/D. На запрос программы ввести желаемую задержку в секундах. Для пуска/останова автосканирования использовать клавишу IN/0.
|
ПДУ |
Клавиатура |
Назначение |
|
Ярк.+ |
F |
Набор частоты (10000 кГц-999995 кГц) |
|
Ярк. |
С |
Набор номера канала в диапазоне 2 метра (1-161) |
|
+10 |
HLF |
Верхний предел частоты (при сканировании) |
|
Нас.+ |
Save |
Запись в выбранную ячейку памяти (0-9) |
|
Нас.- |
- |
Не используется |
|
Контр.+ |
- |
Режим репитера (-600 или -1700 кГц) |
|
Вкл. |
IN/D |
Запуск/останов сканирования, задержка |
|
Sery |
Step |
Шаг сканирования (5-255 кГц) |
|
Контр.- |
Р |
Запрет записи кода в ячейку приемника |
|
Прогр.+ |
+1 |
Вверх |
|
Прогр.- |
-1 |
Вниз |
|
->.<- |
L |
Выбор ячеек памяти для автосканирования |
|
Громк.+ |
MF |
Запись значения ПЧ |
|
Громк.- |
EF |
Запись значения опорной частоты |
10. Автосканирование частот. В этом режиме контроллер сканирует заданный диапазон частот, увеличивая значение частоты на величину шага сетки. Достигнув верхнего предела, переходит на нижнюю частоту. Задержка не запрашивается, используется ранее введенное значение.
Нажать клавишу F. Ввести нижний предел частоты. Нажать клавишу HLF. Ввести верхний предел частоты. Для пуска/останова автосканирования использовать клавишу IN/D.
11. Ускоренное автосканирование. С помощью клавиш +1 и -1 (только при включенном автосканировании) увеличивается/уменьшается скорость перебора частот в 5 раз.
12. Автосканирование с поиском. В контроллере предусмотрена возможность поиска несущей в пределах заданного диапазона или на заданных частотах. Процесс сканирования продолжается до тех пор, пока на выводе Р3.4 микро-ЭВМ присутствует высокий уровень. При появлении несущей на этом выводе должен появиться логический 0. Процессор останавливает сканирование и ожидает снятия несущей, после исчезновения которой, если в течение 10с несущая не появилась вновь, сканирование возобновляется. Для сопряжения приемника с процессором рекомендуется применить каскад с открытым коллектором.
13. Изменения значений промежуточной и опорной частот. В контроллере предусмотрена возможность изменения значений ПЧ и опорной частоты непосредственно с помощью клавиатуры или пульта ДУ. При этом синтезируемая частота меньше выводимой на дисплей на величину ПЧ.
Нажать клавишу F. Ввести желаемое значение частоты. Нажать клавишу IN/D. Для записи ПЧ нажать клавишу MF (или EF - для записи опорной частоты). Длинный звуковой сигнал свидетельствует об успешном завершении операции.
Перезапустить процессор (или выключить и включить питание).
На рис. 2 изображена принципиальная схема однопетлевого синтезатора частоты, который может использоваться в качестве гетеродина трансивера на диапазон 2 метра. По отношению к контроллеру синтезатор является объектом управления. Генераторы, управляемые напряжением (ГУНы), выполнены на транзисторах VT2 и VT3, включенных по схеме с ОБ, для приемника и передатчика соответственно. С выходов генераторов сигнал поступает на буферные усилители, собранные на транзисторах VT4 и VT5. Для лучшего согласования входы усилителей подключены к отводам катушек L1 и L2.
Puc.2
На транзисторе VT1 выполнен общий буферный усилитель, выход которого подключен к микросхеме однокристального синтезатора частоты DD1 КФ1015ПЛ4. На вывод 12 микросхемы поступает сигнал опорной частоты, его можно взять с выхода тактового генератора микро-ЭВМ (вывод 19 DD1 на рис. 1). На выводе 15 DD1 присутствует постоянное напряжение, величина которого пропорциональна разности устанавливаемой частоты и действительной частоты ГУНа. Это управляющее напряжение подается через интегрирующую цепочку R10C9 на ГУНы. Так замыкается петля обратной связи. Светодиод VD1, индикатор захвата, гаснет после завершения переходного процесса.
Включение режима "Передача" осуществляется путем перевода в логический нуль уровня напряжения на выводе 1 микросхемы DD2 (замыканием на общий провод).
Катушки L1, L2 - бескаркасные диаметром 5 мм, содержат по пять витков провода ПЭВ-0,8 с отводом от первого (сверху по схеме). Дроссели L3 и L4 намотаны непосредственно на резисторах R25, R27 и содержат по 15 витков провода ПЭВ-0,4.
Настраивают синтезатор с начала в режиме "Прием" в следующем порядке.
На индикаторе следует установить частоту 145,000 МГц. Раздвигая или сжимая витки катушки L1, нужно добиться, чтобы напряжение на конденсаторе С9 было около 3,5 В. Затем проверяют, не выходит ли за допустимые пределы напряжение управления на конденсаторе С9 на краях диапазона. При частоте 144,000 МГц это напряжение должно быть не меньше 1 В, при частоте 146,000 МГц - не больше 7 В. Захват петли ФАПЧ можно контролировать по свечению светодиода VD1.
После этого переключают синтезатор в режим "Передача" и повторяют аналогичные операции, но уже с катушкой L2.
Радио 3/2001, с.62-63.