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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Générateur sur PIC16F84A et AD9850. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs Les générateurs de mesure, dans lesquels la valeur de fréquence requise est définie à l'aide du clavier, sont connus des lecteurs de la revue (voir, par exemple, l'article de A. Piskaev "Frequency meter-generator-clock" dans Radio, 2002, n ° 7 , p. 31, 32). En règle générale, ces dispositifs sont fabriqués sur un microcontrôleur, la gamme de fréquences générées est limitée à plusieurs mégahertz et il est impossible d'obtenir une valeur de fréquence précise. Le générateur décrit dans l'article contient également un microcontrôleur, mais il n'est utilisé que pour contrôler un microcircuit spécialisé - le synthétiseur de fréquence AD9850. L'utilisation de ce microcircuit a permis d'étendre la gamme de fréquences générées de fractions de hertz à 60 MHz, dans laquelle toute valeur de fréquence peut être obtenue avec une précision de 1 Hz. L'oscillateur proposé est basé sur la puce AD9850 d'Analog Devices, qui est un synthétiseur de fréquence DDS (Direct Digital Synthesis) complet avec un comparateur intégré. Ces synthétiseurs sont uniques dans leur précision, ne sont pratiquement pas sujets à la dérive de température et au vieillissement (le seul élément présentant une instabilité inhérente aux appareils analogiques est un convertisseur numérique-analogique). En raison des caractéristiques techniques élevées des synthétiseurs DDS, ils ont récemment remplacé les synthétiseurs de fréquence analogiques conventionnels. Leur principal avantage est la très haute résolution en fréquence et en phase, qui sont contrôlées numériquement. L'interface numérique facilite la réalisation du contrôle du microcontrôleur. Une description plus détaillée des principes de la synthèse numérique directe de fréquence peut être trouvée, par exemple, dans [1]. Le schéma fonctionnel du synthétiseur AD9850 est illustré à la figure 1.
Sa base est l'accumulateur de phase qui forme le code de la phase instantanée du signal de sortie. Ce code est converti en une valeur numérique d'un signal sinusoïdal, qui est converti en analogique à l'aide d'un DAC et filtré. Le comparateur produit un signal de sortie à onde carrée. Sa fréquence fout (en hertz) est déterminée par la formule fout = Δfin/232, où fin est la fréquence d'horloge, Hz ; Δ - valeur de code de fréquence 32 bits. La valeur maximale de fout ne peut pas dépasser la moitié de la fréquence d'horloge. Spécifications clés de l'AD9850 (à une tension d'alimentation de 5 V)
L'AD9850 fournit des interfaces parallèles et série pour le téléchargement de données. Dans ce dernier cas, des données (un mot de 40 bits) sont entrées par son entrée D7. Chaque bit de données est accompagné d'une impulsion de polarité positive à l'entrée d'horloge W_CLK. Après chargement du mot de contrôle par une impulsion de polarité positive à l'entrée FQ_UD, les paramètres de génération sont remplacés par de nouveaux. L'affectation des bits du mot de contrôle est donnée dans le tableau. 1.
Le schéma de principe du générateur est illustré à la fig. 2. Gère le synthétiseur DD2 microcontrôleur DD1.
Il interroge le clavier SB1-SB16, affiche des informations sur l'indicateur LCD HG1, calcule la valeur du code de fréquence et la transmet via une interface série au synthétiseur DD2. L'émetteur de son HA1 sert à confirmer l'appui sur les touches du clavier. La puce AD9850 (DD2) est utilisée dans l'inclusion standard [2]. En sortie de son DAC, le filtre Z1 est activé. Après le filtre, un signal sinusoïdal est envoyé à la prise XW2 et à l'entrée du comparateur de la puce DD2 (broche 16). A partir de la sortie de ce dernier, un signal rectangulaire est envoyé à la prise XW1. L'oscillateur à cristal G1 est utilisé comme générateur d'horloge pour DDS. La résistance ajustable R7 ajuste le contraste de l'image sur l'indicateur HG1. Après la réinitialisation du microcontrôleur, l'indicateur LCD HG1 est réglé sur le mode d'échange de bus 4 bits, ce qui est nécessaire pour réduire le nombre de lignes d'E / S nécessaires pour écrire des informations. Le générateur est contrôlé à l'aide d'un clavier composé de boutons SB1-SB16. Étant donné que toutes les lignes d'entrée du port B sont connectées à l'alimentation via des résistances, il n'est pas nécessaire que des résistances externes "montent" les ports RB4-RB7 vers la ligne d'alimentation. Les résistances R3-R6 protègent les sorties du microcontrôleur contre les surcharges lorsque plusieurs boutons sont accidentellement pressés en même temps. La fréquence requise est réglée à partir du clavier. Pour ce faire, en appuyant sur les boutons avec les chiffres correspondants, entrez la valeur souhaitée (en hertz) et appuyez sur le bouton "*". Si la fréquence ne dépasse pas le maximum autorisé, le message "OK" apparaît sur l'indicateur pendant un court instant et le générateur passe en mode de fonctionnement, et si elle dépasse, le message "Erreur" apparaît. Dans ce cas, vous devez appuyer sur le bouton "C" ("Réinitialiser") et retaper la valeur correcte. La même chose est faite en cas d'erreur dans le processus d'entrée de la fréquence. Appuyez deux fois sur ce bouton pour mettre l'appareil en mode de fonctionnement avec la valeur de fréquence précédemment réglée. En mode de fonctionnement, un astérisque clignote dans la familiarité la plus à droite de l'indicateur. Si la valeur de fréquence actuelle est entrée depuis une unité de contrôle externe (par exemple, depuis un ordinateur), alors pour revenir à la fréquence affichée sur l'indicateur, il suffit d'appuyer sur le bouton "*". Les boutons "U" (Up - up) et "D" (Down - down) vous permettent de changer pas à pas la fréquence de sortie du générateur, respectivement en augmentant ou en diminuant la valeur de la décimale de un. La décimale souhaitée est sélectionnée en déplaçant le curseur avec les boutons "L" (gauche - gauche) et "R" (droite - droite). Lorsque le bouton "*" est enfoncé, la valeur de fréquence et la position du curseur sont stockées dans la mémoire non volatile du microcontrôleur, de sorte que le mode de fonctionnement interrompu est automatiquement restauré à la prochaine mise sous tension. Les capacités de calcul du microcontrôleur étant limitées, la valeur de la fréquence de sortie est définie avec une précision d'environ 1 Hz, ce qui est suffisant dans la plupart des cas. Pour exploiter pleinement les possibilités du synthétiseur, il peut être contrôlé à l'aide d'un PC. Pour ce faire, le générateur doit être modifié en le complétant par un nœud dont le schéma est illustré à la Fig. 3. Le PC (ou autre dispositif de contrôle) est connecté à la prise XS1. A un niveau logique bas sur les entrées d'adresse A, les multiplexeurs de la puce DD3 relient les entrées de commande du synthétiseur au microcontrôleur DD1, et à un niveau logique haut, à un dispositif externe. Les signaux de commande sont reçus via le contact "ENABLE" de la prise XS1. La résistance R19 fournit un niveau logique bas aux entrées d'adresse DD3 lorsque le dispositif de commande n'est pas connecté.
Le générateur est assemblé et testé sur une planche à pain. S'il n'est pas possible d'acheter une carte pour le package SSOP pour le microcircuit DD2, vous pouvez utiliser des morceaux courts (10 ... 15 mm de long) de fil étamé d'un diamètre de 0,2 mm pour connecter ses sorties aux plots correspondants. Les conclusions 1,2,5,10,19, 24, 26,27, 28, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX sont reliées à un fil commun avec un segment de plus grande longueur. Indicateur LCD HG1 - ITM1601 (une ligne à 16 caractères avec contrôleur intégré). HA1 - tout émetteur de son piézoélectrique avec générateur intégré, conçu pour une tension de 5 V. En tant que générateur d'horloge (G1), vous pouvez utiliser un micro-assemblage d'un oscillateur à quartz pour une fréquence allant jusqu'à 125 MHz, il est permis d'utiliser une unité similaire avec stabilisation au quartz et sur des éléments discrets. Le programme de commande du microcontrôleur dépend de la fréquence du générateur d'horloge. "Firmware" pour les valeurs les plus courantes Les codes de programme pour un générateur avec une fréquence de 32 MHz sont donnés dans le tableau. 2.
Lors de la programmation du microcontrôleur, les valeurs de bit suivantes sont définies dans le mot de configuration : type d'oscillateur (OSC) - RC, temporisateur de chien de garde (WDT) - désactivé, délai après mise sous tension (PWRTE) - activé. littérature
Auteur: S.Kuleshov, Kurgan
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