Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2002

Przedstawiona

w artykule konstrukcja

mo¿e _ w zale¿noœci od

zastosowanego

oprogramowania _

spe³niaæ funkcjê cyfrowej

skali do transceivera

(TRX) lub stacjonarnego

miernika czêstotliwoœci

przydatnego

w amatorskim

laboratorium pomiarowym.

Z

astosowanie mikroprocesora

sprawia, ¿e uk³ad jest niezwykle

prosty i jednoczeœnie nowocze-

sny. Uk³ad sk³ada siê z bloku wy-

œwietlaczy sekwencyjnych, jednostki cen-

tralnej CPU i preskalera z uk³adami US2

i US3. Ca³a koncepcja uk³adu sprowadza

siê do tego, aby zast¹piæ drogi i trudno do-

stêpny specjalistyczny uk³ad scalony s³u¿¹-

cy do odczytu czêstotliwoœci w TRXach,

tanim i ³atwo dostêpnym mikroprocesorem

realizuj¹cym w sposób programowy funk-

cje uk³adu specjalistycznego. Ca³oœæ nale-

¿y jeszcze uzupe³niæ o uk³ad formowania

przebiegu TTL z sygna³u mierzonego, który

bêdzie opisany w nastêpnym numerze Re-

AV. RozdzielczoϾ pomiaru wynosi 1 kHz

dla skali cyfrowej lub 100 Hz dla miernika

stacjonarnego, i jest uzale¿niona od wersji

zastosowanego oprogramowania. Maksy-

malna czêstotliwoœæ wejœciowa jest nie

CYFROWA SKALA CZÊSTOTLIWOŒCI

DO TRANSCEIVERA _

MIKROPROCESOROWY CZÊSTOŒCIOMIERZ

mniejsza ni¿ 40 MHz dla uk³adu US2 serii

LS lub ALS.

Opis dzia³ania

Schemat urz¹dzenia przedstawiono na rys.

1.

Uformowany do poziomu TTL sygna³ wej-

œciowy jest doprowadzany do uk³adu US2,

który realizuje podzia³ czêstotliwoœci przez

16. Dalszy podzia³ (przez 8) nastêpuje

w uk³adzie US3. W konsekwencji uzyskuje-

my podzia³ czêstotliwoœci przez 128. Zasto-

sowanie wstêpnego podzia³u czêstotliwo-

œci mierzonej jest niezbêdne, poniewa¿ licz-

niki T0 i T1 mikroprocesorów serii At89cx051

nie s¹ w stanie zliczaæ impulsów zewnêtrz-

nych o czêstotliwoœciach przekraczaj¹cych

400 kHz. (W notach katalogowych uk³adów

At89cx051 nie ma na ten temat ani s³owa!).

Przy zastosowaniu wstêpnego preskalera

dziel¹cego przez 128 mo¿liwy staje siê wiêc

pomiar czêstotliwoœci do 51,2 MHz, jednak

ze wzglêdu na czêstotliwoœæ graniczn¹ uk³a-

du 74LS93 nale¿y przyj¹æ, ¿e czêstotliwoœæ

graniczna jest nie mniejsza ni¿ 40 MHz, jak

wspomniano na wstêpie artyku³u.

W³aœciwy pomiar czêstotliwoœci nastêpuje

w liczniku T0 znajduj¹cym siê wewn¹trz

mikroprocesora. Wektor obs³ugi przerwa-

nia od tego licznika znajduje siê pod adre-

sem OB hex i jest wykorzystany w sytuacji,

gdy pojemnoœæ samego licznika wynosz¹-

ca 65535 oka¿e siê niewystarczaj¹ca dla zli-

czenia odpowiedniej liczby impulsów. Z sy-

tuacj¹ tak¹ mamy do czynienia w mierniku

stacjonarnym o rozdzielczoœci 100 Hz. Na-

tomiast przy pracy urz¹dzenia jako skali do

TRXa sytuacja taka w praktyce nie wystêpu-

r

Z PRAKTYKI

18

je. Wzorcowy czas bramkowania jest usta-

lany przez licznik T1. Wektor obs³ugi prze-

rwania od tego licznika znajduje siê pod

adresem 1B hex w przestrzeni adresowej

FlashROM mikroprocesora. Procedura ob-

s³ugi przerwania zapewnia odmierzanie do-

k³adnie kalibrowanych odcinków czasu,

w którym nastêpuje zliczanie impulsów przy-

chodz¹cych do licznika T0 oraz obs³ugê

programow¹ funkcji realizowanych przez

urz¹dzenie, takich jak: okreœlenie rozdziel-

czoœci pomiaru 100 Hz lub 1 kHz, zamiana

wartoœci zliczonej w kodzie heksagonalnym

na wartoœæ dziesiêtn¹, zamiana poszczegól-

nych cyfr wartoœci dziesiêtnych na odpo-

wiadaj¹ce im kody wyœwietlaczy LED, oraz

_ wy³¹cznie dla skali cyfrowej _ dodanie

lub odjêcie zaprogramowanej wartoœci p.cz.

od wartoœci zliczonej w zale¿noœci od usta-

wienia prze³¹cznika UP/DOWN, a tak¿e sy-

gnalizacja przekroczenia zakresu pomiaro-

wego w sytuacjach awaryjnych. Po³o¿enie

prze³¹cznika UP/DOWN dla miernika stacjo-

narnego jest bez znaczenia G³ówny pro-

gram zajmuje siê jedynie sekwencyjn¹ ob-

s³ug¹ wyœwietlaczy LED, których anody s¹

sterowane przez mikroprocesor za pomoc¹

tranzystorów T1

÷

T6.

Monta¿ uk³adu

Wykonanie urz¹dzenia rozpoczynamy, jak

zawsze, od zgromadzenia niezbêdnych

podzespo³ów i wykonania p³ytki drukowanej

przedstawionej na rys. 2, montowanej na-

stêpnie wg rys. 3. P³ytka jest tak zaprojek-

towana, aby mo¿na j¹ by³o wykonaæ pisa-

kiem ”do druku”, ale lepiej bêdzie jeœli wyko-

Rys. 1. Mikroprocesorowa skala cyfrowa do TRXa

19

namy j¹ metod¹ fotochemiczn¹ za pomoc¹

powszechnie dostêpnych w handlu odczyn-

ników w aerozolu. Oprócz p³ytki zasadniczej

powinniœmy wykonaæ tak¿e osobn¹ p³ytkê

do monta¿u wyœwietlaczy przedstawion¹

na rys. 4. P³ytka ta przystosowana jest do

monta¿u trzech podwójnych wyœwietlaczy,

typu MAN6610 lub innych o wspólnej ano-

dzie i zgodnych wyprowadzeniach.

W zasadzie p³ytka ta jest przeznaczona je-

dynie do wykorzystania w stacjonarnym

mierniku czêstotliwoœci, gdzie powinien byæ

zapewniony odczyt szeœciu cyfr. W kon-

strukcji skali do TRXa, gdzie zachodzi ko-

niecznoœæ wyœwietlania tylko czterech lub

piêciu cyfr, nale¿y u¿yæ p³ytek, których pro-

jekty s¹ dostêpne w witrynie internetowej au-

tora tego artyku³u. P³ytka drukowana prze-

znaczona do monta¿u wyœwietlacza z od-

czytem czterocyfrowym zawiera pola mon-

ta¿owe dla dwóch wyœwietlaczy podwój-

nych MAN6610, natomiast p³ytka przezna-

czona do monta¿u wyœwietlacza piêciocyfro-

wego zawiera jeszcze dodatkowo, oprócz

dwóch pól dla wyœwietlaczy MAN6610, jed-

no pole do monta¿u pojedynczego wyœwie-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2002

tlacza MAN660. W ostatecznoœci mo¿na

zastosowaæ p³ytkê z rys. 4, rezygnuj¹c

z monta¿u jednego z wyœwietlaczy lub nie

pod³¹czaj¹c anody ostatniego segmentu,

co spowoduje jego wy³¹czenie.

Podczas monta¿u elementów nale¿y po-

s³ugiwaæ siê schematami monta¿owymi

przedstawionymi na rys. 3 i 5. Na pocz¹tku

nale¿y wlutowaæ wszystkie zwory oznaczo-

ne na rysunkach jako ZW. W miejscu mikro-

procesora montujemy podstawkê, w któr¹

potem w³o¿ymy zaprogramowany uk³ad.

W dalszej kolejnoœci montujemy pozosta³e

elementy uk³adu. Teraz przychodzi kolej na

po³¹czenie obydwu p³ytek drukowanych

przewodem odpowiedniej d³ugoœci. Po³¹-

czenie najwygodniej jest wykonaæ jako roz-

³¹czalne, w celu u³atwienia przeprowadze-

nia prób technicznych lub ewentualnego

póŸniejszego serwisowania skali. Przewód

taœmowy lutujemy na sta³e do p³ytki wy-

œwietlaczy, natomiast drugi jego koniec ³¹-

czymy z p³ytk¹ zasadnicz¹ za pomoc¹ mi-

niaturowych wsuwek od ³¹czy terminala.

Teraz przychodzi kolej na uruchomienie ca-

³ej konstrukcji.

Uruchomienie uk³adu

Uruchomienie ca³oœci nale¿y rozpocz¹æ od

zaprogramowania mikroprocesora. W tym

celu nale¿y pos³u¿yæ siê programatorem, np.

opisanym w ReAV nr 7 i 8/2001. Niezbêd-

ny program mo¿emy pobraæ z witryny mie-

siêcznika Radioelektronik http://www.radio-

elektronik.pl lub z witryny autora tego arty-

ku³u http://bc107.republika.pl. W zale¿noœci

od przewidywanego zastosowania pobiera-

my program miernikf.asm i miernikf.hex lub

skalatrx.asm i skalatrx.hex. Je¿eli wykonu-

jemy stacjonarny miernik czêstotliwoœci, to

wystarczy po prostu zapisaæ w uk³adzie

At89c2051 lub 4051 odpowiednio przygoto-

wany przez autora program miernikf.hex,

natomiast przy wykonaniu skali do

TRXa trzeba bêdzie dokonaæ w programie

prostych modyfikacji, jeœli czêstotliwoœæ po-

œrednia naszego urz¹dzenia radiokomunika-

cyjnego jest ró¿na od 9 MHz. Autor przed-

stawia Czytelnikom program przystosowa-

ny do wspó³pracy z aparatur¹ maj¹c¹ p.cz.

9 MHz, np. do filtru kwarcowego PP9A22R.

Warto jednak w tym miejscu zauwa¿yæ, ¿e

skala jest w stanie wspó³pracowaæ z do-

wolnym urz¹dzeniem radiokomunikacyjnym

z przemian¹ czêstotliwoœci, o dowolnej czê-

stotliwoœci poœredniej lub z urz¹dzeniem

o bezpoœredniej przemianie czêstotliwoœci.

Wartoœæ p.cz. wpisana do programu mo¿e

byæ zarówno dodawana, jak i odejmowana

od wartoœci zliczonej przez uk³ad (zliczanie

zarówno ”w górê” jak i ”w dó³”).

Na pocz¹tku nale¿y okreœliæ czêstotliwoœæ

œrodkow¹ filtru zastosowanego w radiostacji.

Je¿eli mamy do czynienia z filtrem fabrycz-

nym, to po prostu odczytujemy tê wartoœæ

z jego obudowy lub odpowiedniego katalo-

gu. Kiedy dysponujemy odbiornikiem lub

transceiverem wyposa¿onym np. w filtr kwar-

cowy drabinkowy w³asnej konstrukcji, to na-

le¿y okreœliæ jego czêstotliwoœæ œrodkow¹

dokonuj¹c odpowiednich pomiarów. Opisa-

nie sposobu wykonania tych pomiarów prze-

kracza ramy tego artyku³u i w zwi¹zku z tym

Czytelnicy powinni zapoznaæ siê z odpo-

wiednimi opisami dostêpnymi w literaturze

krótkofalarskiej. Zmierzon¹ wartoœæ wyra-

¿on¹ w kilohercach zaokr¹glamy do pe³nej

wartoœci odrzucaj¹c cyfry po przecinku, np.

wartoœæ 9000,11 kHz zaokr¹glamy do 9000.

Teraz otrzyman¹ cyfrê zamieniamy na ”he-

ksy” _ 2328 hex. Nastêpnie uzupe³niamy

zerami otrzyman¹ liczbê tak, aby mia³a szeœæ

pozycji _ 002328 hex. Otrzyman¹ teraz cy-

frê szesnastkow¹ podstawiamy do programu

w ten sposób, ¿e dwie najbardziej znacz¹ce

pozycje (w naszym przypadku 00) podsta-

wiamy jako sta³¹ CCC EQU 000H, z kolei

dwie mniej znacz¹ce pozycje (23) podstawia-

Rys. 2. P³ytka drukowana do skali TRXa (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

my jako sta³¹ BBB EQU 023H, najmniej zna-

cz¹ce pozycje cyfry (28) podstawiamy jako

sta³¹ AAA EQU 028H. Je¿eli dysponujemy

urz¹dzeniem radiokomunikacyjnym o bezpo-

œredniej przemianie czêstotliwoœci, to ca³y

program sta³ych w programie upraszcza siê,

poniewa¿ wszêdzie podstawiamy EQU

000H. Je¿eli wynik pomiaru jest wyœwietla-

ny w postaci czterech lub piêciu cyfr, to mo-

¿emy równie¿ usun¹æ z programu te jego li-

nie, które odpowiadaj¹ za sekwencyjne wy-

œwietlenie niewykorzystanych cyfr. Po wyko-

naniu tych wszystkich modyfikacji program

mo¿na skompilowaæ, zlinkowaæ i nastêpnie

zapisaæ w uk³adzie At89c2051 lub 4051. Za-

programowany uk³ad montujemy w pod-

stawkê na p³ytce g³ównej. Je¿eli zastosowa-

ny rezonator kwarcowy bêdzie mia³ czêsto-

tliwoœæ nieco ró¿ni¹c¹ siê od 12 MHz, to

mo¿emy usun¹æ ten b³¹d programowo, zmie-

niaj¹c sta³e dla licznika T1 zadeklarowane

w programie jako HIGH i LOW. W wiêkszo-

œci przypadków jakiekolwiek korekcje nie

bêd¹ jednak potrzebne. Je¿eli programo-

wanie mikroprocesora przebiegnie prawi-

d³owo, a w odwzorowaniu konstrukcji nie

pope³niliœmy ¿adnego b³êdu, to uk³ad bê-

dzie dzia³a³ od razu po w³¹czeniu napiêcia

zasilaj¹cego +5 V. Pozostaje nam jeszcze

odpowiednie pod³¹czenie jednej z kropek

dziesiêtnych przy wyœwietlaczach. W tym

celu katodê odpowiedniej kropki dziesiêtnej

³¹czymy na sta³e z mas¹ uk³adu przez rezy-

stor 150

Ω

.

Uwagi koñcowe

Przedstawiony w artykule uk³ad, jak wszy-

stkie inne uk³ady zaprojektowane przez au-

tora, zosta³ praktycznie zmontowany i prze-

testowany zarówno jako skala czêstotliwo-

œci, jak i stacjonarny miernik czêstotliwo-

œci. W obydwu przypadkach uzyskano sta-

bilne i dok³adne wskazania na wyœwietlaczu.

Aktualizacja stanu wyœwietlaczy w skali cy-

frowej nastêpuje w czasie rzeczywistym,

zapewniaj¹c pe³en komfort obs³ugi aparatu-

ry radiowej. W mierniku czêstotliwoœci aktu-

alizacja nastêpuje z pewnym niewielkim

opóŸnieniem wynikaj¹cym ze znacznie d³u¿-

szego czasu bramkowania, który jest nie-

zbêdny w celu uzyskania rozdzielczoœci

100 Hz. Przy pracy cyfrowej skali ustawia-

my prze³¹cznikiem UP/DOWN tryb pracy

skali. W pozycji UP czêstotliwoœæ zmierzo-

na i zapisana w pamiêci s¹ sumowane.

W przypadku przekroczenia zakresu po-

miarowego od góry (w zasadzie jest to mo¿-

liwoœæ tylko teoretyczna) s¹ wyœwietlane

same górne kreski wyœwietlaczy (zaœwieco-

ne jedynie segmenty A). W pozycji DOWN

od czêstotliwoœci zmierzonej jest odejmowa-

na wartoœæ zapisana w pamiêci. Je¿eli w wy-

niku tej operacji uzyskamy liczbê ujemn¹, to

uk³ad sygnalizuje przekroczenie zakresu

pomiarowego od do³u przez wyœwietlenie

samych dolnych kresek na wyœwietlaczach

(zaœwiecone jedynie segmenty D). W ta-

kiej sytuacji musimy zadbaæ, aby wartoœæ

czêstotliwoœci doprowadzonego do skali

przebiegu by³a wiêksza od wartoœci zapisa-

nej w pamiêci.

Ca³y uk³ad najlepiej umieœciæ w osobnym

metalowym pude³ku, aby unikn¹æ przykrych

niespodzianek spowodowanych wprowa-

dzeniem zak³óceñ do odbioru przez wykona-

n¹ skalê. Bardziej doœwiadczeni elektronicy

i krótkofalowcy mog¹ pokusiæ siê o po³¹-

czenie urz¹dzenia radiokomunikacyjnego

i przedstawionej skali w jedn¹ eleganck¹

ca³oœæ, zawart¹ w tej samej obudowie. Po-

³¹czenie sygna³u wykonujemy przewodem

koncentrycznym miêdzy skal¹ i generatorem

lokalnym VFO. Oczywiœcie obydwa uk³ady

musz¹ byæ ³¹czone za poœrednictwem odpo-

wiedniego stopnia wejœciowego, który za-

pewni dopasowanie impedancji i uformuje

przebieg mo¿liwy do wysterowania uk³adów

TTL. Odpowiednie konstrukcje wzmacniaczy

wejœciowych dla skali cyfrowej i miernika

stacjonarnego zostan¹ opublikowane w na-

stêpnym numerze ReAV.

n

Mariusz Janikowski

r

Z PRAKTYKI

20

Rys. 4. P³ytka drukowana wyœwietlaczy (skala 1:1)

Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2002

NOWE ROZWI¥ZANIA _ UMTS

Polska Telefonia Cyfrowa Sp. z o.o., operator sieci Era, pierwsza w Polsce

i jedna z pierwszych w Europie przeprowadzi³a testowe po³¹czenie wideo-

telefoniczne przy wykorzystaniu UMTS. Pokaz odby³ siê podczas Krajowe-

go Sympozjum Telekomunikacji

,

2002 w Bydgoszczy. PTC kolejny raz za-

prezentowa³a na KST najnowsze rozwi¹zania techniczne wyznaczaj¹c no-

we kierunki w telekomunikacji mobilnej. Pokaz przygotowano we wspó³pra-

cy z firm¹ Alcatel. W Bydgoszczy u¿yto stacji nadawczo-odbiorczych

NodeB – Evolium, natomiast w Poznaniu wykorzystano urz¹dzenia produk-

cji Alcatel Evolium, zainstalowane w testowej sieci 3 G. Do po³¹czenia

obu miast u¿yto sieci transmisyjnej SDH nale¿¹cej do PTC. Pierwsza

w Polsce równoczesna transmisja dŸwiêku i ruchomego obrazu, do której

u¿yto terminali 3G firmy Mitshubishi, jest zapowiedzi¹ mo¿liwoœci UMTS _

systemu, który w niedalekiej przysz³oœci umo¿liwi nowe formy ³¹cznoœci.

(cr)

3G SGSN

RNC

ATM

PSTN/

ISDN

3G

GMSC/VLR

HLR/AUC/

/EIR

KST Bydgoszcz

Instalacja UMTS

Sieæ UMTS Poznañ

Sieæ

Teletransmisyjna

ERA

NodeB

NodeB

NodeB