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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Generador en PIC16F84A y AD9850. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores Los lectores de la revista conocen los generadores de medición en los que el valor de frecuencia requerido se establece mediante un teclado (ver, por ejemplo, el artículo de Piskaev A. “Frequency meter-generator-clock” en “Radio”, 2002, n.° .7, págs.31, 32). Como regla general, estos dispositivos están fabricados con un microcontrolador, el rango de frecuencias generadas está limitado a varios megahercios y es imposible obtener un valor de frecuencia exacto. El generador descrito en el artículo también contiene un microcontrolador, pero se utiliza únicamente para controlar un microcircuito especializado: el sintetizador de frecuencia AD9850. El uso de este microcircuito hizo posible ampliar el rango de frecuencias generadas desde fracciones de hercio hasta 60 MHz, dentro de los cuales es posible obtener cualquier valor de frecuencia con una precisión de 1 Hz. El generador propuesto se basa en el chip AD9850 de Analog Devices, que es un sintetizador de frecuencia DDS (Direct Digital Synthesis) completo con un comparador incorporado. Estos sintetizadores son únicos en su precisión y prácticamente no están sujetos a variaciones de temperatura ni al envejecimiento (el único elemento que tiene la inestabilidad característica de los dispositivos analógicos es el convertidor de digital a analógico). Debido a las altas características técnicas de los sintetizadores DDS, recientemente han estado reemplazando a los sintetizadores de frecuencia analógica convencionales. Su principal ventaja es la muy alta resolución de frecuencia y fase, que se controla digitalmente. La interfaz digital permite una fácil implementación del control del microcontrolador. Una descripción más detallada de los principios de la síntesis directa de frecuencia digital se puede encontrar, por ejemplo, en [1]. El diagrama de bloques del sintetizador AD9850 se muestra en la Figura 1.
Su base es un acumulador de fase, que genera el código de fase instantáneo de la señal de salida. Este código se convierte en un valor digital de una señal de onda sinusoidal, que se convierte a analógica mediante un DAC y se filtra. El comparador le permite obtener una señal de salida rectangular. Su frecuencia fout (en hercios) está determinada por la fórmula fout = Δfin/232, donde fin es la frecuencia del reloj, Hz; Δ - valor del código de frecuencia de 32 bits. El valor máximo de fout no puede exceder la mitad de la frecuencia del reloj. Especificaciones clave de AD9850 (con voltaje de suministro de 5 V)
Para descargar datos, el chip AD9850 proporciona interfaces paralelas y seriales. En el último caso, los datos (una palabra de 40 bits) se ingresan a través de su entrada D7. Cada bit de datos va acompañado de un impulso de polaridad positiva en la entrada de reloj W_CLK. Después de cargar la palabra de control mediante un pulso de polaridad positiva en la entrada FQ_UD, los parámetros de generación se reemplazan por otros nuevos. La asignación de los bits de la palabra de control se da en la tabla. 1.
El diagrama esquemático del generador se muestra en la Fig. 2. El sintetizador DD2 está controlado por el microcontrolador DD1.
Sondea el teclado SB1-SB16, muestra información en el indicador LCD HG1, calcula el valor del código de frecuencia y lo transmite a través de la interfaz en serie al sintetizador DD2. El emisor de sonido HA1 sirve para confirmar la pulsación de las teclas del teclado. El chip AD9850 (DD2) se utiliza en una conexión estándar [2]. El filtro Z1 se enciende en la salida de su DAC. Después del filtro, se suministra una señal sinusoidal al zócalo XW2 y a la entrada del comparador del chip DD2 (pin 16). Desde la salida de este último se suministra una señal rectangular al conector XW1. El oscilador de cuarzo G1 se utiliza como generador de reloj para DDS. La resistencia recortadora R7 ajusta el contraste de la imagen en el indicador HG1. Después de restablecer el microcontrolador, el indicador LCD HG1 se configura para el modo de intercambio de bus de 4 bits, lo cual es necesario para reducir la cantidad de líneas de entrada/salida requeridas para registrar información. El generador se controla mediante un teclado que consta de botones SB1-SB16. Dado que todas las líneas de entrada del puerto B están conectadas a la fuente de alimentación a través de resistencias, no hay necesidad de resistencias externas para conectar los puertos RB4-RB7 a la línea de alimentación. Las resistencias R3-R6 protegen las salidas del microcontrolador contra sobrecargas cuando se presionan accidentalmente varios botones al mismo tiempo. La frecuencia requerida se establece desde el teclado. Para hacer esto, haga clic en los botones con los números correspondientes, ingrese el valor deseado (en hercios) y presione el botón “*”. Si la frecuencia no excede el máximo permitido aparece por un corto tiempo en el indicador el mensaje “OK” y el generador entra en modo de operación, y si lo excede aparece el mensaje “Error”. En este caso, debe presionar el botón "C" ("Restablecer") y volver a ingresar el valor correcto. Hacen lo mismo si hay un error durante el proceso de entrada de frecuencia. Al presionar este botón dos veces, el dispositivo se pone en modo de funcionamiento con el valor de frecuencia previamente configurado. En el modo de funcionamiento, el símbolo de asterisco parpadea en el extremo derecho del indicador. Si el valor de frecuencia actual se ingresa desde una unidad de control externa (por ejemplo, desde una computadora), para volver a la frecuencia que se muestra en el indicador, simplemente presione el botón "*". Los botones "U" (Arriba - arriba) y "D" (Abajo - abajo) le permiten cambiar paso a paso la frecuencia de salida del generador, aumentando o disminuyendo respectivamente el valor decimal en uno. El lugar decimal requerido se selecciona moviendo el cursor usando los botones "L" (Izquierda - izquierda) y "R" (Derecha - derecha). Cuando presiona el botón "*", el valor de la frecuencia y la posición del cursor se guardan en la memoria no volátil del microcontrolador, de modo que la próxima vez que se encienda la alimentación, el modo de funcionamiento interrumpido se restablece automáticamente. Dado que las capacidades informáticas del microcontrolador son limitadas, la frecuencia de salida se establece con una precisión de aproximadamente 1 Hz, que es suficiente en la mayoría de los casos. Para aprovechar plenamente las capacidades del sintetizador, se puede controlar mediante una PC. Para ello, es necesario modificar el generador añadiendo una unidad, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 3. El PC (u otro dispositivo de control) está conectado al conector XS1. Cuando el nivel lógico en las entradas de dirección A es bajo, los multiplexores del chip DD3 conectan las entradas de control del sintetizador al microcontrolador DD1, y cuando el nivel lógico es alto, a un dispositivo externo. Las señales de control se suministran a través del contacto "ENABLE" del conector XS1. La resistencia R19 proporciona un nivel lógico bajo en las entradas de dirección de DD3 cuando el dispositivo de control no está conectado.
El generador se ensambla y prueba en una placa de pruebas. Si no puede comprar una placa para la carcasa SSOP del chip DD2, puede utilizar trozos cortos (de 10...15 mm de largo) de alambre estañado con un diámetro de 0,2 mm para conectar sus pines a las almohadillas correspondientes. Los pines 1,2,5,10,19, 24, 26,27, 28 están conectados al cable común con un segmento más largo. Indicador LCD HG1 - ITM1601 (línea única de 16 caracteres con controlador incorporado). HA1 es cualquier emisor de sonido piezoeléctrico con un generador incorporado, diseñado para un voltaje de 5 V. Como generador de reloj (G1), se puede utilizar un microconjunto de un oscilador de cuarzo con una frecuencia de hasta 125 MHz, está permitido utilizar una unidad similar con estabilización de cuarzo y sobre elementos discretos. El programa de control del microcontrolador depende de la frecuencia del generador de reloj. "Firmware" para los valores más comunes Los códigos de programa para un generador con una frecuencia de 32 MHz se dan en la Tabla. 2.
Al programar el microcontrolador, los siguientes valores de bits se establecen en la palabra de configuración: tipo de oscilador (OSC) - RC, temporizador de vigilancia (WDT) - deshabilitado, retardo después del encendido (PWRTE) - habilitado. Literatura
Autor: S.Kuleshov, Kurgan
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