Генератор на PIC16F84A и AD9850. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Измерительные генераторы, в которых требуемое значение частоты устанавливают с помощью клавиатуры, читателям журнала известны (см., например, статью Пискаева А. "Частотомер-генератор-часы" в "Радио", 2002, № 7, с. 31, 32). Как правило, эти приборы выполнены на микроконтроллере, диапазон генерируемых частот ограничен несколькими мегагерцами, а получение точного значения частоты невозможно. Описываемый в статье генератор тоже содержит микроконтроллер, но использован он только для управления специализированной микросхемой - синтезатором частоты AD9850. Применение этой микросхемы позволило расширить диапазон генерируемых частот от долей герца до 60 МГц, в пределах которого можно получить любое значение частоты с точностью 1 Гц.

Предлагаемый генератор выполнен на базе микросхемы AD9850 фирмы Analog Devices, представляющей собой полный DDS (Direct Digital Synthesis) синтезатор частоты с встроенным компаратором. Такие синтезаторы уникальны своей точностью, практически не подвержены температурному дрейфу и старению (единственным элементом, который обладает свойственной аналоговым устройствам нестабильностью, является цифроаналоговый преобразователь). Благодаря высоким техническим характеристикам DDS синтезаторы в последнее время вытесняют обычные аналоговые синтезаторы частоты. Их основное преимущество - очень высокое разрешение по частоте и фазе, управление которыми осуществляется в цифровом виде. Цифровой интерфейс позволяет легко реализовать микроконтроллерное управление. С более подробным описанием принципов прямого цифрового синтеза частоты можно познакомиться, например, в [1].

Структурная схема синтезатора AD9850 изображена на рис, 1.

(нажмите для увеличения)

Его основа - аккумулятор фазы, формирующий код мгновенной фазы выходного сигнала. Этот код преобразуется в цифровое значение синусоидального сигнала, который с помощью ЦАП превращается в аналоговый и подвергается фильтрации. Компаратор позволяет получить выходной сигнал прямоугольной формы. Его частота fout (в герцах) определяется формулой fout = Δfin/232, где fin - тактовая частота, Гц; Δ - 32-битное значение кода частоты. Максимальное значение fout не может превосходить половины тактовой частоты.

Основные технические характеристики AD9850 (при напряжении питания 5 В)

• Частота тактового генератора, МГц......1...125
• Максимальный потребляемый ток (при fin = 125 МГц), мА......96
• Число разрядов ЦАП......10
• Максимальный выходной ток ЦАП (при Rset = 3,9кОм), мА ...10,24
• Максимальная интегральная нелинейность ЦАП, МЗР......1
• Напряжение на выходе компаратора, В:
• минимальное высокого уровня ...4,8
• максимальное низкого уровня ...0,4

Для загрузки данных в микросхеме AD9850 предусмотрены параллельный и последовательный интерфейсы. В последнем случае данные (слово длиной 40 бит) вводят через ее вход D7. Каждый бит данных сопровождают импульсом положительной полярности на входе синхронизации W_CLK. После загрузки управляющего слова по импульсу положительной полярности на входе FQ_UD происходит замена параметров генерации новыми. Назначение битов управляющего слова приведено в табл. 1.

Принципиальная схема генератора изображена на рис. 2. Управляет синтезатором DD2 микроконтроллер DD1.

(нажмите для увеличения)

Он опрашивает клавиатуру SB1-SB16, выводит информацию на ЖК индикатор HG1, вычисляет значение кода частоты и передает его по последовательному интерфейсу в синтезатор DD2. Звукоизлучатель НА1 служит для подтверждения нажатия кнопок клавиатуры. Микросхема AD9850 (DD2) использована в стандартном включении [2]. На выходе ее ЦАПа включен фильтр Z1. После фильтра сигнал синусоидальной формы подается на гнездо XW2 и на вход компаратора микросхемы DD2 (вывод 16). С выхода последнего сигнал прямоугольной формы поступает на гнездо XW1. В качестве тактового генератора для DDS применен кварцевый генератор G1. Подстроечным резистором R7 регулируют контрастность изображения на индикаторе HG1.

После сброса микроконтроллера производится настройка ЖК индикатора HG1 на режим обмена по шине 4 бита, что необходимо для уменьшения числа линий ввода/вывода, требуемых для записи информации.

Управляют генератором с помощью клавиатуры, состоящей из кнопок SB1-SB16. Поскольку все линии порта В, являющиеся входными, подключены к источнику питания через резисторы, необходимости во внешних резисторах, "подтягивающих" порты RB4-RB7 к линии питания, нет. Резисторы R3-R6 защищают выходы микроконтроллера от перегрузки при случайном нажатии нескольких кнопок одновременно.

Требуемую частоту устанавливают с клавиатуры. Для этого, нажимая на кнопки с соответствующими цифрами, вводят нужное значение (в герцах) и нажимают кнопку "*". Если частота не превышает максимально допустимой, на индикаторе на короткое время появляется сообщение "ОК" и генератор переходит в рабочий режим, а если превышает, - сообщение "Error". В этом случае нужно нажать кнопку "С" ("Сброс") и заново набрать правильное значение. Точно так же поступают и при ошибке в процессе ввода частоты. Двукратное нажатие этой кнопки переводит прибор в рабочий режим с установленным ранее значением частоты.

В рабочем режиме в крайнем правом знакоместе индикатора мигает символ звездочки. Если текущее значение частоты введено с внешнего блока управления (например, с компьютера), то чтобы вернуться к частоте, отображаемой на индикаторе, достаточно нажать кнопку "*".

Кнопки "U" (Up - вверх) и "D" (Down - вниз) позволяют ступенчато изменять выходную частоту генератора, соответственно увеличивая или уменьшая значение десятичного разряда на единицу. Требуемый десятичный разряд выбирают, перемещая курсор кнопками "L" (Left - влево) и "R" (Right - вправо).

При нажатии кнопки "*" значение частоты и позиция курсора сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера, благодаря чему при следующем включении питания прерванный режим работы автоматически восстанавливается.

Поскольку вычислительные способности микроконтроллера ограничены, значение выходной частоты выставляется с точностью около 1 Гц, что достаточно для большинства случаев. Чтобы в полной мере реализовать возможности синтезатора, им можно управлять с помощью ПК. Для этого генератор необходимо доработать, дополнив его узлом, схема которого показана на рис. 3. ПК (или иное управляющее устройство) подключают к розетке XS1. При низком логическом уровне на адресных входах А мультиплексоры микросхемы DD3 подключают входы управления синтезатором к микроконтроллеру DD1, а при высоком - к внешнему устройству. Сигналы управления поступают через контакт "ENABLE" розетки XS1. Резистор R19 обеспечивает низкий логический уровень на адресных входах DD3 при неподключенном устройстве управления.

Генератор собран и испытан на макетной плате. Если не удастся приобрести плату под корпус SSOP для микросхемы DD2, можно использовать для подключения ее выводов к соответствующим контактным площадкам короткие (длиной 10...15 мм) отрезки луженого провода диаметром 0,2 мм. Выводы 1,2,5,10,19, 24, 26,27, 28 соединяют с общим проводом одним отрезком большей длины.

ЖК индикатор HG1 - ITM1601 (16-символьный однострочный с встроенным контроллером). НА1 -любой пьезоэлектрический излучатель звука с встроенным генератором, рассчитанный на напряжение 5 В. В качестве тактового генератора (G1) можно использовать микросборку кварцевого генератора на частоту до 125 МГц, допустимо применение подобного узла с кварцевой стабилизацией и на дискретных элементах.

Управляющая программа микроконтроллера зависит от частоты тактового генератора.

"Прошивки" для наиболее распространенных значений

Коды программы для генератора с частотой 32 МГц приведены в табл. 2.

(нажмите для увеличения)

При программировании микроконтроллера в конфигурационном слове устанавливают следующие значения битов: тип генератора (OSC) - RC, сторожевой таймер (WDT) - выключен, задержка после включения питания (PWRTE) - разрешена.

Литература

1. Ридико Л. DDS: прямой цифровой синтез частоты. - Компоненты и технологии, 2001, № 7, с. 50-54.
2. AD9850, Complete DDS Synthesizer. - <analog.com>.

Автор: С.Кулешов, г.Курган

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Продолжительное нахождение в невесомости раздувает мозг 17.06.2023 Длительное пребывание в космосе в условиях невесомости может вызывать расширение желудочков головного мозга, а их восстановление до обычного размера занимает около трех лет после возвращения на Землю. Это интересное открытие было сделано исследователями из Университета Флориды, которые изучали влияние космических полетов на структуру мозга астронавтов, пребывавших на Международной космической станции (МКС). Внутри нашего мозга находятся полости, называемые желудочками, и они заполнены спинномозговой жидкостью. Эта жидкость выполняет важные функции, обеспечивая питание и защиту нервной ткани, а также удаляя отходы обмена веществ. Однако, длительное пребывание в космической среде с нулевой гравитацией приводит к изменениям в этой системе. Желудочки мозга адаптируются к невесомости и начинают расширяться. Когда астронавты возвращаются на Землю, требуется продолжительное время для того, чтобы эти желудочки восстановили свои обычные размеры. Исследование проводилось на 30 астронавтах, включающих в себя различные группы по длительности космических полетов. В результате изучения астронавтов, проводивших на МКС примерно две недели, было обнаружено, что размеры желудочков практически не изменились. Однако, при полугодовых и годовых миссиях размеры желудочков значительно увеличивались. Интересно, что не было заметных различий между участниками полугодовых и годовых полетов, что указывает на замедление процесса расширения желудочков со временем. Также было выяснено, что предыдущий опыт космических полетов оказывал влияние на изменение размеров желудочков. Размер желудочков мозга астронавтов, участвовавших в повторных космических миссиях менее чем через три года, практически не менялся. Однако, если интервал между миссиями превышал три года (в исследованной группе от трех до девяти лет), желудочки снова начинали увеличиваться в размерах. Исходя из этого, ученые заключили, что примерно за три года полости мозга восстанавливают свой обычный размер, соответствующий земным условиям. Это открытие имеет важное значение для будущих космических миссий и планирования пребывания астронавтов в космосе. Понимание изменений, происходящих в мозге в условиях невесомости, поможет разработать эффективные методы защиты нервной системы и поддержания здоровья экипажей во время долгих космических полетов. Эти новые научные данные позволяют нам получить более глубокое понимание о том, как космическая среда влияет на организм человека, особенно на его нервную систему и мозг. Это открывает новые возможности для исследования и развития методов защиты и адаптации организма к космическим условиям, с целью обеспечения безопасности и успеха будущих миссий на МКС и в дальнейшем исследовании космоса.

Другие интересные новости:

▪ Ультразвук лечит перелом

▪ Чернобыльские грибы для космонавтов

▪ Смарт-часы Canyon Wasabi

▪ Скоростная зарядная станция 300 кВт

▪ Опасность езды на электроскутерах

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Чрезвычайные ситуации. Классификация чрезвычайных ситуаций. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Почему рыцарей Тевтонского и Ливонского орденов называют псами? Подробный ответ

▪ статья Горичник настурциевый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Пироэлектрический сигнализатор в охранной системе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бестрансформаторный стабилизированный источник питания на интегральном стабилизаторе, 220/12 вольт 150 миллиампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026