P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż
sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,
że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie
prawo do dokonywania skrótów.
Miniaturowy częstotliwościomierz
mikroprocesorowy
Projekt
- skala częstotliwości
070
Pomiar cz�stotliwości
jest jednym
z podstawowych pomiar�w
w radiotechnice.
W literaturze jest
duło opis�w
cz�stotliwościomierzy
i kałdy mołe wybraĘ coś
dla siebie. Przedstawiamy
kolejny projekt
mikroprocesorowego
cz�stotliwościomierza
przeznaczony dla
entuzjast�w radia. Mołe on
wzmacniacza. Miernik mołe
z powodzeniem słułyĘ
mierzyĘ cz�stotliwości od
miłośnikom CB
2 kHz pod warunkiem, łe b�-
i szerokiemu gronu
dątosygnały o poziomie TTL.
radioamator�w.
Układ scalony dzielnika U3
zawiera diody na wejściu:jed-
Kiedy przeanalizujemy wy- ną do masy, a drugą do plusa
mienione wyłej mołliwości zasilania. Nie musimysi� oba-
przyrządu, to wynika z nich, wiaĘ,łezbyt dułysygnał wej-
Opisany poniłej cz�stotli- łe mołemy zbudowaĘ w do- ściowy spowoduje uszkodze-
wościomierz ma nast�pujące mu transceiver czy odbiornik nie tego układu.
funkcje: radiowy na dowolny zakres Temat odporności ukła-
- bezpośredni pomiar cz�s- cz�stotliwości itd. d�w scalonych na złe trakto-
totliwości "bez arytmetyki", wanie jest obszerny. Ze
- pomiar cz�stotliwości Opis działania swoich skromnych doświad-
"z arytmetyką", tj. dodawa- Konstrukcja przyrządu jest cze� mog� jednak podzieliĘ
nie i odejmowanie od wy- tradycyjna(schemat narys.1): si� jednym, łe włołony od-
niku pomiaru zaprogramo- układ formujący, bramkowa- wrotnie w podstawk� kontro-
wanych uprzednio cz�stot- nie, licznik i pole odczytowe. ler ATMELA AT89C2051
liwości, Formowanie sygnału odbywa przełył ten �eksperyment�.
- przyjazne programowanie si� w szerokopasmowym Nie byłtotest kontroler�wtej
przy ułyciu czterech kla- wzmacniaczu LM733 firmy, lecz wynik zm�czenia
wiszy bez zewn�trznego o wzmocnieniu 400 ustalonym po całodziennej pracy. Układ
Podstawowe parametry
programatora, poprzez zwarcie pinu 4 i 11. scalony U3 pełni w przyrzą-
techniczne miernika:
- wsp�łpraca z preskalerem Przy tym wzmocnieniu szero- dzie dwie funkcje: dzielnika
Pomiar częstotliwości w zakresie
o podziale przez 64, kośĘ pasma przenoszenia wy- i bramki. W chwili, kiedy
od 0,002..40MHz z rozdzielczością
10Hz, - zatrzymanie wyniku pomia- nosi 60MHz. Wyjście wzmac- kontroler wystawia na pinie 2
Pomiar z zastosowaniem preskalera
ru �hold� przy wsp�łpracy niacza jest połączone z wej- sygnał wysoki, to licznik U3
od 20..1200MHz z rozdzielczością
z preskalerem, ściem dzielnika poprzez kon- jest zerowany i nie liczy, bo
1kHz,
- kalibrowanie przyrządu. densator oddzielający C3. zerowanie ma wi�kszy priory-
Czułość w zakresie do 40MHz
MołliwośĘ wykonania Jełeli podzielimy 5V przez tet przed zliczaniem. Od nis-
lepsza od 50mV,
Czułość w zakresie do 1200MHz operacji arytmetycznych jest wzmocnienie wzmacniacza kiego stanu na linii P3.0 (pin
około 30mV,
o tyle wałna, zwłaszcza dla r�wne 400 otrzymamy czułośĘ 2) rozpoczyna si� zliczanie.
Zasilanie 12V,
kr�tkofalowc�w, łe jełeli wejściową przyrządu wynoszą- Podzielony przez 4 sygnałjest
Maksymalne napięcie wejściowe 5V,
cz�stościomierzjest podłączo- cą 12,5 mV. Praktyczna czu- doprowadzany do licznika ty-
Pobór prądu około 50mA,
ny do heterodyny, to poprzez łośĘ to 30 mV, począwszy od pu PCF8583 (układ U1). Kos-
Stabilność wzorca około 2ppm,
dodanie lub odj�cie cz�stot- 30 kHz do 40MHz. O najnił- tka PCF8583jestzegaremcza-
Liczba pomiarów w ciągu
sekundy: 2,
liwości pośredniej otrzymuje- szej cz�stotliwości pomiaru su rzeczywistego z wewn�trz-
Wymiary modułu: 36x80mm,
my na polu odczytowym mo- decydują pojemności sprz�ga- ną pami�cią RAM.
Wymiary pola odczytowego:
dułu wyświetlacza cz�stotli- jące C1 (na wejściu) i C3 (na Wszystkie funkcje układu
13x64,5mm.
wośĘ odbioru. wyjściu) szerokopasmowego są programowane poprzez ma-
Elektronika Praktyczna 12/99
99
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
gistral� I2C. W naszym przy- UP, DW, ENT i jełeli
padku kostka jest zaprogramo- wszystkie są wciśni�-
wana jako licznik impuls�w te program przechodzi
zewn�trznych o pojemności99 do edycji pośrednich.
999 999. Układ zliczaimpulsy Jełeli przyciski są
o cz�stotliwości mniejszej od zwolnione, sprawdza-
10MHz. Prosz� zwr�ciĘ uwag� ny jest stan pinu
na wejście adresowe A0 (pin 2 kontrolera wysta-
3) tego układu połączone wiającego sygnały
z masą. Pow�d jest prosty. bramkujące. Po wy-
Kałdy podłączony do magist- kryciu logicznego ze-
rali układ ma sw�j indywidu- ra uruchamiana jest
alny adres. Poniewał ten sam procedura kalibrowa-
adres sprz�towy, ustalony nia przyrządu.
przez tw�rc� magistrali firm� W przeciwnym przy-
Philips, ma zar�wno U1 jak padku uruchomiona
i U5, stąd dla rozr�łnienia zostaje procedura
tych układ�w piny wejśĘ ad- sprawdzająca, czy
resowych w obydwu układach przyrząd ma mierzyĘ
są podłączone do masy lub w z a k r e s i e
plusa zasilania. Sercem przy- 0,002..40MHz lub czy
rządu jest kontroler firmy At- wsp�łpracuje z pre-
mel typu AT89C2051. skalerem. Samo
Programowo jest on zgod- sprawdzanie czy zwo-
ny z procesorami popularnej ra jest ustawiona
rodziny MCS51. Mołe praco- w pozycji preskaler,
waĘ z napi�ciem zasilania po- czy UKF przebiega
cząwszy od 2,7V do 7V. Cz�s- z wykorzystaniem
totliwośĘ taktowania od sygnału potwierdze-
0..24MHz. Ponadto,zawiera on nia generowanego
w swojej strukturze 128 baj- przez urządzenie�sla-
t�w pami�ci RAM i 2kB pa- ve� podłączone do
mi�ci programu. Pami�Ę pro- I2C. Kontroler wpisuje
gramujestkasowanaelektrycz- do urządzenia, kt�re
nie i mołe byĘ przeprogramo- ma na magistrali I2C,
wywana 1000razy. Kontrolery adres odpowiadający
są coraz ta�sze i jełeli ten pozycji przełącznika
trend si� utrzyma, to hobbysta KF.Jełeli nie otrzyma
w drodze do szkoły lub pracy od urządzenia po-
otrzyma go jako dodatek ku- twierdzenia oznacza
pując Elektronik� Praktyczną. to, łe przełącznik jest
Pole odczytowe to typowy rozwarty. Spos�b ten
moduł LCD (jedna linia 16 pozwala zaoszcz�dziĘ
znak�w) typu DMC160106C jeden bit w porcie
firmy Optrex, programowo kontrolera i jest god-
zgodny z HD4470. Jest on ste- ny plecenia, bo
rowany czterema liniami da- w kontrolerach 20-pi-
nych DB0..DB4 i dwoma li- nowych nie jest ich
niami RS, E . Nie wykorzys- zazwyczaj zbyt duło.
tywany sygnał RW jest połą- Procedura pomiaru
czony z masą. Do regulacji zar�wno na KF jak
kontrastu słuły potencjometr i z preskalerem wyglą-
montałowy P1. Moduły wy- da podobnie. Rozpo-
świetlaczy LCD są niezwykle czyna si� od zerowa-
atrakcyjne. Po pierwsze, nie- nia licznika PCF8583,
wielki pob�r prądu, mołli- sygnał bramki ma
wośĘ pisania tekstem i miga- poziom wysoki,
jący kursor. W odr�łnieniu od a dzielnikjestzabloko-
multipleksowanych p�l od- wany. Po wyzerowaniu
czytowych LED, wprowadzają licznika niski sygnał
mniej zakł�ce� i dają si� od- bramkujący uruchamia
czytaĘ przy silnym dziennym dzielniki jednocześnie
oświetleniu, czego nie da si� uruchamiana jest pro-
powiedzieĘ o wyświetlaczach cedura odliczania cza-
siedmiosegmentowych. Spr�- su bramkowania. Po
bujmy uporządkowaĘ całośĘ. upływieczasubramko-
Po włączeniu zasilania wania blokowany jest
kontroler programuje moduł dzielnik. Kontroler od-
wyświetlacza LCD i kostk� czytuje stan licznika
licznika PCF8583. Na wy- i sprawdza czy musi
świetlaczu przez moment jest dodaĘ lub odjąĘ
wyświetlane logo autora cz�stotliwośĘ pośred-
SP6HES 1999 V3.2. Po chwili nią. Jełeli tak, to od-
sprawdzane są klawisze ESC, czytuje z pami�ci EEP-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna12/99
ElektronikaPraktyczna 2/98
100
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
a poszczeg�lne egzemplarze
WYKAZ ELEMENTÓW
generator�wr�łniąsi� pomi�-
dzy sobą nawet o 200Hz. Preskaler
Cz�stotliwośĘ scalonego
Rezystory
generatora mołna zmieniaĘ
R1: 390&!
poprzez niewielką zmian�
Kondensatory
napi�cia zasilania. Spos�b
C1..C5: 1nF
ten odrzuciłem jednak ze
Półprzewodniki
wzgl�du na małą stabilnośĘ
D1: BAT43
potencjometr�w montało-
D2: BAT43
wych. Pozostała jedynie pro-
U1: SAB6456
gramowa zmiana czasu bram-
kowania.
Rys. 2. Realizowana jest w nast�- Miernik
pujący spos�b: przed załącze- Rezystory
ROM odpowiadającą stanowi PROGRAMOWANIE niem zasilania musisz ze-
P1: 10k&!
wyprowadze� ESC, UP, DW, i pozostaje dochwilizwolnie- wrzeĘ do masy pin 2 kontro-
R1: 100&!
ENT wartośĘ i wykonuje nia wszystkich przycisk�w. lera. Po włączeniu zasilania
R2, R3, R6..R8: 5,1k&!
arytmetyczne dodawanie lub Po zwolnieniu wszystkich cz�stotliwościomierz przed-
R4: 10&!
odejmowanie. Dodawanychlub przycisk�w na wyświetlaczu stawia si� i czeka na pojawie-
R5: 10k&!
odejmowanych od wyniku po- pojawia si� cz�stotliwośĘ po- nie si� wysokiego stanu na
Kondensatory
miaru jest 9 pośrednich cz�s- średnia 0 ze znakiem, jełeli pinie 2. Jełeli usuniesz zwar-
C1..C4, C7..C17: 100nF
totliwości, bo tylko tyle kom- była zaprogramowana cie, rozpoczyna si� cykl po-
C5: 2,2�F/10V
binacji ESC, UP, DW, ENT(op- 0+20 000.30kHz miarowy z zadanym paramet-
r�cz wszystkie zwarte) jest lub znaki, jak niłej, jełeli pa- rem. W celu wyr�łnienia ka- C6: 10�F
mołliwych. Arytmetyka akcep- mi�Ę EEPROM nie jest zapro- librowania od standardowego
Półprzewodniki
tuje pośrednie z zakresu od gramowana pomiaru, na wyświetlaczu są
D1..D12: 1N4148
0,00 do 99 999,00. 0??? ???.??kHz wyświetlane litery KAL. Po
U1: PCF8583
Przyciskami UP i DW mo- podaniu na wejście sygnału
MOD. LCD: DMC16106C
Montał łesz przeglądaĘ wszystkie o znanej cz�stotliwości, mo-
U2: AT89C2051
Wszystkie zastosowane cz�stotliwości pośrednie: łesz przyciskami UP i DW
U3: 74HC93
układy scalone są w obudo- 0+20 000.30kHz zmieniaĘ czas bramkowania.
U4: LM733
wach DIP, a rezystory i kon- ............... W chwili, kiedycz�stotliwośĘ
U5: AT24C02
densatory typu SMD (obudo- 8+20 000.30kHz wyświetlana na module LCD
U6: UA7805
wa 0805). Dwustronna płytka Jełeli kt�rąkolwiek z nich jest taka sama jak wzorcowa,
drukowana bez metalizacjijest chcesz zaprogramowaĘ lub wciskamy klawisz ENT. Po- Różne
zaprojektowana w takispos�b, przeprogramowaĘ, wciśnij woduje to zapisanie do pa- J1: GOLD PIN
łe przejścia na drugą stron� przycisk ENT. mi�ci EEPROM parametru.
G1: 24MHz - generator
znajdują si� w miejscach pi- Wtedy w miejscu edyto- Kalibrowanie najlepiej prze-
n�w układ�w scalonych lub wanego znaku pojawia si� prowadzaĘ na mołliwie naj-
wyprowadze� kondensator�w mrugający kursor. Przyciska- wyłszych cz�stotliwościach, kiej technicznej zdobyczy,
tantalowych. Moduł wyświet- mi UP i DW mołesz zmieniaĘ jakie mierzy przyrząd. z ch�cią byśmy si� jej pozby-
lacza LCD jest przykr�cony znak i cyfry, a po ich usta- Kilka lat temu wykorzys- li, nawet za dopłatą. Na
czterema dystansownikami do wieniu musisz wcisnąĘ ENT. tywałem w charakterzesygna- szcz�ście kontroler wraz z za-
wyfrezowanej ramki z PCW. Po zaprogramowaniu wszyst- ł�w wzorcowych nośną cz�s- wartym w nim oprogramowa-
Do dystansownik�w jest przy- kich cyfr pośredniej o nume- totliwośĘ średniofalowego na- niem upora si� z mnołeniem
kr�cona płytka drukowana. Na rze 0, na wyświetlaczu poja- dajnika radia Wrocław. Nie- i wyświetlaniem �śpiewają-
czołowej stronie ramki z PCW wisi� pośrednia o numerze 1: stety został on wyłączony. co�.
jest naklejona samoprzylepna 1+20 000.30kHz Schemat na rys. 2 przed-
folia z kolorowym nadrukiem, Po zako�czeniu progra- Wst�pny dzielnik stawia dzielnik wst�pny
wykonana na drukarce atra- mowania, wciskając wielo- cz�stotliwości (preskaler) z układem SAB6456 firmy
mentowej. Projekt nalepki wy- krotnie ESC wychodziszz op- Kałdy szcz�śliwy posia- Philips. A teraz kilka danych
konałem programem Autocad. cji edycji. Mołesz r�wnieł dacz cz�stotliwościomierza technicznych. Napi�cie zasi-
Połączenie pomi�dzy płytką wyłączyĘ zasilanie. Wszyst- bez zakresu powyłej 30 MHz lania 5V. Pob�r prądu 20mA.
drukowaną a modułem wy- ko, co zaprogramowałeś jest mołe bez wi�kszego wysiłku Najwi�ksze dopuszczalne na-
świetlacza LCD wykonałem za pami�tane, a operacj� progra- powi�kszyĘ jego mołliwości pi�cie wejściowe 5V. Układ
pomocą przewodutaśmowego. mowania mołesz powtarzaĘ pomiarowe przez podłączenie mołe dzieliĘ cz�stotliwośĘ
Mocowanie płytki z ele- 10000 razy. na wejście dzielnika. Wyb�r wejściową przez 64 lub 256.
mentami do obudowyjest nie- W przypadku kiedy wy- układ�w scalonych jest coraz Jełeli wyprowadzenie 5 tego
skomplikowane. Wystarczy bierzesz pośrednią, kt�ra nie wi�kszy, począwszy od ukła- układu(MC-modecontrol) nie
w płycie czołowej wyciąĘ jest zaprogramowana, układ d�w firmy Temic (dawny Te- jest podłączone, układ dzieli
prostokątny otw�r o wymia- nie doda ani nie odejmie od lefunken), poprzez Pleeseya, przez 64. Przy zwarciu tego
rach 36x80mm. Po włołeniu tego co zmierzył ładnej war- a sko�czywszy na firmie Phi- wyprowadzenia do masy
płytki w otw�r nalełyją unie- tości. lips. układ dzieli przez 256. Diody
ruchomiĘ od wewn�trznej Wi�kszośĘ układ�w scalo- D1 i D2 ograniczają napi�cie
strony, np. klejem na gorąco. Kalibrowanie przyrządu nych,a przynajmniejtych naj- wejściowe do wartości do-
Wzorcem cz�stotliwości popularniejszych, dzieli przez puszczalnej. Układ ma symet-
Programowanie odniesienia jest scalony gene- 64, 128, 256. Sygnał wyjścio- ryczne wejście. Jedno z tych
przyrządu rator o nominalnej cz�stotli- wy wi�kszości preskaler�w to wejśĘjestzwarte do masy(dla
Przed załączeniem zasila- wości 24MHz. Kontroler odli- 100mV. Dlatego jest on wielkiej cz�stotliwości) kon-
nia wciśnij cztery przyciski cza zadaną liczb� takt�w ze- wzmacniany do poziomu syg- densatorem C3. Sygnał wy-
ESC, UP, DW, ENT i włącz gara, wytwarzając impuls nału TTL.Jak widaĘ,jest dob- jściowy poprzez rezystor R1
zasilanie. Na wyświetlaczu bramkujący. Niestety, 24MHz rze, ale nie najlepiej. Po kil- i kondensator C5 jest dopro-
pojawi si� napis: to cz�stotliwośĘ nominalna, kumiesi�cznym uływaniu ta- wadzany do wejścia pomiaro-
Elektronika Praktyczna 12/99
101
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
wego cz�stotliwościomierza. Mas� sondy łączymy moł- do generatora 24MHz umiesz- Przyrząd stosowany jako
I jeszcze dwie wskaz�wki liwie kr�tkim przewodem czonego na płytce na wy- skala cz�stotliwości wymaga
dotyczące sposobu korzysta- z masą w badanym urządze- świetlaczu otrzymasz r�wnieł ekranowania, najlepiej białą
nia z dzielnika. W jednym niu, a grot sondy zbliłamy do 24MHz. Warto o tym wie- blachą o grubości 0,35mm.
z nich zastosujemy niewielką badanego obwodu - sprz�łe- dzieĘ,łejełeli na wejście pre- Poprawienie parametr�w
p�tl� o średnicy 1cm zbliłaną nie pojemnościowe. Podobnie skalera nie jest podany ładen przyrządu umołliwi lepszy
do obwodu rezonansowego - jak poprzednio, po ustabilizo- sygnał, generuje on na cz�s- wzorzec cz�stotliwości lub
sprz�łenie indukcyjne. waniu si� wyniku mołesz go totliwościach określonych pa- stablilizacja cieplna wzorca
W chwili, gdy na wyświetla- zatrzasnąĘ. Dułązaletą oprog- rametrami sondy. umieszczonego na płytce. Po
czu jest stabilny wynik, za- ramowania jest zaokrąglanie załączeniu zasilania i poda-
trzaskujemy go wciskając wyniku pomiaruzgodniez re- Uwagi niu na wejście sygnału o
przycisk �hold�. Powt�rne gułami i wyświetlanie go Nazewnictwo przycisk�w cz�stotliwości 20MHz, przy-
wciśni�cie przycisku �hold� wprost bez konieczności przyjąłemz terminologii kom- rząd �płynie� 20..30Hz. Zwa-
uruchamia pomiar. W drugim uciąłliwego przeliczania. Po- puterowej ływszy jednak jego wielkośĘ
sposobie przylutujemy do mimo łe najniłsza gwaranto- ESC ucieczka i cen� jest to chyba niewie-
kondensatora C1 kr�tki, około wana przez producenta cz�s- UP g�ra le.
1cm, odcinek izolowanego totliwośĘ wejściowa wynosi DW d�ł Wiesław Szyszka
przewodu. 70MHz, po dołączeniu sondy ENT akceptowanie [e-mail]
Elektronika Praktyczna12/99
ElektronikaPraktyczna 2/98
102