microcontroladores no radioamadorimso -...

MICROCONTROLADORES

NO

RADIOAMADORISMO

CT2KAV – CARLOS SOUSA

Almeirim, 17 de Setembro de 2016

O MICROCONTROLADOR

Único circuito com

• Processador

• Memória

• Ram, E2Prom, Flash

• Periféricos

• ADC, USART, USB

• Comparadores, Timers,

• Portos In e Out

• I2C, SPI, PWM

• Etc

• ISCP, ICD

• Possibilidade de programação em serviço

• Possibilidade de debug em serviço

CT2KAV - Almeirim, 17 de Setembro de 2016

MICROCHIP PIC 18F

• Linguagem de programação C

• Compilador MikroC

• Programador PicFlash


NO RADIOAMADORISMO


Comutadores de antenas Medidores de potência

NO RADIOAMADORISMO

Medidores de frequência

Geradores de CW

Sistemas de APRS

Controladores de amplificadores RF

Viva a necessidade e imaginação....


CONTADOR DE FREQUÊNCIA

FUNDAMENTO TEÓRICO

• A frequência de um sinal periódico é o número de vezes que o mesmo se repete

num segundo.

• Um sinal periódico é um sinal cuja amplitude se repete ao longo do tempo. Sabendo

a forma de um período, conhecemos a amplitude do sinal em qualquer instante de

tempo pois ele repete-se.

• As grandezas de um sinal periódico

• Amplitude A, o período T e a fase φ – a frequência f é 1/T



CONDICIONAMENTO DE SINAL

O papel do microcontrolador é contar o número de repetições do sinal no

intervalo de tempo de um segundo, mas.....

• O microcontrolador trabalha com sinais digitais, neste caso com valores entre 0 e

5V.

• Há que condicionar (transformar) o sinal a medir para que oscile entre 0 e 5 V, mas

não perca as características de frequência.



CONDICIONAMENTO DE SINAL

• Um pequeno amplificador baseado num transístor 2N3904 é suficiente para

condicionar o sinal.

• Usar máximo de 5W sobre 50Ohm para excitar o condicionador.



USO DO

MICROCONTROLADOR

O periférico indicado para contar tempo num microcontrolador é o temporizador.

O periférico indicado para comtar repetições ou impulsos de 0 para 5V de um sinal é

um contador.

Com estes dois periféricos é possível calcular a frequência do sinal.



USO DO

MICROCONTROLADOR

• A diferença entre um contador e um temporizador tem a ver com o uso que se lhes dá e

também com a fonte de clock que se usa.

• Um temporizador é um contador usado para contar tempo. Um contador é usado para

contar impulsos originados numa fonte externa.

• Nos microcontroladores PIC existem Timers que podem ser usados como

temporizadores ou contadores.

• Neste projecto usam-se dois Timers de 16 bit cada, um como temporizador (Timer 0) e

outro como contador de impulsos externos (Timer 1). Estes impulsos são os impulsos do

sinal a medir a frequência.



USO DO

MICROCONTROLADOR

• O Timer 0, é usado para contar meio segundo. Neste meio segundo contam-se os

impulsos originados na entrada do Timer 1 pelo nosso sinal depois de condicionado.

• A frequência é o dobro destes impulsos.

• Programa-se o Timer 0 com fonte de clock o sinal de clock do microcontrolador dividido

numa primeira fase por 4 e depois por 64.

• 16Mhz / 4 / 64 = 62500 ou seja temos 62500 contagens num segundo, mas como só

usamos meio segundo temos 31250. Quando o registo do Timer 0 chegar a 65535-

31250 passou meio segundo (pois gera overflow quando passar de 65535 para 0.

• O Timer 1 vai ser usado para contar impulsos durante meio segundo. Com 30Mhz,

temos 15M impulsos em meio segundo. Este valor não cabe em 16bit, logo temos

de usar outra técnica.



USO DO

MICROCONTROLADOR

• Os Timer tem um bit de overflow, que gera interrupt quando passar de 65535 para 0000.

Assim, há que, no firmware, usar este interrupt para incrementar o que vai ser a parte

mais alta do número de 32 bit formado por uma variável em memória (16 bits mais altos)

e pelo valor do Timer 1 (16 bits mais baixos).

• O Timer 0 é programado com o valor que é a diferença de 65535 (máximo) para 31250

que é 34285, ou seja, passados 31250 ticks além de 34285 passa de 65535 para 0

gerando também o interrupt de overflow. Sabemos assim que aquando do interrupt do

Timer 0 que passou meio segundo. Neste interrupt basta averiguar o valor de 32 bit da

variável em memória (16 bit altos) e do valor do Timer 1 (16 bit baixos) e multiplicar por

2 tendo a frequência do sinal.



FIRMWARE BASE


• Para além das incializações, dos pormenores do WIFI, do módulo USB e do módulo LCD, é constituído por

uma máquina de três estados:

• Estado 0 em que se reinicia o Timer 0 e o Timer 1 e os colocam a correr.

• Estado 1 em que não faz abolutamnte nada, pois quando o Timer 0 der interrupt coloca a máquina no

estado 2 e pára os Timers.

• Estado 2 em que se calcula a frequência e escreve-se o seu valor no LCD e se envia por WIFI.



FIRMWARE BASE

• O módulo WIFI ESP8266 é configurado por comandos AT e o envio da informação para a rede é feito

através de um comando AT que abre uma ligação UDP para o endereço de broadcast. Os comandos AT

passam via porta UART do microcontrolador para o módulo ESP8266 (115200bps, 8 bit, no parity, no

flow control).

• O módulo LCD 16X2 é trabalhado usando a biblioteca do MikroC, modo 4bit.

• A porta USB é trabalhada usando o módulo USB do microcontrolador, a biblioteca HIDdo MikroC.

• Tanto a comunicação com a porta USB como com o módulo WIFI como com o LCD não são acções

prioritárias. Só quando a contagem de frequência está disponível se entra na parte de comunicação

USB, WIFI e LCD.

LEITURA DA FREQUÊNCIA NA PLACA

Módulo Lcd 2X16

• Comunicação paralela a 4 bit com o microcontrolador

• Biblioteca LCD da MikroC


COMUNICAÇÃO USB

Módulo hardware HID USB

Permite via aplicação PC

• Configuração da placa

• Reset de fábrica

• Ler a frequência

Desenvolvida em Delphi


COMUNICAÇÃO WI-FI

Módulo Esp8266 configurado como

estação.

Comunicação com o microcontrolador via

Uart 115200bps, 8bit, no parity, no flow

control (default)

Comunicação Rede via Sockect Udp/Tcp.

Usa comandos formato AT para operação

com o microcontrolador.


APLICAÇÃO ANDROID

Permite receber o valor da frequência medida no smartphone/tablet

Desenvolvida em Android Studio


CARACTERÍSTICAS DO FREQUENCY COUNTER

Alimentação : 5V DC via fonte externa

Consumo aproximado: 1,75W

Configuração por porta USB

• SN, IP, Máscara Sub Rede,

• Gateway, porta de escuta

• SSID e password de WIFI

Visualização por Lcd

Visualização por aplicação PC via porto USB

Visualização por aplicação Android via Wi-Fi


Ainda em breadboard

BIBLIOGRAFIA

www.microchip.com (Fabricante do Pic)

www.mikroe.com (mikroC Compiler)

https://developer.android.com/index.html (Android studio developpers )

https://www.embarcadero.com/br/products/delphi (Embarcadreo Delph) www.http://stackoverflow.com (fórum geral de programação)

www.ct1arr.org (Antenna switch e digimeter)

www.foxdelta.com (Kits de radioamadorismo)

http://microcontrolandos.blogspot.pt/2012/09/programando-no-mikroc-pro-pic.html (tutoriais)

http://www.esp8266.com (informação sobre ESP8266)

Contacto : [email protected]


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