PIC-LCD - Lea

Osmo Pasuri, OH6CJ
oh6cj@sral.fi
TAAJUUSLASKIN
14.08.2001
Artikkelin esittelykuva: PIC_LCD_counter.jpg
Kuvat, piirikaaviot, taulukot: OH6CJ paitsi kuva 4 : http://smallwonderlabs.com/ freqmite.gif)
FILE: PIC_LCD_ARTIKKELI16_KUVAT.DOC
1(23)

2(23)

Sisällysluettelo
1. JOHDANTO ......................................................................................................................................................................................5
2. TAAJUUSMITTAUKSEN PERIAATE.....................................................................................................................................5
3. KÄSITTEITÄ....................................................................................................................................................................................5
3.1 SUORA TAAJUUSLASKIN.............................................................................................................................................................5
3.2 OHJELMOITAVA TAAJUUSLASKIN JA DISPLAY OFFSET .........................................................................................................6
3.3 ESIJAKAJA ....................................................................................................................................................................................6
3.4 PIC.................................................................................................................................................................................................6
4. TAAJUUSLASKINTEKNIIKKA 20 VUOTTA SITTEN.....................................................................................................6
5. TAAJUUSINDIKAATTORIT......................................................................................................................................................6
5.1 7-SEGMENTTINÄYTTÖ ................................................................................................................................................................6
5.2 LCD ELI NESTEKIDENÄYTTÖ ....................................................................................................................................................7
5.2.1 Taustavalolliset LCD-näytöt............................................................................................................................................9
5.3 TAAJUUDEN ILMAISU SÄHKÖTYKSELLÄ..................................................................................................................................9
5.4 TAAJUUDEN ILMAISU LED-MATRIISILLA DEKADEITTAIN ..................................................................................................10
6. KUINKA HARRASTAJAN TAAJUUSLASKIN VOITAISIIN TOTEUTTAA EDULLISESTI
NYKYTEKNIIKALLA? ................................................................................................................................................................. 11
6.1 PIC-MIKROPROSESSORI ............................................................................................................................................................11
7. PIC-SOVELLUKSET JA OM3CPH....................................................................................................................................... 12
7.1 OM3CPH PERUSLASKIMEN TOIMINTA..................................................................................................................................12
8. LASKIMEN MODIFIOITU HW-KYTKENTÄ................................................................................................................... 12
9. LASKIMEN MODIFIOITU OHJELMISTO (SW)............................................................................................................ 15
9.1 COUNTER MODE...................................................................................................................................................................15
9.2 EEPROM MODE.....................................................................................................................................................................16
9.3 MUUT LISÄTYT FUNKTIOT .......................................................................................................................................................16
9.4 EEPROM-PARAMETRIEN FUNKTIOT .....................................................................................................................................16
9.4.1 Display Offset ja kytkin S4 (EEPROM 00h…05h).................................................................................................... 17
9.4.2 Suora tai ohjelmoitava taajuuslaskenta (EEPROM 06h)........................................................................................ 17
9.4.3 Laskimen kalibrointi (EEPROM 07h, 08h) ................................................................................................................ 17
9.4.4 Näytön valinta (09h) ...................................................................................................................................................... 18
9.4.5 Näytettävien numeroiden määrä (0Ah)....................................................................................................................... 18
9.4.6 Oletusarvojen palautus (0Fh) ...................................................................................................................................... 18
9.5 KÄYTTÄJÄN ASETUSTEN MUUTTAMINEN ..............................................................................................................................18
9.5.1 EEPROM MODEn aktivointi ....................................................................................................................................... 18
9.5.2 Parametrien arvojen muuttaminen.............................................................................................................................. 19
10. LASKIMEN RAKENTAMINEN ........................................................................................................................................... 20
11. LASKIMEN KÄYTTÖÖNOTTO .......................................................................................................................................... 21
11.1 MITTAUKSET JÄNNITTEETTÖMÄNÄ......................................................................................................................................21
11.2 ENSIMITTAUKSET JÄNNITE KYTKETTYNÄ...........................................................................................................................21
11.3 LOPPUASENNUS JA TESTAUS..................................................................................................................................................21
12. LASKIMEN TUOTTAMAT HÄIRIÖT............................................................................................................................... 21
13. MISTÄ OHJELMAN SAA? .................................................................................................................................................... 21
14. JATKOKEHITYSIDEOITA JA PUUTTEET.................................................................................................................... 22
14.1 KEHITYSIDEAT ........................................................................................................................................................................22
3(23)

14.2 PUUTTEITA...............................................................................................................................................................................22
15. PIC-LCD-TAAJUUSLASKIMEN OSALUETTELO....................................................................................................... 22
16. LÄHTEET..................................................................................................................................................................................... 23
4(23)

1. Johdanto
Tämä artikkeli kertoo taajuuslaskimen toimintaperiaatteesta ja sen toteutuksesta viimeisen 20
vuoden aikana. Taajuuslaskimia on tyypillisesti käytetty mittalaitteena esim. radioharrastajien
laitteissa vastaanotto- ja lähetystaajuuden indikointiin ja näin on päästy tarkempaan tulokseen
verrattuna mekaanisiin taajuusasteikkoihin. Tosin nykyisissä kaupallisissa lähetinvastaanottimissa
käytetään tyypillisesti paikallisoskillaattorina DDS:ään (Direct Digital Synthetics) perustuvaa
ratkaisua ja näytön taajuuslukema perustuukin DDS-piirille annettuun taajuusohjeeseen.
Rakenteluesimerkkinä esitellään PIC-mikroprosessorilla ja LCD-näytöllä toteutettu 7 numeron
ohjelmoitava 30 MHz:n taajuuslaskin, jonka toiminta voidaan parametroida käyttäjän tarpeen
mukaan.
2. Taajuusmittauksen periaate
Vaihtosähkön taajuus määritellään värähtelyjaksojen lukumääränä aikayksikössä. Taajuushan on
yksi hertzi, kun tapahtuu yksi värähdys yhdessä sekunnissa. Seuraavasta kaavasta voidaan todeta
että taajuuden mittaaminen on ajan mittaamisen käänteinen toimitus. 7) Taajuus saadaan ratkaistua
jakamalla mitattavan signaalin värähdysten lukumäärä tarkasteluajalla.
f (Hz) = n / t (s) f = taajuus hertzeinä
n = värähdysten lukumäärä
t = tarkasteluaika
Taajuuslaskimessa lasketaan määrämittaisena aikana (laskenta-aikaikkuna) jaksojen määrä ja
muunnetaan tulos taajuudeksi. 7 ) Hiukan tarkennettuna toimintaperiaate on yksinkertaisesti
seuraava:
1. Lasketaan kalibroidussa laskenta-aikaikkunassa mitattavasta signaalista pulssien lukumäärä.
2. Talletetaan pulssien määrä välimuistiin (latch)
3. Tulostetaan laskimen näytölle pulssiluku = taajuus välimuistista. Desimaalipisteen paikka
ohjataan valitun laskenta-aikaikkunan (= resoluution) mukaan
4. Nollataan pulssilaskurit ja aloitetaan seuraava mittausjakso (hyppy kohtaan 1…)
Esimerkki:
Laskenta-aikaikkuna on 100 ms. Mitattava taajuus on 14100.155 kHz = 14100155 jaksoa
sekunnissa. Laskenta-aikaikkuna määrää maksimi resoluution, jos esijakajaa ei käytetä
mittaussisääntulossa eli esim. 100 ms:n aikana jaksoja tulee 14100155 x 0.1 s = 1410015. Tämä
vastaa siten taajuutta 14100.15 kHz eli vähiten merkitsevä numero (5) indikoi kymmenet Hz:t. Jos
aika-ikkuna olisi 1 s, niin silloin päästäisiin 1 Hz:n resoluutioon.
Taajuuslaskimen elektroniikalla on aina maksimimittaustaajuus, jonka laskin pystyy tietyissä
olosuhteissa mittaamaan. Taajuusaluetta voidaan kasvattaa ylöspäin käyttämällä laskimen edessä
esijakajaa tai superheterodyneperiaatetta eli alassekoittamista 7) .
3. Käsitteitä
Seuraavassa muutamia käsitteitä, jotka on hyvä ymmärtää tätä artikkelia luettaessa.
3.1 Suora taajuuslaskin
Summaa mitattavia pulsseja laskenta-aikaikkunan osoittaman aikayksikön ajan ja näyttää tuloksen.
8)
5(23)

3.2 Ohjelmoitava taajuuslaskin ja Display Offset
Taajuuslaskin rakennetaan ohjelmoitavaksi, kun se liitetään esim. supervastaanottimeen mittaamaan
vastaanottimen VFO-taajuutta, mutta laskimen halutaan indikoivan vastaanotettu taajuus. Tällöin on
vastaanottimen rakenteen mukaan AM- ja FM-modella joko vähennettävä välitaajuudesta VFOtaajuus
tai lisättävä välitaajuus VFO-taajuuteen. CW- ja SSB-modella välitaajuuden asemesta
käytetään BFO-taajuutta. Tätä summattavaa tai vähennettävänä olevaa lukuarvoa kutsutaan tässä
artikkelissa Display Offset (näytön offsetiksi).
3.3 Esijakaja
Mitattavan taajuuden lisäjakaja, joka kytketään taajuuslaskimen sisääntuloon. Sen avulla voidaan
mitata taajuuksia, jotka ovat perustaajuuslaskimen mittausalueen yläpuolella.
3.4 PIC
PIC (Programmable Interface Controller) on yksisiru (single-chip) mikroprosessori, joka sisältää
ohjelman suorituksen kannalta melkein kaiken tarvittavan kuten I/O:n, RAM- ja ROM-muistit,
käskydekooderin, kello-oskillaattorin ja tilakoneen. Piiri tarvitsee +5 V:n käyttöjännitteen ja
oskillaattorikytkentään vastuksen ja kondensaattorin (RC) tai suuremmille taajuuksille esim.
kvartsikiteen ja kaksi kondensaattoria. PIC-mikroprosessorit ovat Microchip Technology Inc.
valmistamia tuotteita. 10)
4. Taajuuslaskintekniikka 20 vuotta sitten
Rakensin ensimmäisen taajuuslaskimen 1980-luvun alussa DX-kuuntelijalehdessä olleen Ilpo J.
Leppäsen ansiokkaan artikkelin mukaan. Laskin oli toteutettu sen ajan tekniikan ja rakenteluhengen
mukaan noin parillakymmenellä TTL-piireillä. Virrankulutus oli taattua…noin 1 A viiden voltin
käyttöjännitteellä! Kolmannes mikropiireistä käytettiin muodostamaan laskenta-aikaikkuna
jakamalla 1 MHz:n kidetaajuus siten että lopputuloksena positiivisen jakson pituus oli 100 ms
laskenta-aikaikkunaksi. Loput piireistä olivat itse laskurina (74192), välimuistina (7475 latch) ja 7segmenttinäytön
ohjaimena (7447). Lisäsin vielä 100 Hz dekadin laskimeen ja
maksimimittaustaajuutta nostin käyttämällä erillistä esijakajaa (10-jakaja) mittaustulossa 5) . Näin
esim. taajuus 145.550 MHz oli jakajan lähdössä 14.5550 MHz. Tarvittiin desimaalipisteen siirto
oikealle, jotta laskimen indikoima taajuuslukema oli taas oikea 145.550 MHz. Muita 1980-luvun
taajuuslaskinpiirejä olivat ainakin Intersil ICM 7217A yhdessä ICM 7207 (time base) kanssa 2) ,
ICM7226 ja Mostek MK50398 3) . Ensin mainittua löytyy vieläkin komponenttikauppojen
luettelosta.
5. Taajuusindikaattorit
Tutkitaanpa seuraavaksi millä eri tavoilla taajuuslaskimen mittaama taajuus voidaan indikoida
käyttäjälle.
5.1 7-segmenttinäyttö
Näyttönä voi edelleenkin olla LED-tyyppinen 7-segmenttinäyttö, joka koostuu seitsemästä valoa
emittoivasta diodista (LED) sijoitettuna numero kahdeksan muotoon. Lisäksi desimaalipisteelle (dp)
on oma pinni. LEDien muodostamia viivoja kutsutaan segmenteiksi, jotka on nimetty kirjaimin
a,b,c,d,e,f ja g. LEDien anodit (yhteisanodi-kytkentä) tai katodit (yhteiskatodi-kytkentä) on kytketty
yhteen muodostaen kytkentään yhteisen COMMON-pinnin. 7-segmenttinäytön hyvänä
ominaisuutena on numeroiden selkeä näkyvyys, mutta varjopuolena suuri virrankulutus. Jotta
numerot näkyvät myös kirkkaassa auringon valossa, käytetään usein tummennettua lasi- tai muovi-
6(23)

ikkunaa näytön edessä. Jokainen aktivoitu segmentti kuluttaa virtaa 5…20 mA sarjavastuksen
mukaan.
7-segmenttinäyttöjen ohjaus voi olla numerokohtainen kuten esim. Ilpo J. Leppäsen artikkelin
laitteessa, jossa jokaiselle näytön dekadille on oma laskuri-, latch- ja dekooderipiiri. Toinen
toteutustapa on ns. multipleksattu näytön ohjaus, jolloin jokaista dekadia näytetään hetki yksi
kerrallaan. Kytkennässä käytetään kytkintransistoreita kytkettynä jokaisen 7-segmenttinäytön
COMMON-pinniin. Transistorit ohjataan johtavaan tilaan dekadi kerrallaan multiplekserin
ohjaamana ja näin ainoastaan kyseiseen näyttöön syttyvät ledit, jotka ohjataan synkronoidusti
segmenttien ohjausväylästä (a…g). Kun multipleksaustaajuus on riittävän suuri, näkee silmä valon
jatkuvana ilman häiritsevää vilkkumista. Multipleksatun näytön etuna on pienempi virrankulutus
kuin numerokohtaisella ohjauksella, mutta haittapuolena se voi häiritä vastaanotinta ellei sitä
suojata metallikoteloon.
Segmenttien
ohjaus
dekadeittain
7-segmenttinäytön
dekadin
valinta
a
b
c
d
e
f
g
Common Common Common Common
Kuva 1. Multipleksatun 7-segmenttinäyttöryhmän ohjausperiaate. (multiplexer_block_diagram.eps)
5.2 LCD eli nestekidenäyttö
Vähemmän virtaa kuluttavat LCD-näytöt (LCD = Liquid Crystal Display). Näyttö itse on
passiivinen 7-segmenttityyppinen näyttö, johon on yhdistetty useita numeroita esim. 3.5 numeron
näyttö (maksimi lukema on 1999). Esimerkkinä tällaisesta on K1 cw-lähetinvastaanotin (USA:ssa
rakennussarjana) varustettuna kolmen numeron LCD-näytöllä, jonka segmenttejä (3 x 7 = 21 I/Opinniä)
ohjataan yhdellä PIC-piirillä 16C77. 11) Piirilevyn rakenteesta tulee monimutkainen johtuen
ohjattavien segmenttien suuresta määrästä.
Yksinkertaisempi soveltaa on valmis ohjauselektroniikalla varustettu LCD-näyttömoduli (esim 1 x
16 merkkiä = näytössä on yksi rivi, jossa 16 merkkiä). Tällöin näyttöä ohjataan erillisellä
mikroprosessorilla 4- tai 8-bittisellä standardoidulla (esim. Hitach HD44780) dataväylällä ja
kolmella ohjauslinjalla. 3) Pinnien merkitys on vakio eri tyypeillä riippumatta näytön
merkkimäärästä ja riveistä. Yhdelle merkille on varattu 5 x 10 pisteen matriisi, josta normaalisti
käytetään 5 x 7 pisteen alue ylhäältä lukien. Näin mahdollistetaan alareunaan myös kursoriviivan
7(23)

ohjaus. Näytölle voidaan tulostaa ASCII-merkkejä, sekä ohjelmoida myös tarvittaessa omia
merkkiä.
Näytön voi myös asettaa 5 x 10 pisteen moodiin, jolloin tietyt pienet kirjaimet (esim. j, p, q, y…)
tulostuvat oikealle korkeudelle kuten normaalisti kirjoitettaessa.
Taulukko 1. LCD-näyttömodulien pinnit HD44780-standardin mukaan.
Pin Signal Level Function
1 Vss Ground
2 Vdd +5 VDC Logic supply
3 VLC +0.7 VDC Power supply for LC driving
4 RS L=INST,
H=CHAR
LCD Register select control line
5 R/W L=Write, H=Read LCD Read/Write control line
6 E Latch on fall edge LCD Enable control line. Operation start signal for data R/W.
Causes R/W to be latched on falling edge.
7 DB0
Lower order 4-bit bi-directional tri-state data-bus
8 DB1
9 DB2
10 DB3
11 DB4
Upper order 4-bit bi-directional tri-state data-bus
12 DB5
13 DB6
14 DB7
15 A (LED+)
Supply voltage for LED Backlighting
16 K (LED-)
LCD-näytön ohjauselektroniikka on CMOS-tekniikkaa ja kuluttaa virtaa vain muutaman mA:n.
LCD-näyttömoduuleja on saatavana alle 50 mk:sta lähtien ja niiden ohjauksesta löytyy internetistä
hakusanalla ”LCD” runsaasti tietoa. Käytettyjä näyttömoduuleja löytyy kierrätystarkoituksiin mm.
lasertulostimista ja erilaisista teollisuuden ohjauspaneeleista.
DB0...DB7
RS
R/W
E
Vdd
Vss
VLC
A
C
LCD module
Data bus
(Anode)
(Cathode)
LCD
Controller
1
2
3
4
21
22
Common
signal
Segment signal
Serial Data
Timing Signal
LED Backlight
8(23)
LCD
Segment
Driver
Kuva 2. Erään 2 x 20 merkkisen taustavalollisen LCD-modulin lohkokaavio.
(lcd_module_block_diagram.eps)
LCD-näyttöä hankittaessa kannattaa suhtautua varauksella halvalla myytäviin näyttöihin (alle 50
mk), koska kokemuksen mukaan niiden oikea toiminta voi olla sattumanvaraista ja olisi ikävää, jos
esim. PIC-LCD rakennusprojekti menisi sen takia kiville. Kokeilin laskuria neljän eri valmistajan
LCD-modulilla ja lopputuloksena havaitsin, ettei näyttö toiminut halvimmalla moduleilla lainkaan,
ennenkuin lisäsin ohjelmakoodiin ylimääräisiä viiveluuppeja tiettyjen LCD-komentojen jälkeen.

Havaitsin tietyissä moduleissa myös häiriöherkkyyttä, jos LCD:n ja PIC:n välinen johdotus oli yli
15 cm pitkä.
LCD-näyttömodulia valittaessa toinen tärkeä asia on näytön oikea katselukulma. Jos näyttö tulee
etupaneeliin, joka on pystysuorassa, tulee näytön merkkien olla myös terävät katsottaessa sitä
kohtisuoraan ja hiukan yläviistosta. Esim. 1 x 16 merkkisen TM161A/B LCD-näyttömodulin paras
katselukulma on edestä alhaalta (kukahan katsoo radion taajuusnäyttöä alaviistosta?). Kuitenkin
kohtisuoraan katsottaessa merkit näkyvät hiukan epäterävästi. Tämähän on tuttu juttu
taskulaskimien näytöistä. (Jos ostat LCD-näyttömoduulin, vaadi myyjältä selvitys näytön
katselukulmaominaisuuksista).
5.2.1 Taustavalolliset LCD-näytöt
LCD-näyttö ei itse emittoi valoa, joten sen luettavuus huononee pimeässä ilman näytön tai
ympäristön taustavaloa. Sitä varten on kehitetty taustavalollisia LCD-näyttöjä. Taustavalot on
sijoitettu näytön alle ja itse LCD-näytön taustamateriaali päästää valoa läpi. Taustavaloina
käytetään elektroluminenssiin ja LED:hin perustuvia ratkaisuja, joista jälkimäinen on pitkäikäinen
ja siten suositeltava. LED-taustavalo koostuu useasta rinnankytketystä LED-diodiryhmästä, joka
tarvitsee aina etuvastuksen. Itse käytin toisessa protossa 18 ohmin /0.5W vastusta sarjassa +5 V:n ja
LED-näytön anodin kanssa. Taustavalo koostui 11 lediryhmästä, jossa kussakin oli kaksi lediä
sarjassa. Sarjavastus rajoitti LEDien virran n. 50 mA:iin. LED:n anodi ja katodiliittimet ovat
yleensä moduulin toisessa päässä ja lisäksi liittimissä 15 ja 16. LED-taustavalon virrankulutus
riippuu tietysti halutusta taustavalon kirkkaudesta (esim. 50..275 mA), joten kannettavissa laitteissa
taustavalolle kannattaa laittaa oma kytkin virrankulutuksen minimoimiseksi.
Kuva 3. Taustavalollinen 2 x 20 merkkinen LCD-näyttömoduli. Oikeassa reunassa näkyy
taustavalon jännitesyötön liittimet ja vasemmassa reunassa kahdessa pystyrivissä näytön ohjauksen
liitinnastat 1…14. (2x20_lcd.jpg)
5.3 Taajuuden ilmaisu sähkötyksellä
USA:ssa on myynnissä 20 dollarin hintaan PIC-piirillä toteutettu taajuuslaskin FREQ-Mite, joka
aktivoitaessa indikoi taajuuden sähkötyksellä piezo-summeriin tai kaiuttimeen/kuulokkeisiin. Hyvä
laite kertomaan, missä ollaan, mutta tietylle taajuudelle tulo vaatii toistoa. Oiva apuväline
yksinkertaisiin QRP-laitteisiin ja myös näkövammaisille radioamatööreille. RF-tulojännitteeksi
tarvitaan vähintään 200 mVpp 10 MHz:iin asti ja 600 mVpp 30 MHz:lla. Mittaustarkkuudeksi
luvataan +/- 1.5 kHz 25 MHz:iin asti ja +/-2 kHz yläpäässä. Tässä sovelluksessa käytetään PICpiirin
ns. SLEEP-moodia hyväksi, jolloin piiri menee passiiviseen ”unitilaan” taajuusindikoinnin
jälkeen. Näin PIC-piirin kello-oskillaattori pysähtyy ja ei häiritse itse vastaanotinta. Taajuus-offset
ohjelmoidaan oikosulkupistokkeilla (jumppereilla) piirilevyn liittimille. 4)
9(23)

Kuva 4. Freq-Mite taajuuslaskin PIC-prosessorilla toteutettuna. (kuva http://smallwonderlabs.com/
freqmite.gif)
5.4 Taajuuden ilmaisu LED-matriisilla dekadeittain
Japanilaisella kekseliäisyydellä JF1OZM:n kotisivuilta löytää mainion CD4017 CMOS-piireillä
tehdyn suoran taajuuslaskimen, jossa käytetään erillisledejä jokaiselle näytettävälle dekadille.
Kytkentä on tehty minimi komponenttimäärällä. CMOS-piirien johdosta laskimen ylärajataajuus jää
reilusti alle 10 MHz:iin. Huolellisella ledien asennuksella ja koteloinnilla saadaan näyttävä ja myös
erikoinen taajuusnäyttö radioon. 9)
Kuva 5. Timon OH2BFZ homemade 80m:n lähetinvastaanotin varustettuna LEDmatriisinäyttöisellä
taajuuslaskimella. Ylin ledirivi indikoi 100 kHz, seuraava 10 kHz ja alin 1 kHz.
(Kuva oh2bfz_trcvr.jpg)
10(23)

6. Kuinka harrastajan taajuuslaskin voitaisiin toteuttaa
edullisesti nykytekniikalla?
Nykyään ei kannata lähteä rakentamaan taajuuslaskinta erillislaskuripiireistä (TTL tai CMOS),
koska kytkennästä tulee monimutkainen johtuen piirien suuresta määrästä. Kaupallisia
taajuuslaskimeksi suunniteltuja yksisirupiirejä on vähän ja ne ovat kalliita johtuen ilmeisesti
pienistä volyymeista. Myöskään ne eivät välttämättä ole optimoituja harrastajan tarpeeseen. Entäpä
mikroprosessoripohjaiset ratkaisut? Ensimmäinen reaktioni oli: monimutkaisia, tarvitsevat useita
mikropiirejä, kuinka kehittää ohjelmisto ja mistä saada kehitysympäristö minimi-investoinnilla?
Yllätyksekseni otsikon kysymykseen löysin vastauksen internetistä: PIC-prosessorit.
6.1 PIC-mikroprosessori
Mikrochipin tuotevalikoimaan kuuluu useita erityyppisiä piirejä mm.:
- kertaohjelmoitavat piirit PROM
- uudelleenohjelmoitavat piirit perustuen EEPROM tai FLASH-piiritekniikkaan (ohjelmointi n.
13V:n jännitteellä)
- EPROM-piiritekniikkaan perustuvat piirit (nollataan UV-valolla)
Harrastajaa kiinnostaa tietysti helpoiten uudelleenohjelmoitavat piirit.
Kuva 6. 18-nastainen PIC-mikropiiri 16C84 mikropiirikannassa protopiirilevyllä. (Kuva
Printed_board_view.jpg)
PIC:n lisäksi tarvitaan vain kide ja pari kondensaattoria sekä 5 V:n reguloitu apujännitelähde. Eli ei
tarvita RAM-, ROM- ym. piirejä osoite- ja dataväylineen kuten yleensä vanhemmissa
mikroprosessorisukupolvissa. Kaikki tämä on integroitu yhteen PIC-mikropiiriin.
Hyvin yleinen PIC-piiri on 8-bittinen 16F84 (16C84 on vanhempi EEPROM-versio), jossa on 13
ohjelmoitavaa I/O-pinniä (RA0…RA2, RB0…RB7) ja mikä parasta harrastajalle, piirin flashohjelmamuistin
(FPROM) voi ohjelmoida n. 1000 kertaa. Tämä tarkoittaa sitä, että harrastaja voi
itse niin halutessaan kehittää ja testata sovellusta n kertaa, kunnes haluttu lopputulos on saavutettu
11(23)

(vertaa tinaa ja kokeile…savun hälvettyä tarkistetaan ja muutetaan kytkentä …heh heh). Piirissä on
myös data-muisti, johon voi tallettaa sovelluskohtaisia asetteluja. Toisena vaihtoehtona voidaan
käyttää PIC-harrastajien valmiita sovelluksia, joita löytyy internetistä ja ohjelmoida PIC-piiri niillä.
Myös PC:n printteriporttiin liitettävän yksinkertaisen ohjelmointilaitteen rakennusohjeita löytyy
netistä. Piirin 16F84-04/P hinta (4 MHz:n tyyppi) on ollut halvimmillaan alle 40 mk.
Internetistä voi imuroida ilmaiseksi MPLAB ohjelmistokehitysympäristön IDE (Integrated
Development Environment) tietokoneelle 10) . Myös kaupallisia Basic ja C-kielen kääntäjiä on
saatavilla 3) .
7. PIC-sovellukset ja OM3CPH
Peter OM3CPH:n kotisivulla on monia PIC-pohjaisia taajuuslaskimia ja DDS-VFO-kytkentöjä. Hän
on rakennellut jo 30 vuotta kotikutoisia laitteita. Hän sai ensimmäisen radioamatööriluvan 1975
kutsulla OK3CPH. Myöhemmin Tsekkoslovakian jakautuessa Tsekin ja Slovakian tasavaltaan,
kutsu muuttui OM3CPH:ksi. Muutamia vuosia sitten Peter löysi radioharrasteeseen PIC-piirit! PIC
taajuuslaskin- ja DDS-sovelluksia löytyy runsaasti hänen kotisivultaan. 1)
7.1 OM3CPH peruslaskimen toiminta
Seuraavassa on selostettu alkuperäisen PIC-LCD taajuuslaskinohjelman algoritmi, joka on
perustana myöhemmin selostetulle laskimelle:
1. Muunnetaan 24-bittinen laskuriarvo seitsemäksi desimaalinumeroksi
2. Muunnetaan desimaaliarvot ASCII-merkeiksi LCD-näyttöä varten
3. Tyhjennetään LCD-näytöltä edellisessä laskennassa tulostetut merkit
4. Lähetetään taajuuslukema ASCII-merkki kerrallaan RB0…RB3 avulla LCD-näytölle ja asetetaan
desimaalipisteen paikka tarvittaessa
5. Nollataan laskurirekisterit
6. Aloitetaan uusi 100 ms:n mittausjakso
7. Testataan PIC:n sisäisen laskurin TMR0:n ylivuoto, jos ylivuoto on tapahtunut niin kasvatetaan
ohjelman rekisteriä TimerH:ta yhdellä
8. Hyppy kohtaan seitsemän, kunnes mittausjakso (mittausaika-ikkuna) on suoritettu.
9. Pysäytetään mittaus
10. Siirretään TimerH arvo HigB-rekisteriin ja TMR0 arvo MidB-rekisteriin
11. Lasketaan LowByte rekisterin arvo digitaalilähdön RA3 avulla Prescaler-laskurista.
12. Tehdään Display Offset laskenta valinnan mukaan (Add tai Sub).
13. Hyppy kohtaan 1.
Laskenta-aikaikkuna on siis 100 ms, jolloin vähiten merkitsevä numero näyttää kymmenet Hz:it.
Laskin sisältää 24-bittisen laskurin, joka on jaettu kolmeen 8-tavuiseen laskurirekisteriin: High
byte, Midbyte ja LowByte. Esim. LCD-näytölle tulostetaan taajuuslukema 7.331.02 MHz. Tällöin
rekisterien arvot ovat: HighByte = 0Bh, MidByte = 2Fh ja LowByte = AE, koska 73310210
kymmenjärjestelmässä vastaa 0B2FAE16 kuusitoistajärjestelmässä.
8. Laskimen modifioitu HW-kytkentä
Tibor OM2ATM on suunnitellut alkuperäisen 1-puolisen piirilevyn, jota olen modifioinut
lisäämällä +5 V:n jänniteregulaattorin ja 4 painonappia, jotka löytyivät vanhasta videonauhurin
romusta. Painonappien avulla tehdään tarvittaessa käyttäjän asetukset EEPROM-muistiin. Samoihin
liittimiin kytketään koskettimet varsinaisille kytkimille tai relekoskettimille tarpeen mukaan
(piirikaaviossa ”External Control”).
12(23)

Mitattava taajuus kytketään NPN-transistoriasteen vahvistamana I/O-pinneihin RA3 ja RA4. RA4
toimii schmitt trigger-tyyppisenä digitaalitulona PIC:n sisäiselle laskurimoduulille TMR0, joka
muodostaakin pulssilaskennan ytimen tässä sovelluksessa. RA3:a tarvitaan digitaalilähtönä
laskennan jälkeen selvitettäessä Prescaler-laskurin arvo. Tämä siksi, koska ko. laskuriarvoa ei voi
PIC:ssä lukea suoraan.
Digitaalituloa RA2 käytetään LCD:n R/W toimintoon sekä Display Offsetin summaus (Add) tai
vähennys (Sub) valintaan ohjelmoitavana taajuuslaskimena. Valinnan määrää tietysti
vastaanottimen rakenne, onko vastaanotettu taajuus välitaajuuden ala- vai yläpuolella.
Painopiirilevy on melkein samaa kokoa itse 1 x 16 merkkisen LCD-näyttömoduulin kanssa (n. 8 cm
x 3.6 cm) ja piirikortit asennetaankin päällekkäin esim. kierreholkkien ja ruuvien avulla. Näin
saadaan LCD:n data- ja ohjausväylä lyhyeksi piirikorttien välillä.
PIC LCD FREQUENCY COUNTER
+8...13.8V
0 V
22uF
25V
Frequency
Input
Open (False) +5V (True)
- Eeprom Mode
Displ. 0ffset1 Displ. Offset2
Offset 1&2 Direct Freq.
Normal Decimal point
Add Offset Sub Offset
100R
*) Can also be fixed 22 pF
0 V (False) +5V (True)
100n
U1
in
LM317LZ
C2
out
+5 V
L1
C1 ref
R2
R1
220
R3
10uH
R5
100n
C3
470
680 10k R12 R6
R4
D1
2 x 1N4148
+5 V
C4
D2
External
Control
S4
22nF
470
*)
Programming
buttons
C7
S0
S1
S2
S3
47k
XT1
R7...R10
R11
3k3
100 nF
Q1
2N3904
C5
4 MHz
4
14
22 pF
22 pF
C6
6
Vdd
2
RA3
3
5
RA4
Vss (GND)
16
15
4 x
1k
7
8
9
MCLR
OSC1
OSC2
RB0
RB1
RB2
RB3
PIC
16F84-04P
(16C84)
13(23)
RA0
RA1
RA2
Kuva 7. PIC-LCD-taajuuslaskimen kytkentäkaavio (schematic_1.eps)
U2
RB4
RB5
RB6
RB7
17
18
1
10
11
12
13
R13
22k
2
Vdd (+5V)
3
Vo (LCD Contrast)
1
GND (0V)
4
5
6
RS
R/W
E
Control Signals
7
8
9
10
11
12
13
14
U3
LCD
(HD44780)
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Data bus
25.07.2001 OH6CJ
LCD-modulin näyttö tarvitsee toimiakseen kontrastijännitteen, joka on normaalisti n. 0.5…0.7 V ja
pakkasta kestävissä malleissa –6…-7 V 3) . Kytkennässä 22 kilo-ohmin trimmeripotentiometrillä
R13 säädetään näytön kontrasti sopivaksi. Koska LCD-näyttöä ohjataan 4-bittisellä väylällä
(D4…D7), on pinnit D0…D3 kytkettävä nollaan, jotta näyttömoduli toimii oikein. PIC-piiri ja
LCD-näyttömoduli tarvitsevat stabiloidun + 5V:n käyttöjännitteen. Regulaattoriksi löytyi
komponenttilaatikosta LM317LZ max. 100 mA versio. Yhtä hyvin voisi käyttää tyyppiä 78L05,
jolloin vastukset R1, R2 ja R3 voidaan jättää pois ja kytkeä regulaattorin GND piirikortin 0 V:iin
(GND). Kiteenä on vanhasta väritelevisiosta purettu 4 MHz:n kide, jota löytyy myös yleisesti
komponenttikaupoista. Toisessa protossa käytin trimmerikondensaattoria C6:ssa laskimen
kalibroimiseksi, mutta 22 pF:n kiintokondensaattoria voi käyttää tilalla ja tehdä kalibroinnin

SW:ssa. Mitattava taajuus kytketään 100 ohmin vastuksen R4 ja 22 nF:n kondensaattorin C4 kautta
NPN-transistorin Q1 kannalle, joka on esijännitetty vastuksella R12 (33k…150 k) parhaan
herkkyyden saavuttamiseksi transistorityypin mukaan . Diodit D1 ja D2 leikkaavat mitattavan
signaalin tason +/- 0.6 V:iin suojaten transistorin Q1. Rakentamani laskinyksilön ylärajataajuus oli
melkein 36 MHz huoneenlämpötilassa signaalitasolla n. 0.2 Vpp. Virrankulutus oli n. 15 mA.
Käyttöjännite 8…13.8 V DC.
Huom! Digitaalitulot RB0…RB3 ovat normaalisti tilassa FALSE (0V) 1 kilo-ohmin
alasvetovastusten R7…R10 avulla, jos niihin ei ole kytketty esim. ulkopuolista kytkintä. Näin
digitaalituloja RB0…RB3 voidaan ohjata +5 voltin jännitteellä 1-napaisella kytkimellä tai releen
koskettimella.
Kuva 8. PIC-LCD-taajuuslaskimen komponenttien sijoitus (lcd_countr_comp_layout.bmp)
14(23)

Kuva 9. Piirilevy juotospuolelta katsottuna. (lcd_countr_pcb_oh6cj.bmp)
9. Laskimen modifioitu ohjelmisto (SW)
Idea taajuuslaskinohjelman edelleen kehittämisestä tuli Eeron OH5OI, Pekan OH1PP ja Pertin
OH1IR taholta, koska he olivat rakentamassa OM3CPH:n taajuuslaskinta 8-bittisellä
ohjausväylällä. Display Offset-asetuksia ei voinut muuttaa kuin itse lähdekoodiin ja kääntää
MPASM-tiedosto uudestaan heksamuotoon ohjelmointilaitetta varten. Se tuntui hiukan hankalalta.
Täytyi olla helpompi keino asettaa Display Offset-parametrit! Löysin seuraavaksi internetistä
Peterin LCD_DIG4.asm taajuuslaskin-ohjelman 4-bittisellä LCD-ohjausväylällä. Kokeilin
ohjelmaa, mutta näytön ohjaus ei aluksi toiminut oikein. Sähköpostiyhteys Peterin kanssa tuotti
hetken päästä tuloksia (myöhemmin meillä oli myös skedi 14.250 MHz:llä). Itse halusin vielä
kehittää laskuria. Kun PIC:ssä kerran on käyttäjän EEPROM-datamuisti, niin miksipä ei käytettäisi
sitä hyväksi. Kopioin myös ohjelmoitavan taajuuslaskimen ominaisuudet Sub / ADD RF hänen 8bittisestä
koodista lisäten samalla kaksi eri Display Offsettia 1 ja 2. Käytän Peterin ohjelmakoodin
Sub / ADD RF-termistä tässä nimitystä Display Offset = näytön offset, joka kuvaa paremmin
funktiota eli siitä vähennetään tai siihen summataan mitattu taajuus.
9.1 COUNTER MODE
Normaalisti laskin toimii COUNTER MODE:ssa mitaten mittaustuloon kytkettyä taajuutta.
Kun LCD:n ohjausväylä muutetaan 8-bittisestä neljäksi, vapautuu neljä I/O-pinniä RB0…RB3.
Käyttäjää varten on siten ohjelmoitu digitaalituloille RB0…RB3 ja RA2 seuraavan taulukon
mukaiset funktiot:
15(23)

Taulukko 2. COUNTER MODEn digitaalitulojen funktiot
COUNTER MODE
Input signal FALSE (0 V) TRUE (+5 V)
RA2 Sub Display Offset Add Display Offset
RB0 - -
RB1 Display Offset1 Display Offset2
RB2 Display Offset 1&2 Direct frequency
RB3 Normal / Sub Display
Offset
10-divider *)
*) RB3 tilassa TRUE voidaan desimaalipisteitä siirtää yksi dekadi oikealle. Tätä ominaisuutta
tarvitaan, jos taajuuslaskurin eteen kytketään erillinen 10-jakaja mitattavan taajuusalueen
laajentamiseksi VHF:lle.
9.2 EEPROM MODE
Lisäsin ohjelmaan toisen erillisen toimintamoodin EEPROM MODE, johon päästään vain, jos
painike S0 on 1-tilassa (+5V) ja sähköt kytketään PIC:iin. Sen jälkeen painikkeiden S0…S3 ja
LCD-näytön avulla voidaan tarpeen mukaan muuttaa taajuuslaskurin käyttäjän asetuksia ja tallettaa
ne parametreina EEPROM-muistiin, jossa ne säilyvät sähkökatkojen yli.
Taulukko 3. EEPROM MODEn digitaalitulojen funktiot
EEPROM MODE
Input signal FALSE (0 V) TRUE (+5 V)
S0 (RB0) - Increase address
S1 (RB1) - Increase data value
S2 (RB2) - Decrease data value
S3 (RB3) - Save to EEPROM
9.3 Muut lisätyt funktiot
- toinen desimaalipiste lisätty 1 kHz:n ja 100 Hz:n dekadien väliin
- jos taajuus näytölle on alle 10 MHz, niin 10 MHz:n dekadin nollaa ei tulosteta (esim. 01.440.00
MHz näytetään 1.440.00 MHz)
- ylimääräisiä viiveitä lisätty LCD:n merkkien lähetysalgorimiin, jotta ohjelmisto toimisi myös
paremmin ”ei standardit täyttävillä” LCD-näyttömoduleilla
- laskin toimii suorana taajuuslaskimena oletusarvoilla (katso EEPROM 06h)
- kun laskimeen kytketään ensi kertaa PIC-piirin ohjelmoinnin jälkeen sähköt päälle, talletetaan
oletusarvot automaattisesti EEPROM-muistiin. Tästä indikoi teksti ”EE-INIT:00...0F” näytössä
9.4 EEPROM-parametrien funktiot
Seuraavassa taulukossa on listattu käyttäjän EEPROM-asetukset. EEPROM-osoite ja data näytetään
ja asetetaan aina heksaluku-formaatissa (h). Sen vuoksi Display Offsettia laskettaessa on tehtävä
lukumuunnos 10-järjestelmästä 16-järjestelmään. Kuulostaa hankalalta, mutta lukumuunnoksia
tarvitsee tehdä vain Display Offsetteja laskettaessa ja laskinhan löytyy esim. kotitietokoneen
apuohjelmat-valikosta. Asetukset ovat tyypillisesti kertaluonteisia.
16(23)

Taulukko 4. EEPROM-muistipaikkojen 00h...0Fh funktiot:
Address Name Description Default
00h Display Offset 1 Highbyte High Byte Display Offset1 9001.50 kHz = 0DBC36 0Dh
01h Display Offset 1 Midbyte Mid Byte Display Offset1 BCh
02h Display Offset 1 Lowbyte Low Byte Display Offset1 36h
03h Display Offset 2 Highbyte High Byte Display Offset2 8998.50 kHz = 0DBB0A 0Dh
04h Display Offset 2 Midbyte Mid Byte Display Offset2 BBh
05h Display Offset 2 Lowbyte Low Byte Display Offset2 0Ah
06h Direct_frequency Suora taajuuslaskenta ilman sub or add funktioita = 00
Sub or add function activated = 01…FF
00h
07h EE_Fine1 Kalibrointiarvo 1 (1 == 3*4/fx = 3us) 15h
08h EE_Fine2 Kalibrointiarvo 2 (1 == 4*4/fx = 4us) 01h
09h 1x16_Display LCD näyttötyyppi: 00 = 1x16 LCD, 01…FF = 2x20 LCD 01h
0Ah Digits Näytettävien numeroiden määrä: 00 = 7 numeroa, 01…FF = 01h
6 numeroa
0Bh not in use - FFh
0Ch not in use - FFh
0Dh not in use - FFh
0Eh not in use - FFh
0Fh EEPROM default values Jos > 0 niin default arvot ladataan seuraavassa sähköjen
päällekytkennässä.
00h
9.4.1 Display Offset ja kytkin S4 (EEPROM 00h…05h)
Kytkimen S4 avulla voidaan RB1:llä valittu Display Offset 1 tai 2 lukuarvo summata mitattuun
taajuuteen tai vähentää mitatusta taajuudesta. Vastaanottimen AM- ja FM-modella välitaajuuteen
summataan VFO-taajuus tai välitaajuudesta vähennetään VFO-taajuus. SSB:llä ja CW:llä
välitaajuuden asemesta käytetään BFO-taajuutta sillä olettamuksella, että BFO-taajuus on vakio ja
tunnettu kyseisellä sivunauhalla.
9.4.2 Suora tai ohjelmoitava taajuuslaskenta (EEPROM 06h)
Laskin toimii suorana taajuuslaskimena oletusarvoilla eikä digitaalituloa RB2 ei tarvitse aktivoida.
Haluttaessa ohjelmoitavaa moodia muutetaan parametri arvoon 01h.
9.4.3 Laskimen kalibrointi (EEPROM 07h, 08h)
Laskenta-aikaikkuna perustuu PIC-prosessorin käskyjen tunnettuun suoritusaikaan. Yksi kellojakso
t[μs] = 4/ fxtal [MHz], kun fxtal on kidetaajuus. Prosessorin käskyt vievät yhdestä kahteen kellojaksoa
käskytyypin mukaan. Näistä käskyistä on ohjelmoitu 100 ms:n viiveluuppi, jota voidaan
hienosäätää suhteessa 1 μs / 100000 μs EEPROM-parametrien 07h ja 08h kombinaatioilla tai
vaihtoehtoisesti vielä tarkemmin muuttamalla kidekytkennän toinen kondensaattori säädettäväksi.
Jos laskimen näyttö on alle referenssitaajuuden , mittausaikaikkuna on liian lyhyt. Silloin
hienosäätöviivettä on kasvatettava ohjelmistossa (SW) tai kiteen taajuutta laskettava
trimmerikondensaattorin avulla. Kalibrointi voidaan tehdä esim. taajuusstandardiasemien mukaan
tai mittalähettimen ja toisen kalibroidun laskimen kanssa.
Seuraavasta taulukosta voidaan valita kombinaatio parametreille 07h ja 08h, jotka ovat mukana
laskenta-aikaikkunan luupissa:
17(23)

Taulukko 5. Laskenta-aikaikkunan kalibrointiarvot
Laskenta-aikaikkunan 07h EE_fine1 08h EE_fine2
hienosäätöviive / μs 1 yksikkö = = 3 μs 1 yksikkö = = 4 μs
60 us 02h 09h
61 us 13h 01h
62 us 12h 02h
63 us 03h 09h
64 us 14h 01h
65 us 13h 02h
66 us 12h 03h
67 us 15h (default) 01h (default)
68 us 14h 02h
69 us 13h 03h
70 us 16h 01h
71 us 15h 02h
72 us 14h 03h
73 us 13h 04h
74 us 16h 02h
9.4.4 Näytön valinta (09h)
HD44780 standardin mukaan 1 x 16 merkkinen LCD-näytön ohjauksessa rivinvaihto tehdään
kahdeksannen merkin jälkeen, vaikkei itse näytössä olekaan toista riviä. 2 x 20 merkkisessä
näytössä tällaista kummallisuutta ei ole. Näyttötyypin valinta:
00h = 1 x 16 LCD
01h = 2 x 20 LCD
9.4.5 Näytettävien numeroiden määrä (0Ah)
00h = 7 digittiä, esim. 14.250.51 MHz
01h = 6 digittiä, esim. 14.250.5 MHz
9.4.6 Oletusarvojen palautus (0Fh)
Alkuperäiset oletusarvot voidaan palauttaa tallettamalla muistipaikkaan 0Fh erisuuriarvo kuin nolla.
Kun seuraavan kerran kytketään sähköt laskimeen, palautuvat oletusdata-arvot (default) EEPROMmuistipaikkoihin
00h…0Fh.
9.5 Käyttäjän asetusten muuttaminen
9.5.1 EEPROM MODEn aktivointi
1. Pidä painonappi S0 pohjassa ja kytke jännite laskurille. Näyttöön ilmestyy teksti: ”EEPROM
MODE 1.2”.
2. Kun S0 vapautetaan (=FALSE) ja RB1…RB3 ovat myös tilassa FALSE, näyttöön ilmestyy
parametrien asetusnäyttö: ”ADDR:00 DATA:0D” jossa ADDR merkitsee EEPROM-osoitetta
00…0Fh ja DATA osoitteen muistipaikan data-arvoa.
18(23)

Kuva 10. PIC-taajuuslaskin EEPROM MODEssa, jossa laskimen käyttäjän asetuksia voidaan
muuttaa. (Kuva EEPROM_MODE_view.jpg)
9.5.2 Parametrien arvojen muuttaminen
EEPROM-muistipaikkojen osoitteet ja funktiot on selostettu aiemmin (katso taulukko 3).
1. Muistipaikan osoitetta (00h…0Fh) kasvatetaan painamalla painonappia S0. Maksimiosoitteen
0Fh jälkeen osoitelaskuri pyörähtää taas 00h:aan.
2. Data-arvoa joko kasvatetaan S1:llä tai vähennetään S2:lla.
3. Jotta muutos jää pysyväksi, on kyseisen datan arvo talletettava EEPROM-muistiin painamalla
painonappia S3 hetkeksi, jolloin onnistuneen talletuksen merkiksi näyttöön ilmestyy teksti
”*SAVED*” ja kyseinen muistipaikka luetaan automaattisesti uudelleen muistista näyttöön.
4. Näin tehdään jokaiselle parametrille, jota halutaan muuttaa. Kun halutut muutokset on
ohjelmoitu, poistutaan EEPROM MODEsta kytkemällä laskimesta hetkeksi sähköt pois.
Esimerkki 1:
3.5 MHz / 14 MHz:n vastaanottimen BFO-taajuudeksi mitattiin LSB:llä 9001.49 kHz ja USB:llä
8998.5 kHz. Esimerkissä kytkimellä S4 Sub/Add Display Offset- funktiota voidaan käyttää
vastaanottimissa, joissa molemmat sekoitustulokset käytetään hyväksi.
Taulukko 6, Display Offset esimerkki 1
Esim.1 SSB vastaanotin 9 MHz:n välitaajuudella.
BFO-taajuus 9001.49 kHz = 0DBC3516 8998.5 kHz = 0DBC3516
Asetettu VFO-taajuus (esim.) 5251.49 kHz 5251.49 kHz
Display Offset =BFO-taajuus LSB =BFO-taajuus USB
Display Offset 1 HighByte 0D16
Display Offset 1 MidByte BB16
Display Offset 1 LowByte 0516
Display Offset 2 HighByte 0D16
Display Offset 2 MidByte BB16
Display Offset 2 LowByte 0A16
RB1 = Display Offset valinta FALSE (0 V) = Display Offset 1 TRUE (0 V) = Display Offset 2
S4 FALSE (0V) = Sub Display Offset TRUE (+5V) = Add Display Offset
Näytön lukema: 3.750.00 MHz 14.249.99 MHz
19(23)

Esimerkki 2:
Laskin kytketään BC-vastaanottimeen, jonka välitaajuus on 455 kHz. Vastaanottimen VFO-taajuus
on aina välitaajuuden verran ylempänä vastaanottotaajuutta.
Taulukko 7, Display Offset esimerkki 2
Esim.3 BC-vastaanotin 455 kHz:n välitaajuudella.
Vastaanottimen välitaajuus 455 kHz
Asetettu VFO-taajuus (esim.) 1885.00 MHz
Display Offset = välitaajuus
Display Offset 1 HighByte 0016
Display Offset 1 MidByte B116
Display Offset 1 LowByte BC16
RB1 = Display Offset valinta FALSE (0 V) = Display Offset 1
S4 = +5 V, näytön lukema: 1440.00 MHz
10. Laskimen rakentaminen
Varoitus! PIC-piiri ja LCD-näyttömoduli saattavat vaurioitua staattisesta sähköstä! Käsittele niitä
kuin CMOS-piirejä.
Piirilevyn kuparifoliovedot ovat aika yksinkertaisia, joten väritin kuparifoliokohdat Decon Dalotussikynällä
ja seuraavaksi onkin vuorossa piirilevyn syövytys ferrikloridissa.
Kun piirilevy on syövytetty, porataan reiät komponenttien läpivienneille ja LCD-näyttömodulin
kiinnittämiseen. Seuraavaksi juotetaan piirilevylle yhdistykset eristetyillä kytkentälangoilla
(osasijoittelukuvassa viivat päätettyinä neliön muotoisella pisteellä):
1. Vastuksen R11 (3k3) vierestä PICin nastaan 1.
2. Kuristimen +5 V:n syötön päästä PICin nastaan 2
3. Painonappien yhdistykset digitaalituloihin A-A, B-B, C-C ja D-D.
4. Ground (GND) yhdistys PICin pinniin 5
5. +5V:n jänniteregulaattorin U1 lähdöstä Out PIC:n pinniin 15 (sijaitsee 22 pF vieressä).
Seuraavaksi juotetaan U2:n mikropiirikanta, painikkeet, vastukset lukuunottamatta R7…R10,
kondensaattorit ja lopuksi XT1, D1, D2, U1 ja Q1. Muista C1:n oikea napaisuus! PIC-piiriä ei vielä
asenneta kantaan.
R7...R10
PIC-piirilevy
juotos
LCD-moduli
2N
3904
LM
317
LZ
Ref In
E B C
Out
Kuva 11. Komponenttien asennusohjeita. (component installation.eps)
Juota kaapeli mittaussisääntuloon (Frequency Input) ja johdot syöttöjännitteelle.
Käytin itse osasijoittelukuvasta poiketen osittain pintaliitoskomponentteja toisen protolaitteen
rakentelussa.
20(23)

11. Laskimen käyttöönotto
Kun edellisen vaiheen komponentit ja yhdistyslangat on juotettu, testataan piirikortin elektroniikka
ensin ilman LCD-näyttömodulia ja PIC-piiriä.
11.1 Mittaukset jännitteettömänä
1. Mittaa yleismittarin ohmialueella U1:n nastaan In ja piirilevyn GND. Resistanssiarvo ei saa
näyttää oikosulkua.
2. Mittaa samalla tavalla U1:n lähtöpinnin Out ja GND väliltä resistanssi. Resistanssiarvo ei saa
näyttää oikosulkua.
11.2 Ensimittaukset jännite kytkettynä
1. Kytke jännite piirilevyn tuloliittimiin. Muista oikea napaisuus.
2. Mittaa tasajännite regulaattorin lähdön Out ja GND väliltä . Sen tulee olla välillä 4.9…5.1 V.
Jos jännitetaso on jotain muuta, vika löytyy todennäköisesti R1…R3 arvoista tai regulaattorin
väärästä kytkennästä piirilevylle.
3. Mittaa +5 V:n jännitejakelu PIC:n pinniin 4 ja 14 mitattuna PICin pinniä 5 vasten.
4. Mittaa myös piirikortin LCD-modulin syöttöpinneistä +5 V väliltä 2 (+) ja 1 (GND)
11.3 Loppuasennus ja testaus
1. Kytke sähköt pois.
2. Asenna vastukset R7…R10 pystyasentoon osasijoittelukuvan mukaan ja juota piirilevylle.
Katkaise vain sisempänä olevien vastuksien ylimääräiset johtimet. Käytä jäljelle jäänyttä
yhdistyslankana LCD-modulille kuvan mukaan.
3. Asenna piirikortit toisiinsa ja juota huolellisesti kaikki yhdistyslangat (14 kpl) käyttäen
eristepäällysteistä johdinta LCD-näyttömodulin ja piirikortin välille.
4. Asenna ohjelmoitu PIC-piiri kantaansa oikein päin (katso osasijoittelukuva).
5. Kytke sähköt laskimeen.
6. Aseta R13 avulla näytön kontrasti sopivaksi
7. Jos kaikki meni oikein vastoin Mr. Murphyn lakia, laskimen tulisi nyt toimia. Kytke mitattava
signaali mittaustuloon. Laskin näyttää mitattavaa taajuutta.
8. Kalibroi laskin kappaleen Laskimen kalibrointi (EEPROM 07h, 08h) mukaan.
9. Tee ohjelmiston parametriasetukset tarpeen mukaan.
12. Laskimen tuottamat häiriöt
Laskimen näytön ohjaus saattaa häiritä vastaanotinta, joten se on hyvä asentaa metallikoteloon.
Myös 4 MHz:n kiteen perus- ja kerrannaistaajuudet voivat kuulua radiosta kyseisiä taajuuksia
kuunneltaessa.
13. Mistä ohjelman saa?
Ohjelmiston heksakoodi LCD4DIEC.HEX tarvitaan PIC-piirin ohjelmointiin. Piirilevyn kuva sekä
lähdekoodi LCD4DIEC .ASM on myös saatavissa bittinikkareille OH2HOH:n sivuilta osoitteessa
(http://personal.inet.fi/cool/qrp) tai OM3CPH:n kotisivuilta 3) . Lähdekoodi perustuu OM3CPH
sovellukseen ja sitä ei saa käyttää kaupallisiin tarkoituksiin. Harrastajille se on ilmainen. Peterin
sanoilla sanoen: ”This software is free for private usage. It was created for Ham Radio community
members. Commercial exploatation is allowed only with permission of authors”.
21(23)

Tälle laskuriohjelmistolle en anna mitään takuuta toiminnasta. Rakentamani kaksi laskinta toimivat
kuitenkin minua tyydyttävällä tavalla. Laskin on rakenteeltaan yksinkertainen ja edullinen 30
MHz:n perustaajuuslaskin, jonka rakennuskustannukset jäävät halvimmillaan alle 100 mk:n hintaan.
14. Jatkokehitysideoita ja puutteet
14.1 Kehitysideat
Yleisesti saatavilla oleva esijakajan (10-jakaja) kytkentä kolmanneksi piirikortiksi varustettuna
suuri-impedanssisella tulopiirillä. Usein on myös tarve mitata UHF-taajuuksia ainakin 70 cm:n
alueelle asti, jolloin kymmenjakajalla ei pelkästään selvitä.
VFO:n taajuuslukitus. Mitattu taajuus asetetaan taajuusohjeeksi. Ohjelmaan lisätään
vähennyslaskutoimitus: taajuusohje - mitattu taajuus. Jos vähennyslaskun tulos on negatiivinen,
ohjataan yksi PIC:n digitaalilähtö nollaan. Jos tulos on positiivinen, ohjataan em. lähtö +5 V:iin.
Lähtö kytketään lataamaan tai purkamaan ulkoisen integraattorin kondensaattoria.
Operaatiovahvistimella toteutetun integraattorin lähtö syöttää hitaalla aikavakiolla jännitettä
kapasitanssidiodiin, joka on kytkettynä VFO:n oskillaattoripiiriin. Näin taajuus pyritään pitämään
vakiona. Tämä on hiukan modifioitu ratkaisu Olavi Lehden OH2BBR artikkelista Elektroniikka
lehden numerosta 16/1980: Digitaalinen oskillaattorin taajuusvakavointi. 12)
14.2 Puutteita
Puutteena on vielä CW-lähetyksessä erillisen TX-offsetin puuttuminen. Sen indikointiin voidaan
käyttää kyllä esim. Display Offset 2:sta, jos se ei ole muussa käytössä.
Suuri-impedanssista mittaustulovahvistinta tarvitaan heikkoja signaaleja mitattaessa.
15. PIC-LCD-taajuuslaskimen osaluettelo
R1 220R ¼ W
R2 680R ¼ W
R3 10k ¼ W
R4 100R ¼ W
R5, R6 470 R ¼ W
R7,R8,R9,R10 1 k ¼ W
R11 3k3 ¼ W
R12 33 k…150 k ¼ W (47k käytetty transistorin 2N3904 kanssa)
R13 10k…22k trimmeripotentiometri vaaka-asennettava
C1 22 μF / 25 V tantaali
C2, C3, C7 100 nF keraaminen / 25 V
C4 22 nF keraaminen / 25 V
C5 22 pF keraaminen
C6 22 pF keraaminen tai 4…20 pF trimmerikondensaattori
D1, D2 1N4148
L1 10 μH miniatyyrikuristin (1/4 W:n vastuksen näköinen)
S0,S1,S2,S3 Painonappi piirilevylle, 1 x sulkeutuva, 6 x 6 mm
Q1 Transistori UHF-NPN tyyppi esim. 2N3904
XT1 4.000 MHz rinnakkaisresonanssikide
U1 LM317LZ jänniteregulaattori max. 100 mA (tai 78L05, katso modifiointiteksti)
U2 PIC 16F84-04/P + mikropiirikanta 18 nap. 3)
U3 LCD-näyttömoduli 1 x 16 merkkiä HD44780 yhteensopiva 3)
1 kpl Laskimen 1-puolinen piirilevy n. 80 mm x 40 mm
22(23)

16. Lähteet
1) OM3CPH kotisivut: http://www.qsl.net/om3cph
2) Radioamatööri 12/81 Unto Kokkarinen OH3UK: Digitaalinen taajuusnäyttö Drake
R4B:hen s. 380, CQ-DL 6/80 s. 275-276
3) LCD Tietoa Probyte Oy: http://www.sci.fi/~pri/
4) ”FREQ-Mite” taajuuslaskin. http://smallwonderlabs.com/
5) E & A 1/1982 Olavi Lehti: Esijakajalla ylempiin taajuksiin
6) E & A 14/1984 Olavi Lehti: Nyt rakennetaan Etuvahvistin taajuuslaskimeen
7) Heikki E. Heinonen OH3RU: Tiimissä hamssiksi, sivu 178
8) SRAL R.Y.: Radioamatööritekniikkaa, sivu 121.
9) JF1OZL kotisivuut: http://www.intio.or.jp/jf10zl/
10) http://www.microchip.com
11) Smallwonder Labs K1 CW transceiver http://www.elecraft.com
12) Elektroniikka 16/1980 s. 23-24, Olavi Lehti: Digitaalinen oskillaattorin taajuusvakavointi
23(23)