Контроллер эхорепитера и цифрового магнитофона
Вашему вниманию предлагается один из вариантов использования микросхем цифровой памяти для аналоговых звуковых сигналов фирмы Winbond более известных как ISD чипкордеры. Подробную информацию о радиоэлектронных компонентах этой фирмы можно найти на ее сайте www.isd.com, либо на русском сайте www.rtcs.ru. Там даны развернутые описания этих устройств, документация (на английском языке), диаграммы работы, простейшие варианты включения. Данной информации вполне достаточно для самостоятельного использования микросхем памяти и разработки различных устройств на их основе.
Интерес к цифровым магнитофонам в радиолюбительской практике, на взгляд автора, недостаточно высок по причине кажущейся сложности устройств. На самом деле простота и надежность позволяют широко использовать их при обычной радиолюбительской работе: записи протоколов радиосвязи, настройке аппаратуры, проверке радиосигнала. Интересно применение чипа и в качестве одноканального репитера-повторителя (эхорепитера), простота и дешевизна которого позволяют использовать систему очень широко, включая гражданский CB-диапазон.
Описываемая ниже схема (далее - устройство) несет в себе две абсолютно независимые друг от друга функции: радиолюбительский цифровой магнитофон с энергонезависимой памятью и контроллер эхорепитера, именуемого в просторечье «попугай». Схема представляет собой микросхему памяти ISD2560 и управляющий ею микроконтроллер Atmel AVR90S1200. Аналоговая обвязка по сути своей заимствована из технического описания на микросхемы памяти и не представляет собой ничего сложного.
Особенности микросхемы памяти позволяют при достаточном внимании обойтись и без внешнего микроконтроллера. У нее имеется достаточное количество внешних сигналов, по которым можно организовать коммутацию. Но все-таки отдельный микропроцессор позволяет устройству быть гораздо гибче, сэкономить немалое число элементов как большой, так и малой интеграции, что позволяет быть ему экономичным и в то же время достаточно универсальным.
Итак, рассмотрим подробнее работу устройства. Как было сказано, оно состоит из микроконтроллера DD1 и микросхемы чипкордера DD2 ISD2560. Последняя цифра маркировки – 60 обозначает максимальное время записи в секундах, т.е. 60 секунд. Без каких-либо изменений можно использовать микросхемы ISD2575/90/120, память которых варьируется от 75 до 120 секунд соответственно. При небольших переделках можно применять микросхемы с большей и меньшей памятью. Микроконтроллер AVR90S1200, помимо своей дешевизны, имеет одно очень полезное свойство, которое незаслуженно опускается – встроенный RC генератор, работающий на частоте около 1 МГц. Его использование позволило отказаться от внешнего кварцевого генератора, упростив и немного удешевив конструкцию. К сожалению, включить этот генератор можно только в режиме параллельного программирования, которым простейшие программаторы, работающие в последовательном режиме, не могут. Впрочем, к устройству всегда можно подсоединить кварцевый резонатор в диапазоне 1…2 МГц. Для корректного сброса в схеме применена микросхема сброса DA1 КР1171СП42. Допустимо применение ее импортных аналогов.
Микроконтроллер соединяется с чипкордером по 4 проводам: CE, PD, P/R, EOM. По этим сигналам происходит диалог между процессорами, формирование и отслеживание всех интервалов. Т.к. они все подробно рассмотрены в технической документации, автор не будет заострять на них внимание. Кроме того, микроконтроллер использует сигналы от двух клавиш: SB1 “Record” и SB2 “Playback” для включения режимов записи и воспроизведения, соответственно, в режиме магнитофона, а также переключатель (или перемычку) SA1 “Mode”, которым выбирается режим работы устройства. При замкнутом положении (0 на выв. PB2) устройство работает в режиме магнитофона, при разомкнутом (1 на выв. PB2) – в режиме репитера. Также для визуализации используются два светодиода: LED1 и LED2, которые отображают режим работы магнитофона – запись или чтение.
Для функционирования репитера используются сигналы Carrier (вход) и TX/RX PTT (управляемый через реле K1). Переключатель SA3 должен быть разомкнут. На вход Carrier (несущая) подается сигнал от детектора несущей (0-нет, 1-есть). Отслеживая этот сигнал, устройство формирует необходимые сигналы записи, чтения и коммутации для чипкордера. На выводе TX/RX (выв 15 DD1 - PB3) появляется 0, когда контроллер включает режим приема для внешнего трансивера репитера; 1 – появляется при переходе на передачу. Для управления внешними цепями используется реле K1 с транзистором-ключом Q1. Логика работы эхорепитера следующая: приняв высокий уровень по входу Carrier, микроконтроллер включает чипкордер на запись, которую он осуществляет до спада сигнала уровня несущей, либо до достижения предельного времени записи. После этого он включается на воспроизведение, установив предварительно потенциал TX/RX PTT, на время совершенной записи. По окончании, TX/RX PTT выключается, а устройство переходит в дежурный режим. Если запись будет больше предельного времени, устройство все равно выполнит цикл передачи, что в общем-то будет выглядеть как передача «на встречу».
Отдельно следует рассмотреть аналоговые цепи устройства. Звуковой линейный сигнал подается для записи на вывод «Вход УНЧ». Его уровень регулируется подстроечным резистором VR2. Допустимо использовать внутренний предусилитель чипкордера. В этом случае сигнал (можно с микрофона) подают на вывод «Микрофон», замыкают перемычку N1, а на вывод «Вход УНЧ» ничего не подключают. Если предусилитель не используется, перемычка N1 должна быть разомкнута! Следует сказать, что в некоторых случаях для улучшения качества сигнала с микрофонного предусилителя, вместо перемычки лучше использовать конденсатор на 0,1мкф. Выходной звуковой сигнал снимается с вывода «Выход УНЧ». Его уровень регулируется подстроечным резистором VR1. Сигнал можно проконтролировать с помощью высокооммного динамика XS1.
В режиме работы в качестве цифрового магнитофона переключатель SA1 должен быть замкнут. В этом случае устройство будет записывать сигнал в память на время удержания кнопки «Record», но не больше чем на допустимое время записи. Воспроизведение сигнала будет осуществляться при кратковременном нажатии клавиши «Playback». С помощью светодиодов LED1 и LED2 можно осуществлять визуальный контроль за работой устройства, если это необходимо.
Следует учесть, что в режиме работы в качестве цифрового магнитофона, устройство не реагирует на потенциалы на выводе «Carrier» и не управляет реле K1 «TX/RX PTT». Равно и в режиме эхорепитера, устройство не реагирует на клавиши «Record» и «Playback», а также не управляет индикацией на светодиодах.
Питание устройства осуществляется от источника постоянного тока 6-15В. Однако если будет использоваться реле, то следует остановиться на напряжении необходимом для его срабатывания, например 12В. В качестве стабилизаторов используются две микросхемы 78L05 для питания процессора и чипкордера отдельно. Сделано это для уменьшения звуковых помех друг на друга.
В остальном, устройство не содержит сложнонастраиваемых цепей, имеет очень малые габариты и энергопотребление, а потому может легко монтироваться в корпуса радиостанций для работы в качестве эхорепитера. Подключение его в качестве магнитофона в трансивер вообще не должно вызывать каких-либо сложностей.
Мельник Николай Николаевич (RA4CTF)
г. Балаково
По всем вопросам обращайтесь по адресу: 413850, Саратовская обл., г. Балаково, ул. Рабочая, 41-101. Тел. (8453)37-56-30. Или по e-mail: nmnick@balakovo.san.ru. В эфире - на диапазоне 14 МГц.
