Diseño de un Generador RF en Banda L

Proyecto Final de carrera Diseño de un Generador RF en Banda L MEMORIA Titulación: Ingeniería Técnica Industrial en Electrónica Industrial AUTOR: Jose A. García-Uceda Calvo. DIRECTOR: Antonio Ramón Lázaro. Julio / 2006.

ÍNDICE 1

ÍNDICE 1 Memoria Descriptiva... 5 1.1 Objeto del Proyecto... 5 1.2 Posibles Soluciones y Solución Adoptada... 5 1.3 Descripción General del Equipo... 7 1.4 Descripción General de la Solución Adoptada... 10 1.4.1 Módulo 1, Sintetizador.... 10 1.4.2 Módulo 2, Programación mediante Microcontrolador.... 25 1.4.3 Módulo 3, Vco... 33 1.5 Resultados y conclusiones... 34 1.5.1 Resultados... 34 1.5.2 Conclusiones... 38 2 Memoria de Cálculo...40 2.1 Programa UMA v1.0... 40 2.1.1 Algoritmo de programación por puerto paralelo... 41 2.1.2 Algoritmo de programación por puerto serie... 44 2.2 Programa de gestión del Micro... 57 2.2.1 Recepción de los datos.... 57 2.2.2 Algoritmo de programación... 58 2.2.3 Rutinas auxiliares... 59 2.2.4 Función Main... 60 3 Planos...64 3.1 Placa del circuito impreso 1... 64 3.1.1 Situación de los componentes en placa 1... 64 3.1.2 Mascara de cara soldadura, placa 1 ( Bottom )... 65 3.2 Placa del circuito impreso 2... 66 3.2.1 Situación de los componentes en placa 2... 66 3.2.2 Mascara de cara soldadura placa 2 ( Top )... 67 3.2.3 Mascara de cara soldadura placa 2 ( Bottom )... 68 3.3 Placa del circuito impreso 3... 69 3.3.1 Situación de los componentes en placa 3... 69 3.3.2 Mascara de cara soldadura placa 3 ( Top )... 70 3.3.3 Mascara de cara soldadura placa 3 ( Bottom )... 71 2

3.4 Placa del circuito impreso 4... 72 3.4.1 Situación de los componentes en placa 4... 72 3.4.2 Mascara de cara soldadura placa 4 ( Top )... 73 3.4.3 Mascara de cara soldadura placa 4 ( Bottom )... 74 3.5 Placa del circuito impreso 5... 75 3.5.1 Situación de los componentes en placa 5... 75 3.5.2 Mascara de cara soldadura placa 5 ( Top )... 76 3.5.3 Mascara de cara soldadura placa 5 ( Bottom )... 77 4 Presupuesto...79 4.1 Mediciones... 79 4.2 Cuadro de precios... 83 4.3 Aplicación de precios... 87 4.4 Resumen del presupuesto del prototipo... 92 5 Bibliografía...94 5.1 Libros y Manuales consultados... 94 5.2 Páginas Web consultadas... 95 6 Anexos...97 6.1 Manual de usuario... 97 6.2 Código fuente para el PIC16F876A... 102 6.3 Código fuente del programa UMA v1.0... 108 6.4 UMA1021M DataSheet... 135 3

MEMORIA DESCRIPTIVA 4

1 Memoria Descriptiva 1.1 Objeto del Proyecto Este proyecto tiene como objetivo realizar un Generador de RF en Banda L. El proyecto servirá como herramienta docente para el laboratorio de comunicaciones en el que los alumnos de esta asignatura podrán experimentar con el generador. El proyecto en sí, consiste en diseñar un sintetizador de frecuencias de RF basado en un PLL (Phase Lock Loop) que sea capaz de sintetizar una serie de frecuencias para su posterior estudio. El PLL será controlado en todo momento por un programa de gestión a través de un PC o a través de un Microcontrolador. El programa de gestión se realizará en un lenguaje visual para que el alumno se encuentre con un entorno amigable. 1.2 Posibles Soluciones y Solución Adoptada Para buscar una solución al problema planteado es necesario tener claro el concepto de PLL, por eso se va a dar una pequeña explicación a modo de apunte. Figura 1. Diagrama de bloques de un PLL, configuración típica. El objetivo del PLL es transmitir la pureza espectral y estabilidad de una señal de referencia de un oscilador fijo (en nuestro caso, un oscilador de cristal de cuarzo) a un oscilador controlado por tensión (VCO), para poder sintetizar un determinado número de frecuencias de salida, por ejemplo: Para un rango de frecuencias de entre 1300 y 2000 MHz. Dicho margen depende del VCO seleccionado. La frecuencia de salida se determina con el valor de los divisores de la señal de referencia y de los prescalers de entrada. El comparador de fase (y frecuencia) da una señal de error proporcional a la diferencia de fase entre la señal dividida procedente de la referencia, y la salida dividida de los prescalers de entrada (ver figura 1). La frecuencia de esta señal de comparación se denomina frecuencia de comparación: 5

Fref Fcomp = [1] M vale: Cuando el PLL está enganchado (o en estado de locking) la frecuencia de salida N Fout = N Fcomp = Fref [2] M La señal de salida del comparador de fase se filtra con un filtro pasa bajos denominado filtro de lazo, la salida del cual modifica la tensión de control de VCO y por tanto la frecuencia del VCO. El objetivo de este filtro es solo dejar pasar variaciones lentas de la señal de error, por tanto, idealmente, cuando las frecuencias de las dos señales de entrada al comparador de fase son idénticas, la salida del comparador es nula, y la tensión de control del VCO se mantiene constante. Si por cualquier razón, por ejemplo cuando se conecta la alimentación, las frecuencias de las dos señales no son iguales, la señal de salida del comparador no es cero, y el filtro de lazo actúa intentando reducir la señal de salida del comparador y por tanto intentado igualar las frecuencias, hasta llegar al estado de locking o PLL enganchado. Bajo estas condiciones la señal de salida sigue las variaciones de la señal de referencia. Esta propiedad se utiliza en moduladores de frecuencia, FM. Los PLL s modernos utilizan detectores de fase denominados charge pump, que bombean pulsos de corriente de duración proporcional al error de fase, de manera, que el filtro de lazo integra estos pulsos y los convierte en una señal de control para el VCO. Normalmente se utilizan filtros pasivos para realizar el filtro de lazo. La amplitud de los pulsos de corriente se puede programar, de manera que puedan modificar por configuración del ancho del filtro del lazo. Normalmente, disponemos de dos bombas una normal y otra llamada FAST. Esta segunda bomba, en determinadas aplicaciones se utiliza con un filtro de lazo adicional que sólo actúa durante la adquisición de frecuencias (por ejemplo cuando se cambia de canal en un móvil), ya que aumenta la corriente, el ancho de lazo aumenta, y el tiempo de adquisición disminuye, una vez enganchado a la nueva frecuencia se desactiva, utilizando solo la bomba normal. En otras ocasiones, se conecta en paralelo con la normal, para dar más flexibilidad cuando se selecciona al ancho de banda del lazo. Los PLL`s modernos, como el UMA1021, disponen de un indicador de lock rápido, de manera que se puede utilizar para indicar a un microprocesador si el PLL está enganchado. Teniendo claro el concepto de PLL y los bloques que lo componen, nos vemos capaces de dar una solución al problema propuesto. Hoy en día el mercado ofrece cantidad de productos similares con prestaciones muy 6

parecidas y a veces resulta difícil declinarnos por un dispositivo u otro. Nosotros nos hemos fijado en un sintetizador de frecuencias denominado UMA1021M BICMOS de la casa Phillips (UMA1021M Data Sheet. Low-voltage frequency synthesizer for radio telephones. Philips Semiconductors. 1999), el datasheet de este sintetizador lo podemos encontrar en el apartado 6 de esta memoria, Anexos. Este sintetizador esta formado por dos divisores de frecuencia (uno para la referencia y otro para la frecuencia de entrada), un comparador de fase, 1 bomba charge-pump, otra Fast y un módulo que nos permite la programación de este sintetizador. Una vez elegido el sintetizador nos queda por definir el oscilador que vamos a utilizar para la frecuencia de referencia y el VCO que vamos a utilizar para corregir el error de fase. Para la referencia utilizaremos un cristal de cuarzo de unos 12 MHz, el cristal elegido pertenece a la casa AEL (9710 Series Oscilador). En cuanto al VCO elegido pertenece a la casa Mini-Circuits y es el modelo POS2000 capaz de trabajar con frecuencias de entre 1260 MHz (para V=0V) y 2000 MHz (para V=15V). Dado que utilizaremos alimentación de 5V, el margen de sintonía se reducirá hasta unos 1450 MHz, dado que la tensión de control no puede superar la alimentación. Una vez determinados los componentes esenciales para la realización del PLL, sólo nos queda especificar como vamos a programar el sintetizador. Para programar el sintetizador, podemos utilizar el puerto paralelo del PC. A través de este puerto se puede diseñar un programa en lenguaje C++ capaz de llevar acabo esa gestión. Del puerto paralelo deben salir 3 líneas que vayan conectadas directamente al bus del sintetizador sin necesidad de ningún dispositivo adicional. Como alternativa también programaremos el sintetizador por medio de un microcontrolador también controlado por el mismo programa de gestión antes comentado. El microcontrolador recibirá consignas a través del puerto serie del PC. El micro será capaz de reconocer una serie de consignas provenientes del software de gestión y de esa forma podrá programar el sintetizador. 1.3 Descripción General del Equipo El equipo esta formado por una serie de bloques conectados entre sí, y a su vez estos se dividen en subbloques dando forma y sentido al proyecto. Podríamos decir que el equipo se divide en 3 módulos principales: Módulo 1, Sintetizador: Sintetizador UMA1021M. Alimentación del circuito. Filtro de 4º Orden. Bus 3-wire. Frecuencia de referencia. 7

Módulo 2, Programación mediante Microcontrolador: Microcontrolador PIC16F876A Alimentación del circuito. Oscilador XT. Circuito Mclr. Circuito MAX232. Bus 3-wire. Módulo 3, Vco Vco POS-2000 El equipo está diseñado para ser utilizado por usuarios del laboratorio de comunicaciones. Dichos usuarios deberán conectar los diferentes módulos para su posterior utilización dependiendo del tipo de programación elegida para programar el sintetizador, siempre y cuando se utilicen los módulos por separado ya que se han hecho diferentes diseños PCB, todos ellos igual de válidos. En el caso de elegir que la programación sea de forma serial, se deberán conectar todos los módulos, mientras que para una programación vía puerto paralelo se podrá prescindir del módulo 2, o sea, el módulo que lleva el microcontrolador Pic, siempre y cuando se hallan decidido utilizar las tres placas por separado (para mas información sobre los diseños ir a apartado 3, planos). 8

PC MICRO PIC16F876A SINTETIZADOR UMA1021M VCO POS-2000 Figura 2. Diagrama de bloques. 9

1.4 Descripción General de la Solución Adoptada 1.4.1 Módulo 1, Sintetizador. 1.4.1.1 Sintetizador UMA1021M El sintetizador elegido para realizar este proyecto es el UMA1021M BICMOS de la casa Phillips. El UMA1021M integra un prescaler, un comparador de fase y divisores programables de frecuencia que sirven para implementar un PLL o lazo de amarre de fase. Figura 3. Composición y estructura del sintetizador. 10

Características del sintetizador: Tabla 1. Parámetros significativos del sintetizador. El Main divider o divisor principal funciona con niveles de señal de entre 50 y 225mV (rms) y frecuencias que van de 300 MHz a 2,2 GHz. Este divisor esta formado por un prescaler completamente programable seguido de un contador. Los valores que pueden ser cargados en el divisor van desde el 512 al 131071 ambos incluidos. El Referente divider o divisor de referencia funciona con niveles de señal de entre 50 y 500mV (rms) y frecuencias que van de 3 a 35 MHz. Los valores que pueden ser cargados en el divisor van desde el 8 al 2047 ambos incluidos. El Comparador de fase funciona a base de ir recibiendo y comparando las dos señales provenientes de los divisores. Tras la comparación se generan pulsos proporcionales al error de fase entre las dos señales mediante el módulo Charge-pump, pudiendo elegir el modo rápido o normal. Estos pulsos son múltiplos de la corriente Iset que previamente el diseñador configura mediante una resistencia Rset en el pin 19 del sintetizador. El comparador dispone de una bandera que se levanta cada vez que el sintetizador se engancha o está en estado de Lock. Esta indicación de enganche se hace a través del pin 20 del sintetizador. La Interfaz serial que lleva integrada el sintetizador sirve para programar tanto los divisores de la frecuencia como el charge-pump, la configuración de Iset Esta interfaz se conecta a un bus 3-wire. El sintetizador dispone de tres pines para la alimentación del mismo: Vcc, Vdd1 y Vdd2. Así mismo también viene previsto de diferentes pines para las masa: Vss1, Vss2, Vss3 y GND. El generador de pulsos Charge pump dispone de su propia alimentación y masa, que son Vcc y Gnd. El resto del sintetizador se alimenta con las otras señales. El rango en el que se puede alimentar al sintetizador va desde 2.7 V para una tensión mínima y 5.5 V para la máxima. Esto sirve tanto para alimentación del charge pump como para el resto del integrado. El fabricante nos recomienda que si utilizamos tensiones diferentes, cumplamos el siguiente criterio: Vdd>=Vcc. También nos recomienda que 11

cortocircuitemos las masas para que el integrado no sufra ningún tipo de daño. De otra forma se nos sugiere que a la entrada de los 3 pines de alimentación incluyamos un par de capacidades para estabilizar la entrada. Tabla 2. Parámetros significativos del sintetizador. Siguiendo las recomendaciones del fabricante y los parámetros indicados en la tabla, el circuito queda alimentado a 5V, aplicando el siguiente criterio: VDD1=VDD2=VCC. También aplicamos a la entrada de cada alimentación un pequeño filtro. VCC FAST LOCK CPF ISET 100pF 12 100nF 100pF CP VDD2 VCC GND 100nF VSS3 XTALA 12 RFI VSS2 XTALB VDD1 100nF 100pF VCC POL PON E_NOT DATA 12 VSS1 CLK VCC Figura 4. Alimentación del sintetizador. 12

La corriente Iset se fija con un resistencia conectada a la patilla Iset. En dicho terminal existe una referencia de tensión estable de 1.2 V, por tanto: Tabla 3. Parámetros significativos del sintetizador. Iset 1,2 Rset = [3] Para una corriente Iset = 200 ua, Rset = 5k6 FAST CPF CP VDD2 VSS3 RFI VSS2 POL PON VSS1 LOCK ISET VCC GND XTALA XTALB VDD1 E_NOT DATA CLK 5k6 Figura 5. Resistencia de configuración Rset. 13

En el pin 1 nos encontramos con el modo Fast que sirve para activar el modo rápido del módulo charge pump. Tabla 4. Parámetros significativos del sintetizador. Para limitar la corriente ponemos una resistencia de entrada de unos 100k. El fabricante nos recomienda que como mínimo pase una corriente de 400uA. Con esta configuración le llega una corriente de unos 500uA. El circuito queda configurado de la siguiente forma: VCC 100k FAST CPF CP VDD2 VSS3 RFI VSS2 POL PON VSS1 LOCK ISET VCC GND XTALA XTALB VDD1 E_NOT DATA CLK Figura 6. Configuración del pin1, Fast. 14

El pin 6 como podemos ver, se usa para la recepción de la frecuencia de entrada RFI Tabla 5. Parámetros significativos del sintetizador. En el circuito aplicado a la entrada RFI podemos apreciar 1 condensador de desacoplo para evitar la componente continua de la señal y una resistencia conectada a masa que nos marca la impedancia de entrada. El otro condensador sirve para lo mismo, desacopla la señal de continua. FAST LOCK CPF ISET CP VCC VDD2 GND OUT VCO 18 18 18 56 56pF VSS3 RFI VSS2 POL XTALA XTALB VDD1 E_NOT PON DATA 56pF VSS1 CLK RFI Figura 7. Configuración del pin 6, RFI. 15

La patilla POL sirve para indicarle a la patilla PON como se va a activar, con un 1 o con un 0. Nosotros hemos decidido que se active mediante un 1 con lo cual POL va a ir conectado a Vcc. Se le pone una resistencia de 100k para limitar la corriente. Tabla 6. Parámetros significativos del sintetizador. FAST LOCK CPF ISET CP VCC VDD2 GND VSS3 XTALA VCC 100 1nF RFI VSS2 POL PON XTALB VDD1 E_NOT DATA 100 VSS1 CLK 1nF Figura 8. Configuración de los pines 8 y 9, POL y PON. El pin 20 sirve para indicarnos si el PLL se ha enganchado. El sintetizador nos indica el estado de lock o enganche mediante un cambio de voltaje en esta patilla. Cuando no esta enganchado mantiene el voltaje que le aplicamos nosotros, 5 voltios. Cuando se engancha pasa a 0 voltios. Se le aplica una resistencia para limitar la corriente con un valor de 100k. El fabricante nos recomienda que como mínimo pase una corriente de 400uA. Con esta configuración le llega una corriente de unos 500uA. 16

Tabla 7. Parámetros significativos del sintetizador. FAST CPF LOCK ISET 100k VCC CP VCC VDD2 GND VSS3 XTALA RFI XTALB VSS2 VDD1 POL E_NOT PON DATA VSS1 CLK Figura 9. Configuración del pin 20, Lock. 1.4.1.2 Alimentación del circuito El sistema de alimentación de nuestro circuito gira en torno al regulador de tensión LM7805. La utilización de este tipo de regulador supone una serie de ventajas, como son: Protección contra cortocircuitos Protección contra sobrecargas Regulación de línea del orden de 3 mv. Regulación de carga del orden de 10 mv. Corriente de reposo máxima de 8 ma. Resistencia de salida de 8 ma. Como se puede apreciar en la figura se trata de un dispositivo de tres terminales. Uno es el de entrada de la tensión no regulada, otro es el de salida y el tercero es un terminal común a la entrada y a la salida que suele estar conectado a tierra. Nuestro regulador se encargará de estabilizar la tensión a su salida a un valor de 5 V. Para ello la tensión de entrada debe estar comprendida entre los 7 y los 20 V. 17

Por lo que respecta al resto del circuito, los dos condensadores implementan polos dominantes necesarios para estabilizar el regulador, dado que en base es un circuito realimentado. IN LM7805 OUT GND 100nF 100nF Figura 10. Alimentación del circuito. 1.4.1.3 Filtro de 4º Orden Para obtener un funcionamiento óptimo del sintetizador es muy importante hacer un buen diseño del filtro. Generalmente se utilizan filtros pasivos cuando se utilizan bombas de carga o Charge Pump aunque si se desea también se pueden utilizar filtros activos. Los filtros pasivos tienen la ventaja que son de bajo coste, están formados de pocos componentes y son mas inmunes al ruido. Tabla 8. Parámetros significativos del sintetizador. Normalmente con un filtro de tercer orden bastaría y sería suficiente (para según que aplicaciones), pero si se quieren eliminar los espurios producidos por la frecuencia de comparación es conveniente introducir otra red RC al filtro, pasando a ser de 4 orden. El cálculo del filtro se ha calculado como sigue: 18

Datos para el diseño del filtro - Fvco = 1400MHz - Fpc = 200KHz -Ts = 600µ s - KVCO = 30MHz / V 1,2 - Iset =, Rset = 5k6Ω con lo cual Iset = 200µ A Rset - Icp = 16 Iset = 3,6mA / cycle para el caso máximo 2,5 2,5 - Fn = = = 4170Hz Ts 600µ s Fvco 1400MHz -Main divider ratio N: = = = 7000 Fpc 200KHz [4] N [5] Teniendo esto podemos empezar con el cálculo del filtro. Primero haremos el cálculo de un filtro de tercer orden y posteriormente le aplicaremos una nueva red RC para que se convierta en uno de cuarto orden: Main capacitor Kvco Icp C2 = [6] 2 Wn N 30MHz 3,6mA C2 = = 20nF 2 Wn 7000 Damping resistor R N = ζ [7] Kvco Icp C 2 2 7000 R 2 = 2 0,9 = 3k6Ω 30MHz 3,6mA 20nF 2 19

Filter capacitor C 15 2 C C1 [8] 2 10 C1 = 2nF La red RC adicional sería la siguiente: R3 2 R 2 R [9] = 2 3k6Ω = 7 2Ω 3 k C R C 2 2 3 [10] 20 R3 3k6Ω 20nF C3 = = 500 pf 20 7k2Ω Figura 11. Filtro pasivo de 3 orden, Filtro pasivo de 4 orden. 20

Aplicando los parámetros hallados anteriormente el filtro de lazo queda de la siguiente forma: C2 20nF C3 500pF C1 2nF R2 3K6 FAST LOCK CPF ISET VCO IN R3 7K2 CP VDD2 VCC GND VSS3 XTALA RFI XTALB VSS2 VDD1 POL E_NOT PON DATA VSS1 CLK Figura 12. Implementación del filtro en el diseño. 1.4.1.4 Bus 3-wire El sintetizador necesita ser programado para comenzar a trabajar. Este dispositivo se programa a través del bus 3-wire que lleva incorporado (pines 11, 12 y 13). Este protocolo utiliza 3 señales: una de sincronización Clk, una de habilitación Enot y una tercera Data que es por donde se transmiten los datos en forma de tramas. A cada linia del bus se le ha aplicado un filtro para evitar interferencias. Tabla 9. Parámetros significativos del sintetizador. 21

FAST CPF CP VDD2 VSS3 RFI VSS2 POL PON VSS1 LOCK ISET VCC GND XTALA XTALB VDD1 E_NOT DATA CLK 33pF 33pF 33pF 12 12 12 CLK DATA E_NOT Figura 13. Bus 3-wire. Figura 14. Tren de pulsos del Bus 3-wire. 22

1.4.1.5 Frecuencia de Referencia La frecuencia de referencia que utiliza nuestro sintetizador la produce el dispositivo AEL (9710 Series Oscilador) de 12 MHz. Las características principales se muestran en el siguiente cuadro: Tabla 10. Parámetros significativos del sintetizador. 23

Características de la frecuencia de referencia del sintetizador: Tabla 11. Parámetros significativos del sintetizador. FAST LOCK CPF ISET CP VDD2 VCC GND 1nF 10k 12 Mhz VCC VSS3 XTALA OUT VCC RFI XTALB VSS2 VDD1 GND NC POL E_NOT PON DATA VSS1 CLK Figura 15. Implementación del Oscilador de referencia en el sintetizador. 24

1.4.2 Módulo 2, Programación mediante Microcontrolador. Figura 16. Módulo 2. 1.4.2.1 Microcontrolador PIC16F876A El elemento que controla todo el módulo 2 es un microcontrolador PIC16F876A. Este integrado de la familia microchip es un µc de ocho bits que cuenta con una memoria de programa tipo FLASH (8 k x 14 word, word de 14 bits) y una de datos RAM de 368 bytes, ambas internas, así como también una memoria EEPROM de datos interna de 256 bytes. Puede tener hasta 14 fuentes de interrupción, de las cuáles sólo vamos a destacar una: la que acontece cuando se recibe una trama vía serie. También cuenta con tres puertos de entrada/salida: el puerto A, de 6 bits, los puertos B y C, de 8 bits. 25

Figura 17. Microcontrolador PIC16F87x. Los pines de los puertos pueden ser programados como pines de entrada y salida respectivamente, cada uno independiente de los demás. La configuración de los pines que hemos utilizado para nuestra aplicación es la siguiente: El puerto A al no utilizarlo nos es indiferente a la hora de programarlo, mientras que el puerto B, en concreto los pines RB7, RB6 y RB5 se han programado como salidas ya que serán los elegidos para configurar el bus 3-wire para este módulo. Respecto al puerto C utilizado para la transmisión/recepción de datos se comenta en el siguiente punto. Los microcontroladores PIC16F87x contienen un módulo de comunicaciones serie de tipo síncrono y asíncrono: éste es el módulo USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter ). El USART puede funcionar como un sistema de comunicación bidireccional asíncrono, adaptándose a multitud de periféricos y dispositivos que transfieren información de esta forma. Dadas nuestras necesidades de comunicar el microcontrolador con un PC externo, éste módulo nos será útil para realizar esta labor. La transferencia se realiza mediante las señales: Tx (transmisión) y Rx (recepción). Dichas señales se encuentran en las líneas RC6 y RC7 del microcontrolador, respectivamente. En el protocolo de comunicación serie cada palabra de información o dato se envía independientemente de los demás. Las palabras suelen constar de 8 ó 9 bits y van precedidas por un bit de START y se finalizan con un bit de STOP. Los bits se transfieren a una frecuencia fija y normalizada. La velocidad de transmisión en baudios (bits por segundo) a la que se realiza la transferencia debe ser un valor normalizado. En nuestro caso utilizaremos una velocidad de 9600 baudios. Respecto a la circuitería aplicada a el micro: el pin 1, Mclr, se le ha asignado un circuito para producir el reset. Los pines 8 y 19, Vss, son la masa mientras que el pin 20 es el de la alimentación, Vdd. Los pines 9 y 10,Osc 1 y 2 se utilizan para introducir señales de reloj al sistema. Y respecto a los puertos, ya han sido comentados anteriormente. 26

1.4.2.2 Alimentación del circuito El sistema de alimentación de nuestro circuito gira en torno al regulador de tensión LM7805. La utilización de este tipo de regulador supone una serie de ventajas, como son: Protección contra cortocircuitos Protección contra sobrecargas Regulación de línea del orden de 3 mv. Regulación de carga del orden de 10 mv. Corriente de reposo máxima de 8 ma. Resistencia de salida de 8 ma. Como se puede apreciar en la figura se trata de un dispositivo de tres terminales. Uno es el de entrada de la tensión no regulada, otro es el de salida y el tercero es un terminal común a la entrada y a la salida que suele estar conectado a tierra. Nuestro regulador se encargará de estabilizar la tensión a su salida a un valor de 5 V. Para ello la tensión de entrada debe estar comprendida entre los 7 y los 20 V. Por lo que respecta al resto del circuito, el diodo, previene de inversiones de polaridad, que puedan ocasionar cualquier desperfecto circuital. Los condensadores implementan polos dominantes necesarios para estabilizar el regulador, dado que en base es un circuito realimentado. El condensador de mayor capacidad implementa un filtro pasabajos para la entrada del regulador. El LED sirve para indicarnos que la placa está alimentada. Y por último la resistencia situada en serie limita la intensidad que circula a través del LED a unos 3,3 ma. 1N4004 IN LM7805 OUT Led GND 47uF 100nF 100nF 1k Figura 18. Alimentación del circuito. 27

MCLR RA0 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 VSS RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 VCC OSC1 OSC2 RC0 RC1 RC2 RC3 VDD VSS RC7 RC6 RC5 RC4 100nF Figura 19. Alimentación del Micro. 1.4.2.3 Circuito Oscilador ( XT) Sabiendo el valor del cristal de cuarzo requerido, para nuestro proposito de 4MHz, se ha extraído el valor de los condensadores (15pF) necesarios de tablas de las hojas de características del propio microcontrolador (pag. 122 del datasheet). El microcontrolador puede trabajar a una frecuencia máxima de 20 MHz. Es desaconsejable utilizar un cristal de esa frecuencia. Una de las razones es que hacer trabajar a esa frecuencia al micro lo haría mucho mas sensible al ruido. Por otro lado, a 20MHz se limita el rango de voltaje de entrada entre 4,5-5,5V; mientras que para 4MHz sería de 4,0-5,5V. Finalmente y como razón fundamental, remarcaremos que no es necesaria ni mucho menos una frecuencia similar. Con un valor de 4MHz como el utilizado tendremos margen temporal suficiente para el manejo de la información manteniendo una disciplina de envío constante mediante el trabajo de USART a 9600 bps. 28

15pF MCLR RA0 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 VSS RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 4 Mhz OSC1 OSC2 VDD VSS 15pF RC0 RC1 RC2 RC3 RC7 RC6 RC5 RC4 Figura 20. Circuito Oscilador. 1.4.2.4 Circuito Mclr El Pic experimenta un reset de encendido (Power-On) cuando se detecta un flanco de subida en el rango de 1,2 a 1,7 V en el pin Mclr. A priori no es necesario utilizar pequeños circuitos RC para controlar este reset por parte del usuario (maniobras de reset). Basta con un pulsador y un divisor de tensión para este fin. Alimentando el conjunto, el usuario podrá resetear el dispositivo cuando tenga necesidad. Para le correcto generado del reset nos serviremos de un condensador conectado en paralelo con el pin Mclr, de esta manera, fijaremos el incremento del voltaje sin importar el tipo de alimentación que se le aplique al equipo. En definitiva, utilizaremos un circuito RC. 29

VCC 10k MCLR RB7 4,7uF 1 2 RA0 RA1 RA2 RA3 RB6 RB5 RB4 RB3 100 RA4 RA5 VSS OSC1 OSC2 RC0 RC1 RC2 RC3 RB2 RB1 RB0 VDD VSS RC7 RC6 RC5 RC4 Figura 21. Circuito Mclr. 1.4.2.5 Circuito MAX232 Para podernos comunicar con el PC externo utilizaremos la norma RS-232, que es una de las más extendidas. Una de sus características es la de los rangos de tensión que utiliza para representar los niveles lógicos. El nivel alto se representa con una tensión comprendida entre 3 y 15 V, mientras que el nivel bajo utiliza el rango de +3 a +15 V. Dado que nuestro sistema, y en particular el microcontrolador, trabaja a niveles de tensión comprendidos entre 0 y 5 V se hace necesaria la inclusión de una etapa para adaptarse a la norma. Esto se consigue mediante la utilización de un circuito integrado MAX232. En la siguiente figura podemos ver cómo conectarlo para conseguir nuestros propósitos. El MAX232 dispone de dos canales de entrada para niveles TTL, que son el T1IN y el T2IN, con sus correspondientes salidas: T1OUT y T2OUT. También posee dos canales de entrada para niveles RS-232 R1IN y R2IN y sus correspondientes salidas, R1OUT y R2OUT. Se alimenta con +5 V. Para nuestra aplicación sólo será necesario el uso de un canal. El microcontrolador transmite información a través de la línea T1IN, a nivel TTL, y T1OUT, a nivel RS-232. Del mismo modo, el PC puede comunicarse con el microcontrolador por las líneas R1IN y R1OUT. 30

El chip MAX232, así también, como otros compatibles, pueden necesitar de aplicación de algunas capacidades para el correcto funcionamiento de los mismos. En nuestro caso necesitaremos 5 capacidades. Una de estas capacidades se situara en paralelo con la alimentación. Esta capacidad tiene la finalidad de implementar un filtro paso bajo para la tensión de alimentación. 1uF 1uF 1uF 1uF C1+ VS+ C1- C2+ C2- VS- T2OUT VCC GND T1OUT R1IN R1OUT T1IN T2IN VCC 5 9 4 8 3 7 2 6 1 R2IN R2OUT RX PIC TX PIC Figura 22. Conexión del C. I. MAX232 a un conector DB9 estándar. 1.4.2.6 Bus 3-wire El protocolo de comunicación 3-wire, es el que se utilizará en este proyecto para la programación del sintetizador UMA1021M y el recomendado por el fabricante. Aunque se podría utilizar otro tipo de protocolo, como por ejemplo el I2C, se desestimó por la simplicidad del protocolo 3-wire. Nuestro Bus de comunicación consta de 3 señales para tres hilos : la primera señal es la de Clk, la segunda señal será la de Datos y la tercera y última señal será la de habilitación, Enot. Estas tres linias de comunicación van conectadas directamente al sintetizador a través de un cable. Las señales del Bus 3-wire son generadas por el micro a través del puerto B, en concreto mediante los pines RB7, RB6 y RB5. 31

MCLR RA0 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 VSS OSC1 OSC2 RC0 RC1 RC2 RC3 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 VDD VSS RC7 RC6 RC5 RC4 CLK DATA E_NOT Figura 23. Bus 3-wire. 32

1.4.3 Módulo 3, Vco. Para corregir el error de desfase se utiliza un oscilador controlado por tensión o VCO. El oscilador que vamos a utilizar trabaja con señales de entre 1370 y 2000 MHz suficiente para el rango de frecuencias que vamos a utilizar. El Vco en cuestión es un POS2000 de la casa Mini-Circuits. POS2000 VCO IN VCO TUNE GND GND GND GND GND OUT VCO OUT VCC VCC Figura 24. VCO, POS2000. El oscilador funciona con un voltaje de 12 voltios con lo que hemos decido alimentarlo de forma independiente en vez de hacer un fuente de tensión compartida. Para regular la tensión que alimenta al VCO hemos utilizado el regulador LM7812 con las mismas características que los reguladores antes comentados aunque con pequeñas diferencias como la regulación, que en este caso es de 12 voltios. Por este motivo no se va a comentar en este apartado el circuito que alimenta al VCO. IN LM7812 OUT GND 100nF 100nF Figura 25. Alimentación del VCO. 33

1.5 Resultados y conclusiones 1.5.1 Resultados Los resultados obtenidos son óptimos. Por eso nos damos por satisfechos viendo los resultados obtenidos en el laboratorio. Como ejemplo de estos resultados hemos hecho medidas tales como: el tiempo de commutación entre frecuencias y la obtención del ruido de fase. Un ejemplo de estas medidas son comentadas a continuación: En la figura 26, podemos apreciar el tiempo que pasa a la hora de cambiar de una frecuencia baja a una mas alta, que es del orden de unos 300 µ S, y la inyección de pulsos que hacen posible el enganche de la nueva frecuencia. Figura 26. Tiempo de commutación. 100 34

Para apreciar el ruido de fase hemos aplicado el criterio mostrado en la figura 27. Figura 27. Ruido de fase. En la figura 28, podemos deducir que a 1,399GHz, tenemos el siguiente ruido de fase: 293,3KHz de la frecuencia de enganche RBW L( f ) dbc / Hz ( Ps Pssb ) 10log10 ( ) 1Hz = [11] 3KHz L( f ) dbc / Hz = 61,1 10log10 ( ) 1Hz L ( f ) dbc / Hz = 61,1 34,77 = 95,87dBc / Hz Figura 28. Ruido de fase a 293KHz de la frecuencia de enganche. 35

En la figura 29, repetimos la medida pero en este caso a de enganche 1,399GHz, resultando el siguiente ruido de fase: 100KHz de la frecuencia RBW L( f ) dbc / Hz ( Ps Pssb ) 10log10 ( ) 1Hz = [11] 3KHz L( f ) dbc / Hz = 66,2 10log10 ( ) 1Hz L ( f ) dbc / Hz = 66,2 34,77 = 100,97dBc / Hz Figura 29. Ruido de fase a 100KHz de la frecuencia de enganche. 36

En la figura 30, reducimos a obteniendo el siguiente ruido de fase: 10KHz de la frecuencia de enganche 1,399GHz, RBW L( f ) dbc / Hz ( Ps Pssb ) 10log10 ( ) 1Hz = [11] 1KHz L( f ) dbc / Hz = 44,9 10log10 ( ) 1Hz L ( f ) dbc / Hz = 44,9 30 = 74,9dBc / Hz Figura 30. Ruido de fase a 10KHz de la frecuencia de enganche. 37

1.5.2 Conclusiones Para concluir podemos decir que el desarrollo e implementación del proyecto se ha realizado con éxito, logrando que todos los módulos interactúen de forma satisfactoria. Se ha podido comprobar el funcionamiento total del circuito PLL, programación, enganche, etc. Como posibles ampliaciones y mejoras; una ampliación interesante sería la inclusión de módulos para la recepción y tratado de datos ya que el sistema fue pensado originalmente para comprobar como funciona un circuito PLL a nivel docente; y es por eso que sería interesante seguir la cadena de módulos que hacen posible una comunicación. Otra posible mejora está relacionada con la sensibilidad del sistema y el alcance del mismo. Se podría mejorar el diseño del filtro para poder trabajar con todo el ancho de banda que nos es capaz de proporcionar el VCO. De otra forma también se podría trabajar para reducir el ruido de fase e incluir un atenuador variable para poder modificar la potencia de salida, ya que ahora es fija. Para finalizar las conclusiones podemos mencionar las dificultades presentadas durante el desarrollo. De entre todas ellas, la mas significativas se han dado en las demoras de los componentes solicitados y la fabricación de los prototipos, así como también se han encontrado dificultades a la hora de acceder a los laboratorios. 38

MEMORIA DE CÁLCULO 39

2 Memoria de Cálculo En este apartado se explica el funcionamiento general de los dos programas y la estrategia de resolución adoptada. Para ello se incorporan una serie de comentarios que facilitarán la compresión de dichos programas. Los códigos completos, tanto el del Micro como el ejecutado en el Pc, se encuentran de forma íntegra en el apartado 6 de esta memoria, Anexos. 2.1 Programa UMA v1.0 Figura 31. Programa de gestión, UMA v1.0. El objetivo de este programa es poder programar el sintetizador UMA1021M de forma sencilla y que ofrezca un entorno de fácil comprensión. Para ello se ha desarrollado el software en plataforma WIN32 bajo varios sistemas operativos dentro de la gama Windows. El programa de gestión y programación, quitando su entorno visual, es sencillo y de fácil solución. En los apartados siguientes se explicará de la forma mas sencilla posible, los algoritmos mas importantes y la estrategia adoptada. 40

2.1.1 Algoritmo de programación por puerto paralelo Para programar el sintetizador UMA1021M se necesitan únicamente tres señales; una de sincronización clk, otra de habilitación Enot y por último la señal de entrada de datos, osea datos. Para generar estas tres señales hemos creado las siguientes rutinas: // Función que genera la señal de nivel bajo del clk void clockd() int x; x=portin(lpt1i); x=x&254; PortOut(LPT1o,x); Esta función nos sirve para generar el nivel bajo de la señal de reloj. Como se puede observar es realmente sencillo. Únicamente hemos de saber la dirección del puerto paralelo y el pin exacto donde queremos generar la señal de nivel bajo. Nosotros hemos elegido el pin D0 para generar la señal de clk. // Función que genera la señal de nivel alto del clk void clockup() int x,i; x=portin(lpt1i); x=x 1; PortOut(LPT1o,x); Esta función al igual que la anterior, sirve para generar la señal de clk, aunque esta a diferencia de la otra genera el nivel alto. 41

// Función que genera la señal de habilitación del sintetizador void endown() int x; x=portin(lpt1i); x=x&251; PortOut(LPT1o,x); // Función que genera la señal de inhabilitación del sintetizador void enup() int x; x=portin(lpt1i); x=x 4; PortOut(LPT1o,x); Estas dos funciones sirven para generar tanto la señal de habilitación como la de inhabilitación de escritura en los registros del sintetizador. Funciona de igual forma que la señal de reloj con la única diferencia que esta señal se escribe en el pin D2 del puerto paralelo. La señal de datos se explicará mas adelante. La función que nos ocupa en estos momentos se denomina db(int decimal). Esta función sirve para convertir un número entero en una secuencia binaria, o para ser mas claros convierte un número de notación decimal a binario. 42

// Función que convierte un entero en una secuencia binaria db(int decimal) int dummy=decimal,i=0; while (i<17) data[i]= fmod(dummy,2); dummy = dummy/2; i++; return (0); Ya que la señal de datos es una señal que se propaga de forma serie por el pin D1 del puerto paralelo, de ahí la necesidad de convertir enteros en secuencias binarias. La siguiente y última función sirve tanto como para generar la señal de datos, como para programar y utilizar todas las funciones antes comentadas. De echo esta función es la que programa al sintetizador. // Función que programa al sintetizador utilizando el puerto paralelo void latch (int *addr, int *data) int x,i; clockup(); endown(); ctr.cont=0; for (i=16;i>=0;i--) x=portin(lpt1i); if (data[i]==1) x=x 2; if (data[i]==0) x=x&253; PortOut(LPT1o,x); clockd(); x=portin(lpt1i); clockup(); ctr.cont=ctr.cont+1; 43

for (i=3;i>=0;i--) x=portin(lpt1i); if (addr[i]==1) x=x 2; if (addr[i]==0)x=x&253; PortOut(LPT1o,x); clockd(); x=portin(lpt1i); clockup(); ctr.cont=ctr.cont+1; enup(); Con esto, queda claro como programamos el sintetizador por medio del puerto paralelo. Hay que decir, que el código completo, está en el apartado de Anexos, pues se ha creído únicamente comentar la generación de las señales que hacen posible la programación del dispositivo. 2.1.2 Algoritmo de programación por puerto serie La diferencia entre programar el sintetizador por el puerto serie y programarlo por el puerto paralelo esta, en que de forma serie, no se programa directamente el sintetizador sino que se de hace de forma indirecta. Quien realmente programa el sintetizador es el microcontrolador que actúa de enlace entre PC y sintetizador. El micro recibe todas las consignas e información (que provienen del PC) necesaria para generar las señales de comunicación y programación que hacen posible la programación del sintetizador. De esta forma, la opción de programar a partir del puerto serie, sólo conlleva el envío de información sobre los registros a programar; ya que será el micro, está vez, quien genere todas las señales y no el PC como en la programación por puerto paralelo. Dicho esto queda claro, que sólo se envía información (al micro) y en ningún caso se generan señales de programación. La rutina de programación por puerto serie es la que sigue. Se intentarán comentar las partes mas críticas de la misma. 44

// Función de Borland que nos permite enviar toda información al micro // para que este programe con la información recibida el sintetizador void fastcall TForm1::BitBtn2Click(TObject *Sender) int j; chara="a"; if((radiobutton5->checked==true)) /----------------------------------------------------------------------/ / Aquí va la rutina/s de programación por puerto paralelo (..) / no las comentamos ya que se trataron en el apartado anterior /----------------------------------------------------------------------/ /-----------------------------------------------------------------------/ / Programación Por el Puerto Serie /-----------------------------------------------------------------------/ // seleccionamos programación por puerto serie if((radiobutton6->checked==true)) if(ctr.tmp) // variable que tiene que estar a uno para que // podamos entrar, de esta manera // se evita que el usuario le de a la tecla // grabar dispositivo, reiteradamente. // Se podría decir que es una protección // Enviamos un Eco al micro si responde // quiere decir que está preparado para // recibir la información WriteFile(hcomPort, "g", 1, &dwbytwri, 0); 45

for(ii=0;ii<22;ii++) acbuf[ii]=0x00; // Limpiamos nuestro buffer de información // de entrada al Pc ccc=0; do Sleep(100); // Retardo de 100 ms // Esperamos que el micro nos envie g // que no es mas, que el eco del carácter // enviado previamente ReadFile(hcomPort, acbuf, 1, &dwbytrea, 0); if(acbuf[0]=='g') // Si recibimos g, micro conectado // En caso contrario se nos informa Memo1->Clear(); // del estado del micro Memo1->Lines->Add(" < Micro Conectado >"); for(ii=0;ii<22;ii++) // Limpiamos el Buffer acbuf[ii]=0x00; flagm=1; ccc=6; ccc++; while(ccc<6); // En caso de que el Micro no este conectado se nos informa 46

if(flagm==0) Memo1->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < Micro NO Conectado >"); Sleep(2000); Memo1->Clear(); if(flagm==1) // Si Micro, la bandera flagm=1, entonces // Informamos del envío de consignas Sleep(1000); Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < Enviando Consignas...>"); for(ii=0;ii<22;ii++) // Inicializamos los vectores // que vamos a utilizar acbuf[ii]=0x00; tramaa[ii]=0x00; tramab[ii]=0x00; tramac[ii]=0x00; // Aquí va la primera trama Es el Main divider db(ctr.mdr); // Conversión de entero a binario for(j=0;j<17;j++) if(data[j]==1) tramaa[j]='1'; 47

if(data[j]==0) tramaa[j]='0'; strrev(tramaa); // Esta función invierte la tramaa tramaa[17]='0'; tramaa[18]='1'; tramaa[19]='0'; tramaa[20]='0'; // Estos bits nos indican la dirección del registro // en el que vamos a escribir los datos del sintetizador chara="a"; strcat(tramaa,chara); // Indicativo de final de trama // Función que concatena dos strings dwlen=strlen(tramaa);// Función que nos calcula los bytes que hay en // la trama // Enviamos la tramaa WriteFile(hcomPort, tramaa, dwlen, &dwbytwri, 0); //Aquí va la segunda trama...es el Reference divider... db(ctr.rdr); // Conversión de entero a binario for(j=0;j<17;j++) if(data[j]==1) tramab[j]='1'; if(data[j]==0) tramab[j]='0'; strrev(tramab); // Esta función invirte tramab tramab[17]='0'; tramab[18]='1'; tramab[19]='0'; tramab[20]='1'; // Estos bits nos indican la dirección del registro 48

// en el que vamos a escribir los datos del sintetizador chara="b"; // Indicativo de final de trama strcat(tramab,chara);// Concatena dos strings dwlen=strlen(tramab);// Función que nos calcula los bytes que hay // en la trama WriteFile(hcomPort, tramab, dwlen, &dwbytwri, 0);// Enviamos la tramab // Aqui va la tercera trama...es el charge pump, spon y OOL // que es el Registro de Control for (j=0;j<17;j++) data[j]=0; // Limpiamos data[6]=ctr.pd; data[9]=ctr.cr0; data[10]=ctr.cr1; data[12]=ctr.ool; // introducimos Power Down // Charge Pump // Charge Pump // Out Of Lock for(j=0;j<17;j++) if(data[j]==1) tramac[j]='1'; if(data[j]==0) tramac[j]='0'; strrev(tramac); // Invertimos la tramac tramac[17]='0'; tramac[18]='0'; tramac[19]='0'; tramac[20]='1'; // Estos bits nos indican la dirección del registro // en el que vamos a escribir los datos del sintetizador 49

chara="c"; // Indicativo de final de trama strcat(tramac,chara); // Concateno los dos Strings // Función que nos calcula los bytes que hay en la trama dwlen=strlen(tramac); WriteFile(hcomPort, tramac, dwlen, &dwbytwri, 0);// Envio la tramac // Verificación de las Tramas Enviadas, en caso de selección if(checkbox4->checked==true) Sleep(1000); // Informamos de la verificación Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < Verificando...>"); // Envio al micro un comando para que cuando lleguen // las tramas me las vuelva a // enviar por si hay errores en la transmisión WriteFile(hcomPort, "d", 1, &dwbytwri, 0); // Comando indicativo de verificación // Esperamos a que lleguen las tramas para poder compararlas do Sleep(100); // Retardo de 100 ms // Leo el Puerto serie ReadFile(hcomPort, acbuf, dwlen, &dwbytrea, 0); // Empieza la comparación if(acbuf[21]=='a') for(ii=0;ii<22;ii++) // En el caso que las tramas recibidas sean diferentes // se nos informa de ello 50

if(tramaa[ii]!=acbuf[ii]) Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < -ERROR- TramaA incorrecta >"); Sleep(2000); flagerror=1; flag=1; while(flag==0); for(ii=0;ii<22;ii++) acbuf[ii]=0x00; flag=0; do ReadFile(hcomPort, acbuf, dwlen, &dwbytrea, 0); if(acbuf[21]=='b') for(ii=0;ii<22;ii++) if(tramab[ii]!=acbuf[ii]) Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < -ERROR- TramaB incorrecta >"); 51

Sleep(2000); flagerror=1; flag=1; while(flag==0); for(ii=0;ii<22;ii++) acbuf[ii]=0x00; flag=0; do ReadFile(hcomPort, acbuf, dwlen, &dwbytrea, 0); if(acbuf[21]=='c') for(ii=0;ii<22;ii++) if(tramac[ii]!=acbuf[ii]) Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < -ERROR- TramaC incorrecta >"); Sleep(2000); flagerror=1; flag=1; while(flag==0); // Fin del if en el caso de haber elegido verificación 52

// Una vez sabemos que las tramas están bien le digo al micro // que empiece a programar el // sintetizador. En el caso de no elegir la verificación de las // tramas entraríamos en esta // rutina directamente if(flagerror==0) Sleep(1000); Memo1->Lines->Clear(); Memo1->Lines->Add(" <...en programación>"); // Envio comando de programación WriteFile(hcomPort, "e", 1, &dwbytwri, 0); for(ii=0;ii<22;ii++) acbuf[ii]=0x00; // Espero a Recibir consigna del micro...el sintetizador // esta programado? do ReadFile(hcomPort, acbuf, 1, &dwbytrea, 0); // Leemos el Puerto por si nos Sleep(10); // llega el character f que es el ccc++; // indicativo de programación ok 53

if(acbuf[0]=='f') // Si es sí, informamos del evento Memo1->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < Dispositivo Programado >"); for(ii=0;ii<22;ii++)// Limpiamos el buffer acbuf[ii]=0x00; flagp=1; // Banderas indicativas de programación positiva ccb=1; ccc=0; if((ccc==1500)&&(flagp==0)&&(ccb==0)) // Condición de fallo del // micro Memo1->Clear(); // Informamos del evento Memo1->Lines->Add(" < El Micro No Responde >"); ccc=0; flagp=1; while(flagp==0); ccb=0; Sleep(100); // En caso de haber programado bien, esperamos a que el sintetizador // se enganche 54

// Si logra engancharse, nos avisa, en caso contrario también do // Esperamos la llega del commando l ReadFile(hcomPort, acbuf, 1, &dwbytrea, 0); ccc++; // Si se cumple la condición nos indica que el pll está enganchado if(acbuf[0]=='l') Memo1->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < PLL Enganchado >"); Memo2->Color = clred; Sleep(2000); Memo2->Color = cllime; for(ii=0;ii<22;ii++) acbuf[ii]=0x00; flagp=0; ccb=1; ccc=0; if((ccc==1500)&&(flagp==1)&&(ccb==0))// si no se cumple informamos Memo1->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < No Engancha o Out of Lock >"); Memo1->Lines->Add(" < no está habilitado >"); 55

Memo2->Color = cllime; ccc=0; flagp=0; while(flagp==1); flagp=0; else Memo1->Clear(); Memo1->Lines->Add(" < Vuelve a intentarlo >"); flagm=0; //fin if ctr.tmp ctr.tmp=0; //fin if serie 56

2.2 Programa de gestión del Micro El objetivo principal del microcontrolador es programar el sintetizador. El micro es capaz de recibir consignas que provienen del PC interpretarlas y ejecutar las acciones relacionadas con dichas consignas. Para que el micro sea capaz de programar, primero ha de obtener la información necesaria, o sea, los datos. Estos datos provienen del PC en tramas de 21 bits y el medio que utiliza para su transporte se basa en el protocolo de comunicación RS232. Una vez recibidos los datos el micro los guarda en registros para su posterior utilización. Para que el micro comience a programar con la información guardada en los registros, el programa de gestión del PC se lo ha de ordenar. Una vez que se envía la orden de programación, el micro comienza a programar el sintetizador. A partir de aquí, se explica de forma general (y dependiendo del caso, de forma específica) la gestión y programación del sintetizador mediante el microcontrolador. 2.2.1 Recepción de los datos. Como hemos dicho antes, nuestra comunicación se basa en el protocolo de comunicación RS232 (comunicación PC-uC). Cada vez que llega un dato o consigna al micro se produce una interrupción, de esa forma el micro no tiene porque estar esperando a que lleguen los datos. Una vez captado el dato, este se guarda en un vector de 21 posiciones. Si en vez de ser un dato de información lo que recibimos, es una consigna o comando el micro lo reconoce y lo procesa. La rutina de servicio a la interrupción provocada por la llegada de un dato es la siguiente: // Rutina de servicio a la interrupción #int_rda void serial_isr() if(kbhit()) // Si llega algo cc=0x00; // Inicializamos la variable cc=getc();// La función getc() nos da el dato capatado del exterior if((cc!='a')&&(cc!='b')&&(cc!='c')&&(cc!='d')&&(cc!='e')) Add_buffrec(cc); // Acumulamos los datos que no son consignas if(cc=='a')flaga=1; // Flag que nos indica fin de la 1ª trama if(cc=='b')flagb=1; // Flag que nos indica fin de la 2ª trama 57

if(cc=='c')flagc=1; // Flag que nos indica fin de la 3ª trama if(cc=='d')flagd=1; // Flag que nos indica verificación de tramas if(cc=='e')flage=1; // Flag que nos indica programación activa Cuando llega un dato que no es de información se activa una bandera o flag que nos servirá o no, para ejecutar una acción mientras que si el dato recibido es una dato de información se acumula en un buffer para su posterior tratado. 2.2.2 Algoritmo de programación Una vez llegada toda la información necesaria para programar el sintetizador, solo queda generar las señales adecuadas y el sintetizador recibirá toda la información que le hará ser funcional. Rutina de generación de señales para la programación del sintetizador: // Esta función hace los pasos para meter los datos en el registro del // sintetizador del chip, en su dirección addr y con datos data void latch (char *data) int i; output_high(pin_b7); // Señal de clk a nivel alto output_low(pin_b5); // Señal de habilitación a nivel bajo for (i=0;i<21;i++) // Introducción de # y @ if (data[i]=='1') output_high(pin_b6); // Señal de datos equivalente a un 1 lógico if (data[i]=='0') output_low(pin_b6); // Señal de datos equivalente a un 0 lógico output_low(pin_b7); // Señal de clk a nivel bajo output_high(pin_b7); // Señal de clk a nivel alto 58

output_high(pin_b5); // Señal de habilitación a nivel alto A través de *data introducimos las tres tramas de 21 bits que necesita el sintetizador para que sea operativo. 2.2.3 Rutinas auxiliares A lo largo del programa se utilizan una serie de rutinas que aunque no son la piedra angular del código, sin ellas no podríamos trabajar. Las rutinas son las siguientes: // Inicialización del Buffer de recepción y tramas void Ini_buff_rec(void) int i; for(i=0;i<maxlenbuff;i++) buffrec[i]=0x00; if(flagr==1) for(i=0;i<maxlenbuff;i++) tramaa[i]=0x00; tramab[i]=0x00; tramac[i]=0x00; flagr=0; xbuffrec=0x00; 59

// Acumula los datos de información que entran por la USART void Add_buffrec(char c) buffrec[xbuffrec++]=c; // Inicialización tras Reset del Micro void On_reset(void) flagr=1; output_low(pin_b7); output_low(pin_b6); output_high(pin_b5); disable_interrupts(global); delay_ms(100); Ini_buff_rec(); enable_interrupts(int_rda); enable_interrupts(global); 2.2.4 Función Main La función Main realiza principalmente las siguientes gestiones: // Copia de las tramas recibidas. if(flaga==1) strcpy(tramaa,buffrec);// Función que copia el string buffrec en tramaa Ini_buff_rec(); flaga=0; 60

if(flagb==1) strcpy(tramab,buffrec);// Función que copia el string buffrec en tramab Ini_buff_rec(); flagb=0; if(flagc==1) strcpy(tramac,buffrec);// Función que copia el string buffrec en tramac Ini_buff_rec(); flagc=0; // Verifica las trama recibidas if(flagd==1) for(j=0;j<21;j++) // Enviamos la tramaa al PC para que la compare putc(tramaa[j]); // de esta forma sabemos si es corrupta putc(cc='a'); delay_ms(10); for(j=0;j<21;j++) // Enviamos la tramab al PC para que la compare putc(tramab[j]); putc(cc='b'); delay_ms(10); for(j=0;j<21;j++) // Enviamos la tramac al PC para que la compare putc(tramac[j]); putc(cc='c'); flagd=0; 61

// Programación del sintetizador if(flage==1) cont=0; latch(tramaa); // Función que genera las señales de programación latch(tramab); // Función que genera las señales de programación latch(tramac); // Función que genera las señales de programación putc(cc='f'); // Envío por Tx a PC... dispositivo programado On_reset(); flage=0; flagl=1; // Detecta el enganche o estado de locking del sintetizador. if((input(pin_b4)==0)&&(flagl==1)) putc(cc='l');// Si en el pin B4 leemos un 0 el programa envia por // TX un comando flagl=0; // que nos indica que el sintetizador esta enganchado On_reset(); 62

PLANOS 63

3 Planos 3.1 Placa del circuito impreso 1 3.1.1 Situación de los componentes en placa 1 64

3.1.2 Mascara de cara soldadura, placa 1 ( Bottom ) 65

3.2 Placa del circuito impreso 2 3.2.1 Situación de los componentes en placa 2 66

3.2.2 Mascara de cara soldadura placa 2 ( Top ) 67

3.2.3 Mascara de cara soldadura placa 2 ( Bottom ) 68

3.3 Placa del circuito impreso 3 3.3.1 Situación de los componentes en placa 3 69

3.3.2 Mascara de cara soldadura placa 3 ( Top ) 70

3.3.3 Mascara de cara soldadura placa 3 ( Bottom ) 71

3.4 Placa del circuito impreso 4 3.4.1 Situación de los componentes en placa 4 72

3.4.2 Mascara de cara soldadura placa 4 ( Top ) 73

3.4.3 Mascara de cara soldadura placa 4 ( Bottom ) 74

3.5 Placa del circuito impreso 5 3.5.1 Situación de los componentes en placa 5 75

3.5.2 Mascara de cara soldadura placa 5 ( Top ) 76

3.5.3 Mascara de cara soldadura placa 5 ( Bottom ) 77

PRESUPUESTO 78

4 Presupuesto 4.1 Mediciones Capítulo 1: Horas de diseño. Nº Ud Descripción Nº Partes Subtotal TOTAL 1.1 H HORAS DE DISEÑO PROTOTIPO HORAS DE DISEÑO Y DESARROLLO DEL PROTOTIPO 400 400 400 Capítulo 2: Componentes electrónicos. Nº Ud Descripción Nº Partes Subtotal TOTAL 2.1 U 2.2 U MAX232 C.I. MAX232 TRANSMISIÓN/RECEPCIÓN DE SEÑALES TTL/232 UMA1021M C.I. UMA1021M SSOP20 SINTETIZADOR DE FRECUENCIAS 1 1 1 1 1 1 PIC 16F876A 2.3 U MICROCONTROLADOR PIC 16F876A DE 28 PINES 1 1 1 VCO POS2000 2.4 U VCO POS2000 CON UN RANGO DE FRECUENCIAS DE 1370 A 2000 MHz 1 1 1 2.5 U CONDENSADOR 1uf CONDENSADOR ELETROLÍTCO 1uf 4 4 4 2.6 U CONDENSADOR 100nf CONDENSADOR CERÁMICO 100nf 4 4 4 2.7 U 2.8 U CONDENSADOR 47uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 47uf CONDENSADOR 4,7uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 4,7uf 1 1 1 1 1 1 79

2.9 U CONDENSADOR 15pf CONDENSADOR CERÁMICO 15pf 2 2 2 2.10 U CONDENSADOR SMD 100pf CONDENSADOR SMD 1206 100pf 3 3 3 2.11 U CONDENSADOR SMD 100nf CONDENSADOR SMD 1206 100nf 7 7 7 2.12 U CONDENSADOR SMD 56pf CONDENSADOR SMD 1206 56pf 2 2 2 2.13 U CONDENSADOR SMD 1nf CONDENSADOR SMD 1206 1nf 4 4 4 2.14 U CONDENSADOR SMD 33pf CONDENSADOR SMD 1206 33pf 3 3 3 2.15 U CONDENSADOR SMD 3,7nf CONDENSADOR SMD 1206 3,7nf 1 1 1 2.16 U CONDENSADOR SMD 37nf CONDENSADOR SMD 1206 37nf 1 1 1 2.17 U DIODO DIODO MODELO 1N4004 1 1 1 2.18 U 2.19 U 2.19 U 2.20 U LED VERDE DIODO EMISOR DE LUZ 3mm COLOR VERDE LM7805 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7805 LM7812 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7812 OSCILADOR 4MHz CRISTAL DE CUARZO DE 4MHz 1 1 2 2 1 1 1 1 1 2 1 1 2.21 U OSCILADOR 12MHz OSCILADOR XTAL 12MHz 1 1 1 2.22 U RESISTENCIA 10K RESISTENCIA DE 10K ¼ W 1 1 1 2.23 U RESISTENCIA 1K RESISTENCIA DE 1K ¼ W 1 1 1 2.24 U RESISTENCIA 100 RESISTENCIA DE 100 ¼ W 1 1 1 80

2.25 U 2.26 U RESISTENCIA SMD 100K RESISTENCIA SMD 1206 DE 100K ¼ W RESISTENCIA SMD 12 RESISTENCIA SMD 1206 DE 12 ¼ W 4 4 7 7 4 7 2.27 U RESISTENCIA SMD 18 RESISTENCIA SMD 1206 DE 18 ¼ W 3 3 3 2.28 U RESISTENCIA SMD 56 RESISTENCIA SMD 1206 DE 56 ¼ W 1 1 1 2.29 U RESISTENCIA SMD 5K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 5K6 ¼ W 1 1 1 2.30 U RESISTENCIA SMD 10K RESISTENCIA SMD 1206 DE 10K ¼ W 1 1 1 2.31 U RESISTENCIA SMD 1K8 RESISTENCIA SMD 1206 DE 1K8 ¼ W 1 1 1 2.32 U RESISTENCIA SMD 3K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 3K6 ¼ W 1 1 1 2.33 U RESISTENCIA SMD 100 RESISTENCIA SMD 1206 DE 100 ¼ W 2 2 2 2.34 U MICRO PULSADOR MICRO PULSADOR 4 CONTACTOS 1 1 1 Capítulo 3: Placas de Circuito Impreso. Nº Ud Descripción Nº Partes Subtotal TOTAL 3.1 U 3.2 U 3.3 U CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 50x100 mm CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO UNA CARA 80x90 mm CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 30x40 mm 1 1 1 1 1 1 1 1 1 81

Capítulo 4: Conectores y Cables. Nº Ud Descripción Nº Partes Subtotal TOTAL 4.1 U CONECTOR DB9 CONECTOR PARA PCB DB9 HEMBRA ACODADO 1 1 1 4.2 U CABLE CONECTOR DB9 CABLE CONECTOR DB9 HEMBRA- MACHO 1 1 1 4.3 U CONECTOR ALIMENTACIÓN CONECTOR ALIMENTACIÓN ATORNILLADO 2X1 5 5 5 4.4 U CONECTOR SMA CONECTOR SMA PARA PCB HEMBRA 5 5 5 4.5 U CABLE SMA CABLE CONEXION SMA MACHO- MACHO 3 3 3 4.6 U CONECTOR 5x1 SMD CONECTOR 5x1 SMD TIPO REGLETA 1 1 1 4.7 U CABLE ALIMENTACIÓN CABLE ALIMENTACIÓN ROJO/NEGRO 3 3 3 4.8 U CABLE PLANO CABLE PLANO BUS 5 HILOS 1 1 1 4.9 U CABLE ADAPTADO DB25 CABLE ADAPTADO DB25 A 5 HILOS 1 1 1 Capítulo 5: Varios. Nº Ud Descripción Nº Partes Subtotal TOTAL SOPORTE METACRILATO 5.1 U SOPORTE PARA PCB S DE METACRILATO 1 1 1 82

4.2 Cuadro de precios Capítulo 1: Horas de diseño. Nº Ud Descripción Precio ( ) 1.1 H HORAS DE DISEÑO PROTOTIPO HORAS DE DISEÑO Y DESARROLLO DEL PROTOTIPO 40 CUARENTA EUROS Capítulo 2: Componentes electrónicos. Nº Ud Descripción Precio ( ) 2.1 U MAX232 C.I. MAX232 TRANSMISIÓN/RECEPCIÓN DE SEÑALES TTL/232 1,09 UN EURO CON NUEVE CÉNTIMOS 2.2 U 2.3 U 2.4 U 2.5 U 2.6 U 2.7 U 2.8 U 2.9 U 2.10 U UMA1021M C.I. UMA1021M SSOP20 SINTETIZADOR DE FRECUENCIAS PIC 16F876A MICROCONTROLADOR PIC 16F876A DE 28 PINES VCO POS2000 VCO POS2000 CON UN RANGO DE FRECUENCIAS DE 1370 A 2000 MHz CONDENSADOR 1uf CONDENSADOR ELETROLÍTCO 1uf CONDENSADOR 100nf CONDENSADOR CERÁMICO 100nf CONDENSADOR 47uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 47uf CONDENSADOR 4,7uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 4,7uf CONDENSADOR 15pf CONDENSADOR CERÁMICO 15pf CONDENSADOR SMD 100pf CONDENSADOR SMD 1206 100pf 4,40 9,7 4,12 CUATRO EUROS CON CUARENTA CÉNTIMOS NUEVE EUROS CON SETENTA CÉNTIMOS CUATRO EUROS CON 12 CÉNTIMOS 0,13 TRECE CÉNTIMOS 0,12 DOCE CÉNTIMOS 0,13 TRECE CÉNTIMOS 0,13 TRECE CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 83

2.11 U 2.12 U 2.13 U 2.14 U 2.15 U 2.16 U 2.17 U 2.18 U 2.19 U 2.19 U 2.20 U CONDENSADOR SMD 100nf CONDENSADOR SMD 1206 100nf CONDENSADOR SMD 56pf CONDENSADOR SMD 1206 56pf CONDENSADOR SMD 1nf CONDENSADOR SMD 1206 1nf CONDENSADOR SMD 33pf CONDENSADOR SMD 1206 33pf CONDENSADOR SMD 3,7nf CONDENSADOR SMD 1206 3,7nf CONDENSADOR SMD 37nf CONDENSADOR SMD 1206 37nf DIODO DIODO MODELO 1N4004 LED VERDE DIODO EMISOR DE LUZ 3mm COLOR VERDE LM7805 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7805 LM7812 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7812 OSCILADOR 4MHz CRISTAL DE CUARZO XT DE 4MHz 0,12 DOCE CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,12 DOCE CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,12 DOCE CÉNTIMOS 0,12 DOCE CÉNTIMOS 0,21 VEINTIÚN CÉNTIMOS 0,11 ONCE CÉNTIMOS 0,43 0,52 CUARENTA Y TRES CÉNTIMOS CINCUENTA Y DOS CÉNTIMOS 0,70 SETENTA CÉNTIMOS 2.21 U OSCILADOR 12MHz OSCILADOR XTAL 12MHz 0,84 OCHENTA Y CUATRO CÉNTIMOS 2.22 U 2.23 U 2.24 U 2.25 U 2.26 U RESISTENCIA 10K RESISTENCIA DE 10K ¼ W RESISTENCIA 1K RESISTENCIA DE 1K ¼ W RESISTENCIA 100 RESISTENCIA DE 100 ¼ W RESISTENCIA SMD 100K RESISTENCIA SMD 1206 DE 100K ¼ W RESISTENCIA SMD 12 RESISTENCIA SMD 1206 DE 12 ¼ W 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,08 OCHO CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,08 OCHO CÉNTIMOS 84

2.27 U 2.28 U 2.29 U 2.30 U RESISTENCIA SMD 18 RESISTENCIA SMD 1206 DE 18 ¼ W RESISTENCIA SMD 56 RESISTENCIA SMD 1206 DE 56 ¼ W RESISTENCIA SMD 5K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 5K6 ¼ W RESISTENCIA SMD 10K RESISTENCIA SMD 1206 DE 10K ¼ W 0,08 OCHO CÉNTIMOS 0,08 OCHO CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 2.31 U RESISTENCIA SMD 1K8 RESISTENCIA SMD 1206 DE 1K8 ¼ W 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 2.32 U 2.33 U RESISTENCIA SMD 3K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 3K6 ¼ W RESISTENCIA SMD 100 RESISTENCIA SMD 1206 DE 100 ¼ W 0,10 DIEZ CÉNTIMOS 0,08 OCHO CÉNTIMOS 2.34 U MICRO PULSADOR MICRO PULSADOR 4 CONTACTOS 0,87 OCHENTA Y SIETE CÉNTIMOS Capítulo 3: Placas de Circuito Impreso. Nº Ud Descripción Precio ( ) 3.1 U CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 50x100 mm 2,15 DOS EUROS CON QUINCE CÉNTIMOS 3.2 U CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO UNA CARA 80x90 mm 2,60 DOS EUROS CON SESENTA CÉNTIMOS 3.3 U CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 30x40 mm 1,80 UN EURO CON OCHENTA CENTIMOS 85

Capítulo 4: Conectores y Cables. Nº Ud Descripción Precio ( ) CONECTOR DB9 4.1 U CONECTOR PARA PCB DB9 HEMBRA ACODADO 1,11 UN EURO CON ONCE CÉNTIMOS CABLE CONECTOR DB9 4.2 U CABLE CONECTOR DB9 HEMBRA- MACHO 3,15 TRES EUROS CON QUINCE CÉNTIMOS CONECTOR ALIMENTACIÓN 4.3 U CONECTOR ALIMENTACIÓN ATORNILLADO 2X1 0,45 CUARENTA Y CINCO CÉNTIMOS 4.4 U CONECTOR SMA CONECTOR SMA PARA PCB HEMBRA 0,89 OCHENTA Y NUEVE CÉNTIMOS 4.5 U CABLE SMA CABLE CONEXION SMA MACHO- MACHO 1,98 UN EURO CON NOVENTA Y OCHO CÉNTIMOS 4.6 U CONECTOR 5x1 SMD CONECTOR 5x1 SMD TIPO REGLETA 0,24 VEINTICUATRO CÉNTIMOS CABLE ALIMENTACIÓN 4.7 U CABLE ALIMENTACIÓN ROJO/NEGRO 500mm 0,97 NOVENTA Y SIETE CÉNTIMOS 4.8 U CABLE PLANO CABLE PLANO BUS 5 HILOS 250mm 0.54 CINCUENTA Y CUATRO CÉNTIMOS 4.9 U CABLE ADAPTADO DB25 CABLE ADAPTADO DB25 A 5 HILOS 3,40 TRES EUROS CON CUARENTA CÉNTIMOS Capítulo 5: Varios. Nº Ud Descripción Precio ( ) SOPORTE METACRILATO 5.1 U SOPORTE PARA PCB S DE METACRILATO 3,21 TRES EUROS CON VEINTIÚN CÉNTIMOS 86

4.3 Aplicación de precios Capítulo 1: Horas de diseño. Nº Ud Descripción Cantidad Precio ( ) Total( ) 1.1 H HORAS DE DISEÑO PROTOTIPO HORAS DE DISEÑO Y DESARROLLO DEL PROTOTIPO 400 40 16000 TOTAL CAPÍTULO 1 16000 Capítulo 2: Componentes electrónicos. Nº Ud Descripción Cantidad Precio ( ) Total( ) MAX232 2.1 U 1 1,09 1,09 C.I. MAX232 TRANSMISIÓN/RECEPCIÓN DE SEÑALES TTL/232 UMA1021M 2.2 U C.I. UMA1021M SSOP20 SINTETIZADOR 1 4,40 4,40 DE FRECUENCIAS 2.3 U PIC 16F876A MICROCONTROLADOR PIC 16F876A DE 1 9,7 9,7 28 PINES 2.4 U VCO POS2000 VCO POS2000 CON UN RANGO DE 1 4,12 4,12 FRECUENCIAS DE 1370 A 2000 MHz 2.5 U CONDENSADOR 1uf CONDENSADOR ELETROLÍTCO 1uf 4 0,13 0,52 2.6 U 2.7 U 2.8 U 2.9 U CONDENSADOR 100nf CONDENSADOR CERÁMICO 100nf CONDENSADOR 47uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 47uf CONDENSADOR 4,7uf CONDENSADOR ELECTROLÍTCO 4,7uf CONDENSADOR 15pf CONDENSADOR CERÁMICO 15pf 4 0,12 0,48 1 0,13 0,13 1 0,13 0,13 2 0,10 0,20 87

2.10 U 2.11 U 2.12 U 2.13 U 2.14 U 2.15 U 2.16 U 2.17 U 2.18 U 2.19 U 2.19 U 2.20 U 2.21 U 2.22 U 2.23 U 2.24 U CONDENSADOR SMD 100pf CONDENSADOR SMD 1206 100pf CONDENSADOR SMD 100nf CONDENSADOR SMD 1206 100nf CONDENSADOR SMD 56pf CONDENSADOR SMD 1206 56pf CONDENSADOR SMD 1nf CONDENSADOR SMD 1206 1nf CONDENSADOR SMD 33pf CONDENSADOR SMD 1206 33pf CONDENSADOR SMD 3,7nf CONDENSADOR SMD 1206 3,7nf CONDENSADOR SMD 37nf CONDENSADOR SMD 1206 37nf DIODO DIODO MODELO 1N4004 LED VERDE DIODO EMISOR DE LUZ 3mm COLOR VERDE LM7805 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7805 LM7812 REGULADOR DE TENSIÓN MODELO LM7812 OSCILADOR 4MHz CRISTAL DE CUARZO DE 4MHz OSCILADOR 12MHz OSCILADOR XTAL 12MHz RESISTENCIA 10K RESISTENCIA DE 10K ¼ W RESISTENCIA 1K RESISTENCIA DE 1K ¼ W RESISTENCIA 100 RESISTENCIA DE 100 ¼ W 3 0,10 0,30 7 0,12 0,84 2 0,10 0,20 4 0,12 0,48 3 0,10 0,30 1 0,12 0,12 1 0,12 0,12 1 0,21 0,21 1 0,11 0,11 2 0,43 0,86 1 0,52 0,52 1 0,70 0,70 1 0,84 0,84 1 0,10 0,10 1 0,10 0,10 1 0,08 0,08 88

2.25 U RESISTENCIA SMD 100K RESISTENCIA SMD 1206 DE 100K ¼ W 4 0,10 0,40 2.26 U RESISTENCIA SMD 12 RESISTENCIA SMD 1206 DE 12 ¼ W 7 0,08 0,56 2.27 U RESISTENCIA SMD 18 RESISTENCIA SMD 1206 DE 18 ¼ W 3 0,08 0,24 2.28 U RESISTENCIA SMD 56 RESISTENCIA SMD 1206 DE 56 ¼ W 1 0,08 0,08 2.29 U 2.30 U 2.31 U 2.32 U 2.33 U 2.34 U RESISTENCIA SMD 5K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 5K6 ¼ W RESISTENCIA SMD 10K RESISTENCIA SMD 1206 DE 10K ¼ W RESISTENCIA SMD 1K8 RESISTENCIA SMD 1206 DE 1K8 ¼ W RESISTENCIA SMD 3K6 RESISTENCIA SMD 1206 DE 3K6 ¼ W RESISTENCIA SMD 100 RESISTENCIA SMD 1206 DE 100 ¼ W MICRO PULSADOR MICRO PULSADOR 4 CONTACTOS 1 0,10 0,10 1 0,10 0,10 1 0,10 0,10 1 0,10 0,10 2 0,08 0,16 1 0,87 0,87 TOTAL CAPÍTULO 2 29,36 89

Capítulo 3: Placas de Circuito Impreso. Nº Ud Descripción Cantidad Precio ( ) Total( ) 3.1 U 3.2 U CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 50x100 mm CIRCUITO IMPRESO PLACA CIRCUITO IMPRESO UNA CARA 80x90 mm 1 2,15 2,15 1 2,60 2,60 CIRCUITO IMPRESO 3.3 U PLACA CIRCUITO IMPRESO DOBLE CARA 30x40 mm 1 1,80 1,80 TOTAL CAPÍTULO 3 6,55 Capítulo 4: Conectores y Cables. Nº Ud Descripción Cantidad Precio ( ) Total( ) 4.1 U 4.2 U 4.3 U CONECTOR DB9 CONECTOR PARA PCB DB9 HEMBRA ACODADO CABLE CONECTOR DB9 CABLE CONECTOR DB9 HEMBRA- MACHO CONECTOR ALIMENTACIÓN CONECTOR ALIMENTACIÓN ATORNILLADO 2X1 1 1,11 1,11 1 3,15 3,15 5 0,45 2,25 4.4 U CONECTOR SMA CONECTOR SMA PARA PCB HEMBRA 5 0,89 4,45 4.5 U CABLE SMA CABLE CONEXION SMA MACHO- MACHO 3 1,98 5,94 4.6 U CONECTOR 5x1 SMD CONECTOR 5x1 SMD TIPO REGLETA 1 0,24 0,24 4.7 U CABLE ALIMENTACIÓN CABLE ALIMENTACIÓN ROJO/NEGRO 3 0,97 2,91 90

4.8 U CABLE PLANO CABLE PLANO BUS 5 HILOS 1 0,54 0,54 4.9 U CABLE ADAPTADO DB25 CABLE ADAPTADO DB25 A 5 HILOS 1 3,40 3,40 TOTAL CAPÍTULO 4 23,99 Capítulo 5: Varios. Nº Ud Descripción Cantidad Precio ( ) Total( ) 5.1 U SOPORTE METACRILATO SOPORTE PARA PCB S DE METACRILATO 1 3,21 3,21 TOTAL CAPÍTULO 5 3,21 91

4.4 Resumen del presupuesto del prototipo Para desarrollar este proyecto se han utilizado los siguientes elementos: Osciloscopio digital. Espectómetro. Grabador depurador de PIC s ICD. PC. Software de generación y depuración del código del Micro, MPLAB. Software de generación y depuración del código del programa UMA, Borland Builder C++. Software para el diseño de los circuitos, Orcad. Soldador. Taladro. La escuela ya disponía de estos elementos, por lo que no se ha tenido que hacer ningún tipo de inversión específica en los mismos. Finalmente, el presupuesto es: Total capítulo 1 16000,00 Total capítulo 2 29,36 Total capítulo 3 6,55 Total capítulo 4 23,99 Total capítulo 5 3,21 TOTAL 16063,11 DIECISÉIS MIL SESENTA Y TRES EUROS CON ONCE CÉNTIMOS Tarragona, 28 de Julio de 2006 92 Firmado por: Jose A. García-Uceda Calvo Ingeniero Técnico Industrial

BIBLIOGRAFÍA 93

5 Bibliografía 5.1 Libros y Manuales consultados [1] UMA1021M DataSheet. Low-voltage frequency synthesizer for radio telephones. Philips Semiconductors. 1999. [2] PIC16F87x DataSheet. Microchip. 2002. [3] Mª Auxilio Recasens Bellver, José González Calabuig. Diseño de Circuitos Impresos con OrCad Capture y Layout v.9.2. Ed: Thomson. ISBN: 84-9732-071-9. [4] Ángulo Usategui, J. M. Angulo Martínez, I. Romero Yesa, S. Microcontroladores Pic. Diseño Práctico de Aplicaciones. Segunda Parte: Pic 16F87X. Ed: Mc Graw-Hill, 2000. ISBN: 84-841- 2858-3. [5] Esteban del Castillo. Apuntes de Informática Industrial II. Departament d Enginyeria Electrònica Elèctrica i Automàtica. 2003-2004. [6] Marcos Faúndez Zanvy. Circuitos electrónicos para sistemas de comunicaciones. Ed: CEYSA. [7] Keliu Shu, Edgar Sánchez-Sinencio. CMOS PLL Synthesizers Análisis and Design. Ed: Springer. [8] Venceslao F.Kroupa. Phase Lock Loops And Frequency Synthesis. Ed: WILEY. [9] Antonio Ramón Lázaro. Apuntes de Laboratorio de Comunicaciones, Phase lock Loop (Tema 6). 94

5.2 Páginas Web consultadas. [1] http://www.microchip.com [Software de simulación y depuración de código ensamblamdor para PIC s (MPLAB), Data Sheet 16F87x]. [2] http://www.amidata.es [Rs online es una página web dedicada a la venta de componentes electrónicos y eléctricos de entre sus productos mas destacados]. [3] http://www.programacionfacil.com [Web que se dedica a divulgar diferentes lenguajes de programación y muestra las funciones y objetos mas elementales de cada lenguaje]. [4] http://www.functionx.com [Web que dedica todos sus recursos al lenguaje de programacion C++ en diferentes plataformas]. [5] http://server-die.alc.upv.es/asignaturas/lsed [Web corporativa de la asignatura sistemas eletrónicos digitales de la universidad politécnica de Alcoi]. [6] http://picmania.garcia-cuervo.com [Web muy ilustrativa para el desarrollo de circuitos con microcontroladores Pic. Basa todo su potencial en el desarrollo de software para estos microcontroladores mediante el compilador de C, CCS]. 95

ANEXOS 96

6 Anexos 6.1 Manual de usuario El software de gestión UMA v1.0 está diseñado en una plataforma visual. El objeto de este entorno visual se debe a una mejora en la compresión del programa por parte del usuario. Aunque a simple vista no presenta ningún tipo de dificultad y resulta muy intuitivo, se dará una explicación de las partes que componen este programa. Figura 32. Programa UMA v1.0. Selección del Puerto de comunicación A la hora de programar el sintetizador tenemos dos posibles opciones, una es programarlo directamente desde el puerto paralelo y la segunda opción es utilizar el puerto serie (com) y decirle a un Microcontrolador que sea él quien se encargue de la programación del sintetizador. Dicho esto, se deja clara la utilidad de la elección de cada puerto. Cabe decir que si no elegimos ninguno de los puertos, el programa no hará nada por muchos valores que le introduzcamos. 97