MC-Projekt UKW-Radio

[JeanLuc7]

Salut Bastelfreunde,

ich möchte Euch heute das noch fehlende Projekt aus unserem Mikrocontroller-Handbuch vorstellen - ein Mikrocontroller-gesteuertes UKW-Radio auf Basis eines winzigen Chips.

Seit dem Erscheinen der IC’s der TDA-7000-Serie (Philips/NXP) ist der Bau von UKW-Radios kein Hexenwerk mehr. Diese Chips erfordern nur wenige Bauelemente und erlauben (in den späteren Versionen) bereits die Auswertung von RDS-Daten. Dennoch war das Konzept eines Chips mit externer Beschaltung für den Einbau in miniaturisierte Geräte wie Mobiltelefone noch zu komplex. Man wechselte daher Ende der 90er Jahre hin zu einer Technologie, die die Signalverarbeitung weitgehend digital durchführt und nannte sie „Software Defined Radio“, kurz SDR. Chips nach diesem Konzept vereinen alle analogen und digitalen Komponenten zur Signalverarbeitung und ermöglichen eine flexible Ansteuerung durch Mikroprozessoren und –controller.

Der TEA5767 unten im Bild ist so einer, und er lässt sich recht einfach über die AVR-Mikrocontroller ansteuern. Er nutzt I2C als Kommunikationsmethode - das ist ein ursprünglich von Philips erdachtes Protokoll zur Kommunikation von Einzelkomponenten in Fernsehern. Es gibt beispielsweise viele I2C-Fernsehtuner. Jetzt bleiben wir aber erst einmal beim Radio. Die eigentliche Ansteuerung habe ich der frei verfügbaren Bibliothek von Peter Fleury überlassen - die SWL nutzt bereits seine serielle Bibliothek. Die Kommunikation ist ansonsten im Datenblatt gut dokumentiert - es werden fünf Bytes entweder geschrieben oder gelesen - da steht dann alles Nötige drin.

Die SDR-Chips sind erstaunlich leistungsfähig. Die unten gezeigte Platine basiert auf Ingos Entwurf und enthält außer dem Chip (der wegen seiner 2mm-Seiten-Pins ein bisschen blöd zu befestigen ist) nur noch Elektronik zur Spannungs- oder Pegelversorgung. Die Kontakte werden über Flachsteckkabel hergestellt. Zwei Eingänge dienen zur Steuerung, zwei Ausgänge enthalten das (unverstärkte) Tonsignal. Außerdem gibt's noch einen Antennenanschluss (Wurfantenne) und einen Ausgang fürs Multiplexsignal.

Die Software nutzt das Grafik-Touchscreen-Modul (GTM) und die zugehörige SWL. Die gesamte Oberfläche wird mit Bordmitteln hergestellt, es ist also nichts zusätzlich in das GTM eingebaut worden. Das ist natürlich etwas aufwändiger, aber dafür kann der Quelltext gut genutzt werden für eigene Projekte, weil er eine Menge Tricks offenbart.

Was geht? Manuelle Sendereinstellung, automatische Senderwahl - das kann der Chip eigentlich auch selbst, aber ich war mit den Ergebnissen nicht zufrieden, daher habe ich etwas eigenes geschrieben. Feldstärkeanzeige und Stereoausgabe unterstützt der Chip ebenfalls, man muss also die Signale bloß anzeigen. Dazu gibt's noch einen 5-Stationen-Speicher, der auch eine Stromabschaltung überlebt. Damit hat man beim Einschalten wieder denselben Sender wie zuvor.

Was geht nicht? RDS - jedenfalls nicht anständig. Mit dem TDA7330 als Decoder am Multiplexausgang bekam ich ziemlich viel Mist zu sehen. Derselbe TDA7330 funktioniert an einem alten Radio-Chip vom Typ TDA7021 aber einwandfrei. Da ist also noch ein wenig zu tun. Daher habe ich die Sendertabelle einfach fest verdrahtet - was bedeutet, dass dieses Radio nur in Berlin korrekt anzeigt, was es abspielt. Aber das Ändern einer Senderliste und das Erstellen einer Version für andere Gebiete ist eine Kleinigkeit. Daher ist nun im unteren Bereich der Bedienfläche auch auffällig viel Platz - dort sollte eigentlich der Radiotext hin.

Die Software gibt's im FTP-Ordner und auf meinem Projekteverzeichnis, eine detaillierte Erklärung aller Funktionen steht demnächst im "Buch 2". Die Platine für das UKW-Radio hat (wahrscheinlich) Ingo fertig.

Viele Grüße

Frank/JL7

[DerInder]

WOW,

das sieht super aus, vor allen Dingen die Senderwahl (Berlin)!
Ich glaub ich muß mich noch etwas mehr um die SWL kümmern um solche UIs hinzubekommen

WO bekommt man dieses TEA5767 Breakout-Modul

-- Hat sich gerade erledigt, hab 10 Stück für 15 € gekauft. --

Ich glaub ich muss schon wieder investieren

PS: ne Platine dafür würde ich natürlich auch nehmen

[suntri]

Ich bin natärlich auch an einem Print interessiert. Da sollten wir mal wieder einige Print auf eine Sammelplatte machen?

[JeanLuc7]

Salut,

noch ein Nachtrag von mir - der Aufbau auf einer Philips-Grundplatte. Der Verstärker ist Schaltung 1.02. (Zweistufiger Plattenspieler-Verstärker) aus dem EE2003. Der Aufbau der beiden Verstärkerstufen entspricht dem Verdrahtungsplan, sie sind nur untereinander angeordnet. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich 1.02. als Jugendlicher nie gebaut habe, weil mir seinerzeit die Eingangsquellen fehlten. Jetzt, mit so hübschen kleinen Modulen, passt es endlich. Der Verstärker ist übrigens nicht sehr laut. Die beiden Stereosignale werden über zwei Kondensatoren auf denselben Eingang geführt, man hört natürlich nur Mono. Die beiden Eingangskondensatoren (weiß umrandet) sind eigentlich überflüssig, weil das Modul bereits zwei Ausgangskondensatoren (je 22 µF) mitbringt.

Die Modulplatine hat Ingo hier (klick) vorgestellt. Da das UKW-Modul auch 5V verträgt (Grenzwert), habe ich statt des kleinen Spannungsreglers einen größeren vom Typ 78L05 eingebaut - bisher keine Probleme. Diese Module gibts für unter drei Euro inklusive Versand auf ebay, einfach "TEA5767" eingeben. Die Platine kann man sich notfalls sogar sparen; man braucht nur einen feinen Lötkolben. Hier (klick) gibt's sogar einen Vorschlag für eine freie Verdrahtung mittels Pfostenleiste. Die Platine ist natürlich ungleich hübscher.

Zur SWL: Ich setze den Modus MODE_DRAW ein, das ist der mit völlig leerem Bildschirm. Er besitzt aber ein Kommando zum Zeichnen des Fensterrahmens und von Schaltflächen an beliebigen Stellen (gedrückt und ungedrückt) - das ist schon mal die halbe Miete. Man muss allerdings alle Positionen des Touchscreens von Hand auswerten und prüfen, ob ein Klick auf einem der Knöpfe liegt. Texte gibt man aus, indem man kurzzeitig in den Terminal-Modus schaltet. Die eigentliche Anzeige ist lediglich eine Mischung aus Grafik- und Textbefehlen; sie nutzt den großen und den kleinen Font, während die Schaltflächen mit dem mittleren Font beschriftet sind. Ich stelle den Code natürlich zur Verfügung - auf dem ftp-Server liegt es unter Mikrocontroller/Anwendungsprogramme wahlweise als ZIP oder in Form von Einzeldateien.

Der im Bild gezeigte Mikrocontroller ist ein ATMega328P mit 16 MHz auf Ingos Universalplatine - auf dem kleinen ATMega88 läuft das Programm nicht mehr, dazu ist es zu groß.

Es grüßt herzlich

Frank/JL7

[Ingo63]

Hallo in der Gemeinde,
zufälliger weise treffen diese Woche noch Universalplatinen für SPI und I2C bei mir ein.
Sehen so aus:

Uni-Spi-I2C.JPG (167.89 KiB) 19923 mal betrachtet

Uni-Spi-I2C.JPG (167.89 KiB) 19923 mal betrachtet

Und ich habe auch noch welche über :D .

[DerInder]

Moin,

aber nicht mehr so viele
Da würde ich glatt je 3 von nehmen.

[Ingo63]

Hallo Jens,
der gesammte Satz sieht so aus:

Platine_4.JPG (682.92 KiB) 19921 mal betrachtet

Platine_4.JPG (682.92 KiB) 19921 mal betrachtet

und besteht aus einer Trägerplatine für zwei Step-Down.Module inkl. Verpolungsschutz, je zwei der Uni-SPI-I2C Platine, zwei DIL 20 Pol Module die auch die SMD-Modle von dem GTM-Platinensatz aufnehmen können und einem DIL 16 Pol Modul inkl. SMD-Adapter :D .
Auf dem Uni-SPI-I2C Modul und dem DIL 20 Pol Module ist eine Spannungsregelung für 3,3 und 5 Volt vorgesehen, die aber nur bei bedarf bestückt werden muss.
Und ich habe noch sechs Sätze über .

[DerInder]

OK,

ich nehm dann zwei von den Sätzen.

[Ingo63]

Hallo Frank,
habe mir gerade das UKW-Radioteil aus der EE-Lib geholt.
Ist ja fett :D , ist ja krass :D .
Hatte ich bis Dato nur in einer Miniversion mit LCD betrieben :( .
Geht aber noch krasser, habe da ein Modul mit Si4735.
Empfangsfrequenzen FM: 64–108 MHz LW: 153–279 kHz MW: 520–1710 kHz KW: 2,3–26,1 MHz
Steuerungs-Interface serieller Port: 2-wire (I²C), 3-wire, SPI
RDS geht auch und passt auch noch auf die Uni-Platine :D , zeig ich mal in der nächsten Woche.

[JeanLuc7]

Salut Ingo,

bin mal gespannt! Den Si4735 habe ich hier auch liegen - der hat ja RDS schon an Bord. Eigentlich sollte sich das Programm sehr leicht an den anderen Chip anpassen lassen, da ich alles chip-spezifische in einer Unit gekapselt habe.


Viele Grüße

Frank

[Ingo63]

Hallo Frank,
manchmal habe ich das Gefühl wir sitzen nebeneinander und sind über ein Brainbus verbunden :D .
Vielleicht kann ich dich irgendwann noch mal mit etwas neuem überraschen :D .

[wolfgang]

Der Verstärker ist Schaltung 1.02. (Zweistufiger Plattenspieler-Verstärker) aus dem EE2003. [...] Der Verstärker ist übrigens nicht sehr laut.

Hallo Frank,

die zweistufigen Verstärker von Philips sind alle sehr leise. Entweder nimmst Du einen dreistufigen Verstärker z. B. Verstärker mit Entzerrer oder Du ersetzt T2 durch einen BC548C o. ä.

Gruß
Wolfgang

[darkfader]

Hallo Frank, Wolfgang,

warum nehmt ihr nicht einfach den Verstärker aus dem Schuco Lab? Der ist auf Basis des TBA820 und bringt eine Ausgangsleistung um die 1 - 2 Watt. Die diskret aufgebauten Verstärker aus der Philipsserie bringen hingegen "nur" so um die 100 mW...

BTW: Eure Projekte finde ich grossartig.

Grüsse
Achim

[JeanLuc7]

Hi Achim und Wolfgang,

danke für Eure Tipps. Ich habe den 1.02. benutzt, weil ich ein "altes" Philips-Schaltpult mit dem 150-Ohm-Lautsprecher zur Hand hatte. Daran kann man den TBA820M nur mit Trafo anschließen, und trotzdem bringt er nicht die Leistung wie an den 8-Ohm-Lautsprechern im Schuco-Pult. Außerdem habe ich den TBA-Verstärker schon so oft benutzt, dass es auch einmal etwas anderes sein durfte - ich hatte die Wahl zwischen LM3900 und Transistor. Wegen der Aufbauzeit fiel dann die Wahl auf Transistor und 1.02. - und auch wegen Wolfgang, der diesen Verstärker gerade an anderer Stelle untersucht hatte; da dachte ich, das passt gut.

Viele Grüße

Frank

[JeanLuc7]

Salut - und noch ein weiterer Nachtrag.

Nachdem ich mit dem TDA7030 nicht wirklich gute Ergebnisse beim Decodieren von RDS-Daten erzielen konnte, habe ich mir gemäß dem Datenblatt des UKW-Chips den passenden SAA6588 beschafft. Der kann etwas mehr als der TDA7030 - er fasst die RDS-Daten bereits in Blöcke zusammen und stellt sie per I2C-Bus zum Auslesen zur Verfügung. Das entspannt die Betriebssituation für den Mikrocontroller erheblich, denn statt mit einer Frequenz von knapp 2kHz muss er jetzt bloß noch in einem knapp 50Hz-Takt die Daten abfragen und bearbeiten.

Sowohl der Radio-Chip als auch der RDS-Chip hängen damit an denselben zwei Leitungen für den I2C-Bus, sie werden durch ihre (von Philips festgelegte) Adresse angesprochen. Ich habe den RDS-Chip auf eine kleine Platine verfrachtet und dort auch die allernötigste Beschaltung untergebracht (Quarz und ein paar Widerstände und Kondensatoren gemäß Datrenblatt). Zwischen UKW- und RDS-Chip liegt noch ein BC558 in Kollektorschaltung, der das MPX-Signal stromverstärkt und durch den Tiefpass am Ausgang auch ein paar sehr hohe Frequenzen ausfiltert. Dieser Schaltungsteil entstammt ebenfalls dem Applikations-Datenblatt für den UKW-Chip.

Im Ergebnis erhält man nun alle relevanten RDS-Daten. Hier angezeigt werden der übertragene Sendername, der Radiotext, der Programmtyp und Datum/Uhrzeit. Wenn Verkehrsinfos übertragen werden, zeigt das Radio das an - es decodiert sie aber nicht. Dazu bedarf es mehr Power und mehr Platz.

Das RDS-Radio ist diesmal eingebaut in ein modifiziertes Schuco-Lab. Der Mikrocontroller ist ein ATMega644 und findet sich unter der Bauplatte. Im vorderen Teil ist das Grafik-Touchscreen-Modul zusammen mit einem Stereo-Verstärker eingebaut. Alle Pins des ATMega644 (außer der für das GTM benötigten seriellen Verbindung) können über die Schraubklemmenleiste erreicht werden.

Ich stelle die Codes am bekannten Ort zum Download zur Verfügung.

Noch einen schönen Sonntag wünscht

JL7

[DerInder]

Moin Frank,

da bist du mir doch glatt wieder zuvor gekommen
Meine SAA6588 sind noch auf dem Weg...

Kannst du mal den Schaltplan deines RDS-Moduls posten?
Die App-Note im Datenblatt ist doch "etwas" umfangreicher.

Was ist denn mit der 9 und der 0 in der Frequenzanzeige passiert? Die sind ein wenig abgeschnitten.

Aber wie immer ein super Teil (ich hoffe bei mir läuft es auch bald).

PS: Wir sehen uns auf der Maker Fair.

[JeanLuc7]

Salut Jens,

ich hänge Dir die beiden Schaltungsteile mal als Kopie aus dem Datenblatt an. Die dort fehlenden Werte habe ich eingetragen. Die Bauteile rund um den SAA5688 finden sich bei mir allesamt auf der Platine; die Vorausbeschaltung mit dem BC558 ist dann ja sehr überschaubar. Einzige Änderung: statt des 8.6MHz Quarzes setze ich einen mit 4.332 MHz ein - die sind noch einfach zu bekommen.

Die "9" und die "0" sind einen Tick zu breit für die fette Textdarstellung - da wird eine Spalte abgeschnitten. Eigentlich wäre das nicht nötig, ich habe aber auch noch nicht sehr tief nach dem Fehler gesucht.

Viele Grüße

Frank

[DerInder]

Moin Moin,

hier mal Bilder von meinem RDS-Radio:

RDS_1.jpg (226.31 KiB) 19396 mal betrachtet

RDS_1.jpg (226.31 KiB) 19396 mal betrachtet

RDS_2.jpg (182.79 KiB) 19396 mal betrachtet

RDS_2.jpg (182.79 KiB) 19396 mal betrachtet

Ich habe den TEA5767 und den SAA6588 (mit Drumherrum) jeweil auf ner Universal-Platine von Ingo aufgebaut.
Zu Lautstärkeneinstellung dient ein Digitaler Poti.
Das Schuco-Gehäuse ist übrigens leer, ich verwende nur den Lautsprecher davon.
Der Ständer ist aus fischertechnik (passt super mit Philips/Schuco zusammen).

[DerInder]

Moin Moin,

da bei mir meist nur ein Sender läuft (NDR 2), dachte ich mir sollte ich mein Radio doch mal etwas abspecken. Das Ergebnis ist nun das Mini UKW-Radio.

Es besteht aus einen Mega88, einem TEA5767, dem Schuko Verstärkermodul in Standard Schaltung und dem Schuko-Gehäuse.

Die gesamte Schaltung läuft bei mir mit 9V, dementsprechend sind die Jumper auf der µC und TEA5767 Platine gesetzt.

Die Ausgabe ist in Mono (in der TEA5767.h einzustellen). Die Lautstärke wird mit dem Poti eingestellt. Die Senderabstimmung erfolgt über den Taster. Ein kurzer Tastendruck bewirkt den Sendersuchlauf zu höheren, ein Langer zu niedrigeren Frequenzen. Der eingestellte Sender wird automatisch im EEPROM gespeichert und ist so bei erneutem Einschalten eingestellt.
Die LED leuchtet, wenn der empfangene Sender stark rein kommt.

Tja das ist eigentlich schon alles

Mini UKW-Radio.jpg (211.19 KiB) 18996 mal betrachtet

Mini UKW-Radio.jpg (211.19 KiB) 18996 mal betrachtet

PS: die Sourcen sind unter /Anwendungen/Mini UKW-Radio/ als ZIP-Datei verfügbar.

[DerInder]

Moin Moin,

ich hab das Programm mal nach: /Mikrocontroller/Anwendungsprogramme/88/Mini UKW-Radio/
verschoben. Damit das ftp-Verzeichnis etwas übersichtlicher wird.