Автор - Анастасия Попкова
Лауреат Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2009", Второе место.
Опубликовано 17.08.2009.

Рассматриваемый УКВ ЧМ приемник является простым, дешевым и доступным для повторения устройством, работающим в диапазоне 88...108 МГц. Сегодня на рынке бытовой техники представлено большое количество разнообразных радиоприемников - от карманных, до стационарных. Приемники с цифровым управлением отличаются высоким качеством звука и имеют хорошую чувствительность. Однако, их стоимость несоизмеримо велика. 
Предлагаемый приемник наряду с развитыми сервисными функциями имеет простое и интуитивно понятное управление, высокую чувствительность, избирательность и помехоустойчивость. Сам приемник собран на микросхеме CXA1538 фирмы SONY. Основные технические характеристики этой микросхемы в таблице:

Цифровое управление приемником обеспечивается благодаря использованию частотного синтезатора. Нами использована микросхема LM7001J фирмы SANYO, которая является синтезатором частоты с фазовой автоподстройкой частоты. Данная микросхема дешевая и доступная, часто применяется в зарубежной бытовой радиоприемной технике. 
Для управления работой приемника используется микроконтроллер PIC16F628A фирмы MICROCHIP, благодаря которой приемник имеет следующие сервисные функции: 
1. Энергонезависимая память на 63 радиостанции (канала).
2. Плавная настройка с шагом 0,05 МГц.
3. Дистанционное управление с любого пульта в формате RC5:
влево/вправо (гр-/гр+) - выбор канала,
вверх-вниз (кан+/кан-) - настройка выбранного канала,
кнопки 1...9 - быстрый доступ к "любимым" каналам 1....9.
4. Управление с клавиатуры приемника - 12 кнопок:
кн.1-9 - быстрый доступ к "любимым" каналам 1....9,
кн.10 - уменьшение параметра,
кн.11 - выбор режима "Работа"/"Настройка",
кн.12 - увеличение параметра.
5. Настройка энкодером (валкодером) - уменьшение/увеличение параметра в зависимости от выбранного режима.
6. Работа в качестве радио-тюнера с компьютерным управлением. Для этой функции написана управляющая программа для ПК (см. ниже).
7. Автоматическое сохранение настроек каналов и номера текущей радиостанции.
8. Индикация режима работы, номера канала и частоты на 9 разрядах семисегментных светодиодных индикаторов.
9. Обновление прошивки без программатора (Firmware Update).

Конструкция приемника представляет собой комбинацию модулей и узлов: плата контроллера, плата стерео-тюнера, плата расширения выходов и индикатор, матричная клавиатура, энкодер, плата конвертера интерфейсов для сопряжения с ПК (опционально). Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) здесь не рассматривается.

Для соединения модулей с платой микроконтроллера удобно использовать штыревые разъемы типа PLS (однорядные с шагом 2,54 мм); соответственно, для кабеля понадобятся гнезда с контактами типа BLS (однорядные с шагом 2,54 мм) и кримпер 6PK-301U (клещи обжимные) для заделки разъемов на кабель. 

Схема модуля контроллера предельно проста и не требует комментарий. На рисунке ниже отображено подключение к контроллеру матричной клавиатуры, инфракрасного приемника дистанционного управления и энкодера.

Ниже рисунок печатной платы и фото контроллера.

Выбор семисегментных индикаторов в качестве элементов индикации обусловлен "социальным заказом" определенной части радиолюбителей. Схемотехника приемника ориентирована на использование индикатора АЛС318А(В), который успешно выпускался и использовался в конце 20-века. Кроме этого индикатора можно использовать ЛЮБЫЕ ДРУГИЕ однотипные семисегментные индикаторы, включенные по следующей схеме:

По этой схеме нами был собран 9-разрядный индикатор на элементах типа BRIGHT LED BT-A512RD. Ниже плата и фото индикатора:

А вот так выглядит индикатор АЛС318А в работе. Довольно компактный размер, яркое свечение, необычный "лупоглазый" внешний вид оставили приятные впечатления.

Необходимо отметить, что существует дешевый набор деталей (KIT) для самостоятельной сборки 9-разрядного семисегментного индикатора с общим катодом для замены АЛС318А(В). По ссылке А ссылку вам даст автор данного опуса после Конкурса. Прим. Кота. вы можете приобрести указанный набор - 70 руб. (расценивайте это как полезную информацию). Ниже фото набора:

Достоинства такого решения - высокая яркость, широкий угол обзора и, главное, доступность. Семисегментные индикаторы всегда доступны в продаже и каждый может для себя сам решить, какой ему индикатор по вкусу - большой или маленький, красный, зеленый или иных цветов свечения. 
Из 9 разрядов нами фактически используются только 8, то есть один разряд всегда потушен и символизирует пробел (это 4й разряд). Таким образом, требуется управление 8*8=64 светодиодными сегментами (в том числе децимальными точками). Для управления таким количеством сегментов необходимо расширить число цифровых линий. 
Расширение осуществляется с помощью дешевых (15 руб.) микросхем-драйверов 74HC595 (последовательный регистр сдвига с выходной блокировкой). Это позволило подключить 8 разрядов как с общим анодом, так и с общим катодом (отдельные прошивки под общий анод и общий катод). Основное преимущество такого решения - простота сопряжения с микроконтроллером по уровням сигналов. Ниже схема:

Сопротивления определяют яркость свечения сегментов индикатора. Практика показала, что при включении индикаторов BRIGHT LED BT-A512RD можно обойтись без сопротивлений, то есть подключать напрямую к 74hc595. Ниже рисунок печатной платы и фото расширителя:

Органы управления традиционные: кнопочная матричная клавиатура, энкодер и пульт дистанционного управления. Клавиатура может быть любой на ваш вкус - от тактовых кнопок, до типовых пленочных клавиатур. Пленочная клавиатура имеет прочную липкую основу (как скотч), что позволяет легко наклеивать её на корпус устройства. Для подключения шлейфа пленочной клавиатуры удобно использовать разъемы серии FB-x, например, FB-12R. Энкодер механический инкрементирующий, например, PEC16 или любой из серии EC11. ИК-приемник, например, TSOP1736 (Vishay), SFH-506 (Siemens), TFMS5360 (Temic), ILM5360 (ПО "Интеграл").

Работа приемника успешно протестирована с различными пультами в формате RC5. Ниже фотография одного из пультов.

УКВ ЧМ тюнер содержит минимум радиодеталей и не содержит редких или дорогих элементов. Микросхемы CXA1538 и LM7001J сопряжены по традиционным схемам включения. Эти микросхемы можно установить на панели. Полярные конденсаторы электролитические, остальные - керамические. Катушки индуктивности бескаркасные без сердечников, изготовить их просто, намотав на оправке диаметром 2,5 мм (например, на сверле) проводом ПЭЛ-0,5. Керамические радиочастотный фильтр и резонатор на частоту 10,7 МГц. Применение резонаторов и фильтров существенно облегчает настройку приемника.

Ниже рисунок печатной платы и фото УКВ ЧМ тюнера:

На печатной плате тюнера предусмотрены посадочные места под так называемый входной антенный фильтр. На практике выяснилось, что он не нужен и в связи с этим не был распаян на плате (на схеме входной фильтр не отображен). 
Антенной является отрезок провода длиной 40 см; более длинный провод приводит к искажениям звука. Наиболее аккуратно следует наматывать катушки, виток к витку. Настройка сводится к регулировке подстроечным резистором работы приемника в режиме "стерео". 

Для сопряжения с персональным компьютером (в случае если вы хотите использовать УКВ ЧМ приемник как приставку к ПК) нам потребуется собрать так называемый конвертер интерфейсов USART. Мы можем предложить два элементарных варианта сопряжения - через традиционный COM-порт или через USB-порт. Оба варианта являются традиционными и доступными для повторения.

Обратите внимание, для конвертера на MAX232 требуется подача питания +5В. Для конвертера на FT232RL питание не требуется, т.к. оно берется с линий питания порта ("исходящие" +5В предусмотрены для будущих проектов). 
Ниже рисунок платы и фото конвертера интерфейсов на MAX232.

Ниже рисунок платы и фото конвертера интерфейсов на FT232RL.

Конвертеры не требуют настройки. Плату контроллера и плату сопряжения необходимо по линиям приёма-передачи включать перекрестно: линию Tx контроллера к линии Rx конвертера, а линию Tx конвертера к линии Rx контроллера. Напоминаю, линия питания +5В в сторону FT232RL не нужна (не соединять!). 

Драйвер VCP (Virtual COM Port Drivers) для инсталляции FT232RL под вашу операционную систему можно скачать по ссылке. 
Для работы с тюнером на стороне компьютера написано приложение - управляющая программа. Вы можете написать управляющую программу по своему вкусу под следующую спецификацию канала связи. 
Описание формата управляющих данных приемника:
1 байт - указатель устройства "R" (Receiver - приёмник как устройство).
2-6 байты - частота, от 08800 (88,00 МГц) до 10800 (108,00 МГц).
Далее может следовать символ тильды ~ для ввода частоты в текущий канал.
7-8 байты - канал, например, от 01 до 63.
Затем следует тильда ~ для ввода частоты по указанному каналу.
Последовательность принятых символов подвергается парсингу (синтаксическому разбору) и если соответствует допустимым параметрам, то контроллер выполняет ввод данных в синтезатор и отображает соответствующие параметры на индикаторе.
Пример: R09637~ или R1120012~

Коды возвращаемых ошибок и сообщений.
Ошибка "A" - нетипичный размер сообщения.
Ошибка "B" - ошибка указателя устройства.
Ошибка "C" - нетипичный символ.
Ошибка "D" - нетипичная частота.
Ошибка "E" - нетипичный канал.
Сообщение "Ok" - корректный ввод данных.
Примечание. Наименования байтов, символов и кодов здесь приведены в формате ASCII.

Настройки программы сохраняются в текстовый файл "FM.ini". При желании этот файл можно отредактировать вручную. 
На фото ниже УКВ ФМ приемник в сборе (без клавиатуры).

Надеюсь, что этот проект вам понравился, продолжение которого найдет свое отражение в проекте телевизионного тюнера. 
Далее поблагодарим тех, кто принимал участие в проекте:
vistador -узел сопряжения синтезатора и приемника;
Igor_67 - за предоставленный АЛС318А;
ARV - за идею алгоритма энкодера;
Stalker46 - за идею организации индикации;
tro-sha - за подсказки сопряжения с антенной;
Сергей_74 - тестирование пультов RC5;
Gigavolt - тестирование программной части на стороне МК;
i8086 - тестирование сопряжения на FT232RL;
Кулибин - тестирование приложения на стороне ПК;
NiTr0, dalay-lama, urry - творческое консультирование;
evg - за то, что не мешал 

Большое Вам спасибо!

Файлы:
Печатные платы в формате SL 4.0.
Прошивки (ОА, ОК) МК с исходником.
Софт для ПК.

Вопросы, как обычно, складываем тут.