Basisplatine
Zu Beginn der Systementwicklung wurde die Elektronik für die APRS auf diverse Anwendungen hin projektiert. Daraus entstand das Konzept eines modular realisierten Gesamtsystems, das aus einer Basisplatine und einer Add-on Platine besteht.
Mikrocontroller (µC)
Die Basis dieses Systems stellt ein 8-bit Mikrocontroller von Atmel dar. Dieser übernimmt einen Großteil aller digitalen Verarbeitungen. Dieser Prozessor wurde bereits in anderen Projekten [DH3WR] genutzt und soll auch hier Verwendung finden, um den Aufwand der Softwareimplementierung gering zu halten.
Der Controller stellt folgende Schnittstellen zu Verfügung:
- 1x USART
- 1x TWI
- 1x SPI
- 23x Logik-Ports
Der µController kann über eine ISP Schnittstelle direkt über das kostenlose AVR-Studio in Assembler oder C programmiert werden. Hierzu wurde die entsprechende Schnittstelle herausgeführt.
I2C
Zur Kommunikation zu weiteren Komponenten innerhalb der Sonde, soll eine I²C Schnittstelle zur Verfügung stehen. Somit ist eine Erweiterung durch z.B. Sensoren einfach zu realisieren. Die folgende Darstellung zeigt die Buchsenbelegung bei dem realisierten System.
Buchsenleisten
Den Stift- und Buchsenleisten kommt bei diesem Projekt eine besondere Bedeutung zu. Sie dienen zum aufeinanderstapeln der einzelnen Platinen. Daher konnten keine Standard Buchsenleisten verwendet werden. Ihre Anschlüsse sind für diese Anwendung zu kurz und würden damit die Gefahr von mechanisch instabilen Kontakten mit sich bringen.
Schnittestellen und Anschlüsse für GPS Modul
Reset
Bei der beabsichtigten Anwendung sollte das System ohne das Trennen der Energieversorgung zurückgesetzt werden können. Dazu wird in diesem Fall ein Power‑On‑Reset verwendet.
Power-On-Reset
Als Power‑On‑Reset bezeichnet man einen Reset, der in Digitalschaltungen (Computer, Eingebettete Systeme, …) nach dem Anlegen der Versorgungsspannungen für einen definierten Start der Schaltung sorgt, sobald die Versorgungspannungen des Systems ihre Nennwerte erreicht haben. Dazu wird häufig eine Kondensatorschaltung an einem Reset oder Run Anschluss verwendet.
Realisierte Schaltung
Um bei einer Störung einen Reset durchführen zu können, musste eine entsprechende Schaltung auf der Flachbaugruppe vorgesehen werden. Der Atmega 8-16AU verfügt bereits über eine entsprechende Vorbereitung. Auf seiner Platine sind an der Buchse PC6 Anschlüsse für einen Reset vorgesehen. Um einen manuellen Reset durchzuführen, wird zunächst über den Taster Pin PC6 auf Masse Potenzial gezogen. Der Kondensator entlädt sich somit und der Anschluss PC6 des Mikrokontrollers wird auf Masse gezogen. Dadurch wird das System abgeschaltet. Wird nun PC6 wieder von der Masse getrennt, liegt der Kondensator über den Pull-Up Widerstand an 5 V an. Der Kondensator ist noch entladen und zieht das Potenzial hinter dem Widerstand weiter auf Masse. Erst mit zunehmender Ladung des Kondensators steigt die Spannung an Pin PC6, wodurch das System wieder anläuft und den Power-On-Reset durchführt.
AFSK und Empfangselektronik
PTT
Schalter für Systemeinstellungen
Die Software der APRS Bake ist so gestaltet das über die Bits PD3 – PD6 verschiedene Betriebsmodi ausgewählt werden können.
Status LED
Für den Anwender ist es wichtig signalisiert zu bekommen im welchem Status sich das System gerade befindet. Hierzu sollen die Status LEDs dienen.
Im Betrieb signalisieren sie den Sendebetrieb, den Empfangsbetrieb und die Funktionalität des GPS Empfängers.
Die LEDs werden über Transistoren geschaltet, damit die GPIO Ports des Mikrokontrollers nicht überlastet werden. Liegt ein High-Pegel an der Basis des entsprechenden Transistors an, schaltet dieser durch und die LED leuchtet. Somit entsteht hier keine inverse Logik.
| LED rot: | Kenzeichnung des Funkbetriebes |
| LED grün: | Kenzeichnung des Empfangsbetriebes |
| LED gelb: | GPS Daten werden vom GPS Modul empfangen und verarbeitet. |
Energieversorgung 5V
Die 5V Energieversorgung der Basisplatine wurde mit einem LM2576S realisiert. Der LM2576S kann einen maximalen Strom vn 3A bereitstellen. Damit eignet er sich neben der Versorgung des Controllers auch zur Versorgung von zusätzlichen Aufsteckplatinen oder Modulen.Die aktive 5V Energieversorgung wird über eine LED angezeigt.
Bei näherer Betrachtung der Schaltung fällt der Jumper K205 auf. Dieser dient zur Verschaltung der Masse. Je nachdem, ob das System mit der Aufsteckplatine verbunden ist oder autark verwendet wird, muss hier ein Jumper gesetzt werden.
Funkgerät Anschluss
