７８Ｆ９２２２のコーナー（１７）
オーディオクラフト工房（４４）

更新日：２００８年１月１日

新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろう
０８年最初の製作はワンチップ高性能FMラジオです。今までのFMラジオはステレオ受信しようとするとかなり調整に苦労していました。しかし今回は全く次元が異なります。はんだ付けさえきちんとすれば一発受信が可能になっています。今回「新潟精密」さんのFMラジオモジュール「NS953M-26AW-02F1」を購入して製作しました。このモジュールは「NS-Direct」より1個から購入することが出来ますので、自作派には大変ありがたいことです。この場をお借りして「新潟精密」さんへの御礼とさせて頂きます。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの基本仕様
１）周波数を0.1MHzステップで受信出来ます。受信周波数は76.0MHz-89.9MHzです。
２）プリセットの周波数を10個まで設定しています。
３）ステレオとモノラルの切換えが出来ます。（キーの2重押しで切換え）
４）アンプを内蔵していますので外部スピーカーのみ接続すればＯＫです。
５）周波数切換えの操作は「Q-STEER」の「Dch」で行います。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの全体構成図
まずは全体の構成図を示します。
（新作ワンチップ高性能FMラジオの構成図）
今回は大きく５つのブロックに分かれています。
①FMチューナーブロック
新潟精密さんのNS953M-26AW-02F1を使用します。マイコンからシリアル制御するモジュールとなっています。チップはBGAタイプとなっています。はんだ付けには苦労しますがここを乗り越えると難しい部分は全くありません。ステレオ出力の部分まで全てを含んでいるのでこのチップのみで構成出来ます。クロックには32.768kHzの水晶発振子を用います。チップを購入するとWEB上から仕様書をダウンロード出来ますので各自皆さんで詳細は確認して下さい。今回はこのチップをDC3.3Vで駆動します。
②メインマイコンブロック
NECの小ピンマイコンuPD78F9222を使用します。FMチップへの制御がシリアルなのでこのクラスのマイコンでも充分対応可能です。（ソフトは目一杯突っ込んでありますが・・）
赤外線マイコンからのキー操作と、FMチップ制御、LCDモジュール表示を行います。電源はDC3.3Vで駆動します。
③赤外線受信マイコンブロック
メインマイコンと同じuPD78F9222を使用します。Q-STEERのDchを受けるように設計しています。詳細内容は「ちょっとひとやすみ」のコーナーを参照下さい。Q-STEERの赤外線を受けてメインマイコンへのキー操作を行います。メインマイコンと同じくDC3.3Vで駆動しますので赤外線受光器もその電圧で動くものをチョイスして下さい。
④アンプブロック
私のパーツ箱に眠っていたNECのICを使用しました。1W程度の出力ですが、夜中にバックグランドミュージックとして聞くには充分です。このICはDC9Vで駆動します。
⑤表示ブロック
おなじみの16文字2行の液晶表示ユニットを駆動します。これはDC5Vで駆動します。
⑥電源ブロック
今回も電源回路の構成を公開します。電源からのノイズを減らす工夫が必要ですが今回はスイッチングタイプのACアダプターを使用してもチューニングには問題はありませんでした。さすがに良く出来たFMモジュールですね。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうのFMチューナーブロック
新潟精密さんから発売されているFMラジオモジュール「NS953M-26AW-02F1」を使用します。マイコンからクロック、データ、ラッチの3線シリアルで制御します。端子がBGAとなっているのではんだ付けには工夫が必要です。
（FMラジオモジュール）
幸いにもボールのピッチが0.8mmですので、逆さまにすればなんとかはんだ付け出来そうです。大きさが丁度44ピンのQFPの変換基板に乗りますので、基板に両面テープで貼り付けて使用端子のみをはんだ付けして行きます。線材の被覆を剥いた中から取り出した銅線を使用すれば太さも丁度よくはんだ付けが出来ます。肉眼では見るのがつらいので拡大鏡でのはんだ付けとなりました。
（FMラジオモジュールの配線）
仕様書を見ながら必要な端子を配線していきます。
（FMラジオモジュールを裏面[ボール面]から見た図）
配線可能な同じ接続は出来るだけチップ上で行います。立体部分がありますので配線順序に充分注意して下さい。接続先は次の通りです。
（FMラジオモジュールの接続）
このモジュールは水晶発振子を接続するだけで動くようになります。エアコンなどの古くなった液晶リモコンから取り出して使用すればOKです。
（水晶発振回路）
アンテナは簡単に10pFのセラミックコンデンサを経由して接続します。私の地方の場合FM放送はケーブルにて再送されていますので、そのケーブルに接続するようにしました。
（アンテナ回路）
音声出力部からの信号は次のようにしています。デエンファシス回路は0.01uFで簡単にしました。
（音声出力回路）
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうのメインマイコンブロック
uPD78F9222を用いた簡単な回路です。周波数を設定する時以外はSTOPモードになっています。赤外線マイコンからのキー入力の割り込みで立ち上がります。
（メインマイコン回路）
ポートの設定と接続は次の通りです。
（メインマイコンポート設定）
シリアル制御についてはFMラジオモジュールの仕様書を見て頂くとして、ここでは簡単な説明に留めます。このモジュールの中間周波数は通常のFMラジオとは異なり、375kHzのスーパーへテロダインとなっています。上側/下側どちらのスーパへテロダインを選択することも可能ですが、今回は初期値である下側を使っています。
周波数の設定は次で求められる計算結果を送り込むことにより決定されます。
Lower：PCNT ＝ （受信周波数 － 中間周波数375kHz） / 8.192kHz
　（例）受信周波数 76MHz のとき
　PCNT = (76000kHz - 375kHz) / 8.192kHz = 9231.6 = 9231 (小数点切り捨て)
　　　　　= 240Fh (16 進)
全ての周波数について計算した表をまとめます。マイコン内部では都度計算しています。
（周波数-設定値対応表）
モジュールに設定するレジスタは全部で14個あります。レジスタ指定4bit、データ指定8bitの合計12bitのシリアルデータを送ります。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの赤外線受信マイコンブロック
操作はQ-STEERのリモコンで行います。今回はDchを使用しました。波形などの詳細データはちょっとひとやすみのコーナーを参照下さい。
（赤外線受信マイコン回路）
ポートの設定と接続は次の通りです。
（赤外線受信マイコンのポート設定）
上下操作が0.1MHzステップステップ周波数設定操作、左右操作がプリセット選択操作を行います。上右の同時押しでステレオ/モノラルの切換えを行います。ステレオのノイズ感がある場合はモノラルにすることによってノイズの全くない受信が可能です。（あたり前か）
しかしながら高性能の受信によりステレオ時にもノイズの全く感じない受信が可能となっています。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの電源回路
今回も電源回路を示しておきます。12VのACアダプターからDC9V、5V、3.3Vを生成しています。
（電源回路構成）
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの表示ブロック
液晶表示モジュールは毎度おなじみの接続です。
（2行表示LCDモジュール回路）
液晶の表示は次の通りです。簡単な局名を下の行に表示します。
（LCD表示の内容）
マイコン制御は3.3Vですが液晶モジュールは5Vです。一応問題なく動いています。
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうのアンプブロック
ラジオとするためにアンプを内蔵しました。スピーカーは外付けとしています。今回の外付けスピーカーはPC用のアンプ内蔵タイプをアンプを取り去ってスピーカーのみに改造して使っています。ちょっと古いですがアンプのICはNECのuPC1316を使いました。電源はDC9Vです。
（アンプ回路図）
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうの完成までの姿
それでは完成までの姿を見て頂きましょう。前の製作のケースを使用していますので使わない穴も結構あります。
（今回は内部もすっきりしています）
（レイアウトはこんな感じです）
（壁に取り付ける構成としています）
（スピーカーとの配置はこんなように）
（地元FM局を受信中です）
新作ワンチップ高性能FMラジオを作ろうのマイコンソースファイル
メインマイコン
ソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
赤外線受信マイコン
ソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
０８年の新作はいかがでしたでしょうか。難しかったFMラジオがこれほど簡単に出来るとは感激でした。マイコンから簡単に制御出来ますので皆さんのアイデアで色々とアレンジしてみて下さい。ちなみに10局分のプリセットがありますがこの周波数を後から設定出来るようにしてみるのも楽しいかと思います。私の地方はケーブルでの再送も含めて5局しか入りませんが・・・・
０８年もどんどん電子工作を広げていきたいと考えていますので皆さんご期待下さい。
これからも「ＮＥＣ７８Ｋ０/Ｋ０Ｓマイコン開発室」はどんどん楽しくなります。

ＮＥＣ７８Ｋ０/Ｋ０Ｓマイコン開発室へ戻る