37_40.pdf

Radiowy przedłużacz pilotów

P R O J E K T Y

Radiowy przedłużacz

pilotów, część 1

AVT−559

Pomys³ budowy

ìprzed³uøaczaî zrodzi³ siÍ,

gdy autor, utrudzony

ca³odzienn¹ prac¹, musia³

wstaÊ z wygodnego fotela

stoj¹cego przed komputerem

(s³uø¹cym w†tym przypadku

jako odbiornik - monitor

telewizyjny) i†pÛjúÊ do

s¹siedniego pokoju, aby

zmieniÊ kana³ w†tunerze

satelitarnym.

Oczywiúcie, aby zmieniÊ kana³

w tunerze satelitarnym stoj¹cym

w innym pokoju, moøna wyko-

rzystaÊ jeden z†ìprzed³uøaczyî,

opisanych chociaøby na ³amach

Elektroniki Praktycznej czy Elek-

troniki dla Wszystkich. Jednak

prezentowane w tych artyku³ach

uk³ady wymaga³y albo przeci¹ga-

nia przewodÛw z†pomieszczenia

do pomieszczenia, albo przynaj-

mniej wykorzystania tego samego

egzemplarza pilota zdalnego ste-

rowania. Do sterowania tunerem

z†innego pomieszczenia autor po-

stanowi³ wykorzystaÊ inny egzem-

plarz pilota niø oryginalny (ten

ostatni pozostawiaj¹c w†pokoju

z†tunerem), gdyø jak wynika z†do-

úwiadczenia, przemieszczanie pi-

lota z†miejsce na miejsce unie-

moøliwia jego odnalezienie w†mo-

mencie, gdy jest najbardziej

potrzebny.

Zaprojektowany uk³ad ma na-

stÍpuj¹ce cechy:

- moøliwoúÊ wykorzystania dowol-

nego pilota pracuj¹cego w†stan-

dardzie RC5,

- radiowa transmisja danych po-

miÍdzy odbiornikiem i†nadajni-

kiem podczerwieni,

- programowa regeneracja impul-

sÛw po stronie odbiornika ra-

diowego (nadajnika podczerwie-

ni), poprawiaj¹ca niezawodnoúÊ

radiowej transmisji danych,

- kontrola poprawnoúci danych

(CRC) przesy³anych kana³em ra-

diowym,

- prosta wizualizacja pracy

uk³adÛw (sygnalizacja odebrania

polecenia z†pilota i†wys³ania pa-

kietu danych drog¹ radiow¹,

sygnalizacja odebrania danych

z†kana³u radiowego, itp.).

Opis uk³adÛw nadawczo-

odbiorczych - czÍúÊ

sprzÍtowa

Ca³y zestaw sk³ada siÍ z†dwÛch

p³ytek, zawieraj¹cych repeatery

sygna³Ûw zdalnego sterowania,

wykorzystuj¹ce rÛøne media trans-

misyjne: podczerwieÒ i†fale radio-

we.

Pierwszy przemiennik IR-RF

(podczerwieÒ - fale radiowe) de-

koduje sygna³y z†pilota zdalnego

sterowania pracuj¹cego w†standar-

dzie RC5 i†uzyskan¹ w†ten sposÛb

informacjÍ retransmituje drog¹ ra-

diow¹ do drugiego przemiennika

RF-IR (fale radiowe - podczer-

wieÒ). Przemiennik ten odbiera,

dekoduje i†odpowiednio przetwa-

rza informacjÍ (m.in. zamienia

Elektronika Praktyczna 2/2004

Radiowy przedłużacz pilotów

Rys. 1. Schemat przemiennika IR−RF

ne przez tranzystor T1 i†podawa-

ne na wejúcia przerwania mikro-

kontrolera AT89C2051. CzÍúÊ

uk³adu z³oøona z†multiwibratora

astabilnego NE555, tranzystora T2

oraz dwÛch diod IRED jest mo-

dulatorem podczerwieni wytwa-

rzaj¹cym falÍ noún¹ o†czÍstotli-

woúci 36 kHz. Modulator stero-

wany†jest sygna³em z portu P1.7

mikrokontrolera. Poziom niski na

tym wyjúciu mikrokontrolera

wprowadza wejúcie zerowania ti-

mera 555 w†stan aktywny, powo-

duj¹c wymuszenie poziomu nis-

kiego na wyjúciu i†brak wystero-

wania tranzystora T2 i†diod IRED.

Jeøeli na tymøe wejúciu timera

pojawi siÍ poziom wysoki, wÛw-

czas uk³ad generuje falÍ prosto-

k¹tn¹ o†czÍstotliwoúci i†wspÛ³-

czynniku wype³nienia regulowa-

nym za pomoc¹ potencjometrÛw

P1 i†P2. DiodÍ D1 dodano w†celu

uzyskania moøliwoúci zmiany

wspÛ³czynnika wype³nienia w†pe³-

nym zakresie (bez diody D1 moø-

na jedynie uzyskaÊ wype³nienie

>50%). Tranzystor T2 pracuje ja-

ko klucz, bezpoúrednio steruj¹cy

diodami IRED. Z†portÛw P1.1

i†P1.2 sterowane s¹ diody LED

sygnalizuj¹ce stan pracy prze-

miennika. Ca³y uk³ad zasilany jest

napiÍciem 5†V†z†zasilacza wtycz-

kowego.

adres urz¹dzenia RC5, zamienia

niektÛre kody rozkazÛw), a†na-

stÍpnie ponownie koduje zgodnie

ze standardem RC5 i†przesy³a do

modulatora (nadajnika) podczer-

wieni. DziÍki zastosowaniu trans-

misji radiowej pomiÍdzy prze-

miennikami, jest moøliwe przesy-

³anie sygna³Ûw zdalnego sterowa-

nia na znacznie wiÍksze odleg³oú-

ci niø w†przypadku zastosowania

podczerwieni jako medium trans-

misyjnego. Odleg³oúÊ ta zaleøna

jest od parametrÛw toru radiowe-

go oraz od warunkÛw otoczenia.

Schemat uk³adu przemiennika

IR-RF przedstawiono na rys. 1 .

Jako jednostkÍ centraln¹ zastoso-

wano mikrokontroler AT89C2051.

Do odbioru sygna³Ûw†z†pilota zdal-

nego sterowania wykorzystano sca-

lony odbiornik podczerwieni. Jako

nadajnik radiowy zastosowano

hybrydowy modu³ RT4 firmy Te-

lecontrolli pracuj¹cy ze stosunko-

wo niewielk¹ moc¹ (max. 10

dBm) na czÍstotliwoúci 433,92

MHz. Nadajnik pracuje z†modula-

cj¹ ASK.

SposÛb kodowania sygna³Ûw

dla nadajnika zostanie opisany

dalej. Komentarza wymaga sposÛb

pod³¹czenia wejúcia danych na-

dajnika, ktÛre jest sterowane bez-

poúrednio z†portu P1.7 mikrokon-

trolera. Sam nadajnik zasilany jest

napiÍciem 12 V†(w celu uzyskania

wiÍkszej mocy wyjúciowej), jed-

nak zgodnie z†dokumentacj¹ do

wysterowania jego wejúcia danych

wystarcza sygna³ o amplitudzie

5†V. NapiÍcie o†takiej (mniej wiÍ-

cej) amplitudzie dostÍpne jest

bezpoúrednio na linii†portu mik-

rokontrolera, dlatego nie ma

potrzeby stosowania dodatkowych

uk³adÛw przesuwania poziomu.

Przemiennik IR-RF zasilany jest

napiÍciem 12 V†z†niewielkiego za-

silacza wtyczkowego.

Uk³ad drugiego przemiennika -

RF-IR - jest nieco bardziej skom-

plikowany. Jego schemat zamiesz-

czono na rys. 2 . Jako odbiornik

radiowy zastosowano superreak-

cyjny, hybrydowy modu³ RR3 fir-

my Telecontrolli . Dane z†modu³u

odbiornika radiowego s¹ negowa-

Dzia³anie przed³uøacza

radiowego

W†wersji pierwotnej radiowy

przed³uøacz pilotÛw akceptuje

sygna³y pilotÛw, ktÛrych adres

urz¹dzenia RC5 jest rÛwny 00h

(pilot od OTV Elemis), zamienia-

j¹c go po stronie przemiennika

Rys. 2. Schemat przemiennika RF−IR

Elektronika Praktyczna 2/2004

Radiowy przedłużacz pilotów

RF-IR na adres 16h (pilot od

tunera satelitarnego). Dodatkowo

radiowy przed³uøacz pilotÛw do-

konuje zamiany niektÛrych kodÛw

rozkazÛw, tak aby uk³ady klawia-

tury obu pilotÛw by³y†zgodne.

W†przypadku poprawnego odebra-

nia polecenia RC5 w†przemienni-

ku IR-RF, na krÛtko zapala siÍ

dioda LED sygnalizuj¹ca ten fakt.

Jeøeli adres urz¹dzenia RC5 jest

rÛøny od 00h, wÛwczas dioda

úwieci siÍ znacznie d³uøej (kod

polecenia nie jest transmitowany

do drugiego przemiennika RF-IR).

Pomyúlne odebranie danych z†to-

ru radiowego sygnalizowane jest

krÛtkim migniÍciem zielonej dio-

dy LED w†przemienniku RF-IR.

W†przypadku b³Ídu w†transmisji

(nieprawid³owe CRC) zapalana jest

dioda czerwona.

Rys. 3. Kodowanie RC5

Kod RC5 charakteryzuje siÍ

jednakowym czasem trwania

wszystkich bitÛw. Zmiana pozio-

mu sygna³u (zbocze narastaj¹ce

lub opadaj¹ce) w†po³owie prze-

dzia³u czasowego przypisanego

kaødemu bitowi okreúla logiczn¹

wartoúÊ. I†tak ì0î jest kodowane

jako opadaj¹ce zbocze sygna³u,

a†ì1î jako zbocze narastaj¹ce (wiÍ-

cej na temat kodu RC5 moøna

znaleüÊ w†[1,2,3,4]).

Na rys. 3 przedstawiono ilu-

stracjÍ sposobu kodowania bitÛw

w†standardzie RC5. Przesy³anych

jest 14 bitÛw, z†ktÛrych dwa

pierwsze s¹ bitami startowymi

(dwie jedynki), nastÍpnie przesy-

³any jest bit informuj¹cy o†przy-

trzymaniu klawisza w†pilocie, na-

stÍpnych 5†bitÛw jest adresem

urz¹dzenia RC5, a†ostatnie 6†bi-

tÛw stanowi kod transmitowanego

polecenia.

Algorytm dekodowania sygna-

³Ûw w†standardzie RC5 moøna

zapisaÊ za pomoc¹ grafu automatu

sekwencyjnego [3], czyli inaczej

grafu przejúÊ i†wyjúÊ wed³ug

modelu Mealy'ego, znanego z†teo-

rii uk³adÛw†cyfrowych. Graf taki

przedstawiono na rys. 4 . Etykiety

opisuj¹ce ³uki oznaczaj¹ odpo-

wiednio rodzaj zdarzenia (impuls

- przerwa) oraz po przecinku

wartoúÊ logiczn¹ zdekodowanego

bitu. Zdarzenia opisane s¹ nastÍ-

puj¹cymi symbolami:

ki - krÛtki impuls,

kp - krÛtka przerwa,

di - d³ugi impuls,

dp - d³uga przerwa,

przy czym co do wartoúci bez-

wzglÍdnej zdarzenia te - zgodnie

ze standardem - sklasyfikowane s¹

w†sposÛb pokazany w† tab. 1 (czas

podany w†mikrosekundach).

Algorytm opisany grafem z†rys.

4 rozpoczyna swoje dzia³anie od

stanu S0, przy czym wejúcie do

tego stanu spowodowane jest po-

jawieniem siÍ zbocza narastaj¹ce-

go dekodowanego sygna³u i†jedno-

czeúnie oznacza, øe†odebrany zo-

sta³ pierwszy bit o†wartoúci lo-

gicznej 1. NastÍpnie dekodowa-

nych jest pozosta³ych 13 bitÛw

(odebranie kolejno 14 bitÛw sta-

nowi warunek zatrzymania pracy

automatu). Kaøde wystÍpuj¹ce

zdarzenie nieopisane grafem z†rys.

4 traktowane jest jako b³¹d, po-

woduj¹cy przerwanie dekodowa-

nia i†ponowne jego rozpoczÍcie

od punktu startowego.

Na list. 1 przedstawiono fun-

kcjÍ obs³ugi przerwania zewnÍt-

rznego, dokonuj¹c¹ dekodowania

sygna³Ûw zdalnego sterowania

w†standardzie RC5 zgodnie z†algo-

rytmem opisanym diagramem sta-

nÛw†z†rys. 4. Funkcja wykorzys-

tuje sprzÍtowy licznik T0 mikro-

kontrolera pracuj¹cy w†trybie 1,

taktowany z†czÍstotliwoúci¹

1†MHz. Do klasyfikacji zdarzeÒ

z†diagramu wykorzystano tylko

bardziej znacz¹cy bajt licznika T0.

Zastosowano teø nieco inne (bar-

dziej rygorystyczne) niø podane

w†tabeli wartoúci progowe defi-

niuj¹ce impuls (przerwÍ) d³ugi

i†krÛtki (impuls krÛtki zawiera siÍ

w†przedziale 768

Oprogramowanie (wybrane

zagadnienia)

CzÍúÊ sprzÍtowa radiowego

przed³uøacza pilotÛw, zawieraj¹ca

typowe komponenty, jest jak wi-

daÊ bardzo prosta. W³aúciwe cechy

funkcjonalne nadaje przed³uøaczo-

wi oprogramowanie. Przygotowano

je w jÍzyku C i†skompilowano

kompilatorem firmy KEIL .

Dekodowanie sygna³Ûw

zdalnego sterowania

w†standardzie RC5

Poniewaø zarÛwno pilot od

tunera satelitarnego, jak i drugi

pilot przeznaczony do sterowania

tunerem z†innego pomieszczenia

(wykorzystano pilot od telewizo-

rÛw ELEMIS) pracowa³y w†stan-

dardzie RC5, st¹d†zaistnia³a ko-

niecznoúÊ dekodowania sygna³Ûw

zdalnego sterowania opartych na

tym standardzie. W†artykule [2]

opisano zbiÛr gotowych funkcji

w†jÍzyku C†s³uø¹cych do dekodo-

wania sygna³Ûw†zdalnego stero-

wania. Jednak wykorzysta³em

w³asne procedury oparte na bar-

dziej efektywnym algorytmie ba-

zuj¹cym na automacie sekwen-

cyjnym [3].

s...1279

s, im-

puls d³ugi w 1280

s...2047

s).

Tab. 1. Czasy występowania zdarzeń

podczas transmisji RC5

Zdarzenie

Idea³ Min. Max.

889 444 1333

1778 1334 2222

Rys. 4. Diagram stanów opisujący

algorytm dekodowania sygnałów RC5

1778 1334 2222

Elektronika Praktyczna 2/2004

Radiowy przedłużacz pilotów

List. 1. Funkcja obsługi przerwania zewnętrznego służąca do

dekodowania sygnałów zdalnego sterowania

void int_ext0(void) interrupt 0 using 1

{

unsigned int tmp;

char p_th,state,cntbit;

bit p_in,c_in;

List. 2. Przykład wykorzystania

funkcji dekodowania kodu RC5

w programie

if(rdy)

{ // odebrano polecenie

rdy=0;

if(addr==0x16)

{ // jeżeli zgadza się adres RC5

if(cmd==0x10)

{ // przykładowe polecenie

...

}

else

if(cmd==0x11)

{ // kolejne polecenie

...

}

// itd.

}

TL0=0; TH0=0; tmp=0; cntbit=1; state=0;

while(1)

{

p_in=in; //zapamiętanie wejścia

while(p_in==in) if (TH0>8) return;

//oczekiwanie na zbocze, jeżeli zbyt długo powrót (błąd)

p_th=TH0;

// zapamiętanie stanu licznika T0 (tylko starszy bajt)

TL0=0; TH0=0; c_in=in;

// zerowanie licznika T0 i buforowanie wejścia

switch(state)

{

case 0: // stan S0

if(!p_in&&c_in&&p_th>2&&p_th<5) state=1;

// jeżeli krótki impuls przejdź do stanu S1

else

if(!p_in&&c_in&&p_th>4&&p_th<8)

{ state=2; tmp<<=1; cntbit++; }

// jeżeli długi impuls to następny stan - S2,

// odebrany bit ma wartość 0

itp. Funkcja nie musi byÊ teø

funkcj¹ obs³ugi przerwania ze-

wnÍtrznego, lecz wÛwczas na-

leøy†w†programie g³Ûwnym umieú-

ciÊ fragment kodu sprawdzaj¹cy

cyklicznie stan wejúcia sygna³u

z†odbiornika RC5 i†w†przypadku

kiedy wykryte zostanie opadaj¹ce

zbocze, naleøy wywo³aÊ opisan¹

wyøej funkcjÍ.

Zbigniew Hajduk

else return;

// w przeciwnym przypadku błąd

break;

case 1: // Stan S1

if(p_in&&!c_in&&p_th>2&&p_th<5)

{ state=0; tmp<<=1; tmp|=1; cntbit++; }

// jeżeli krótka przerwa następny stan - S0,

// odebrany bit ma wartość 1

else return;

break;

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: pcb.ep.com.pl oraz na

p³ycie CD-EP2/2004B w katalogu PCB .

case 2: // Stan S2

if(p_in&&!c_in&&p_th>4&&p_th<8)

{ state=0; tmp<<=1; tmp|=1; cntbit++; }

// Jeżeli długa przerwa powrót do stanu S0,

// odebrany bit ma wartość 1

else

if(p_in&&!c_in&&p_th>2&&p_th<5) state=3;

// Jeżeli krótka przerwa następny stan - S3

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R27, R28: 240

else return;

break;

case 3: // Stan S3

if(!p_in&&c_in&&p_th>2&&p_th<5)

{ state=2; tmp<<=1; cntbit++; }

// Jeżeli krótki impuls następny stan - S2,

// odebrany bit ma wartość 0

R2, R21: 100

Ω

R23: 3,6k

Ω

R24, R25: 10

else return;

break;

}

if(cntbit>=14) { rdy=1; addr=(tmp>>6)&0x1f; cmd=tmp&0x003f;

T=(tmp&0x0800)?1:0; return; }

// Jeżeli odebrano 14 bitów - koniec dekodowania

}

Ω

P1, P2: potencjometry montażowe

22k

Ω

Kondensatory

C1, C2, C22, C23: 33pF

C3, C24, C28: 1

Funkcja komunikuje siÍ z†pro-

gramem g³Ûwnym poprzez nastÍ-

puj¹ce zmienne:

bit rdy,T;

char addr,cmd;

Poprawne odebranie transmisji

z†pilota zdalnego sterowania syg-

nalizowane jest ustawieniem glo-

balnego bitu rdy . WÛwczas zmien-

ne addr oraz cmd zawieraj¹ od-

powiednio adres urz¹dzenia RC5

oraz kod polecenia. Zmienna bi-

towa T przechowuje wartoúÊ bitu

úwiadcz¹cego o†przytrzymaniu kla-

wisza. Wykorzystanie tej funkcji

we w³asnym programie moøe wy-

gl¹daÊ jak pokazano na list. 2

(przy czym naleøy pamiÍtaÊ

o†ustawieniu trybu 1†pracy liczni-

ka T0 oraz o†zezwoleniu przyjmo-

wania przerwaÒ z†zewnÍtrznego

wejúcia INT0 opadaj¹cym zbo-

czem sygna³u - wyjúcie ze scalo-

nego odbiornika podczerwieni

jest negowane, aktywny poziom

niski).

Opisana funkcja dekodowania

sygna³Ûw w†standardzie RC5 mo-

øe byÊ rÛwnieø wykorzystana dla

innego typu mikrokontrolera, choÊ

moøe siÍ to wi¹zaÊ np. ze zmian¹

odpowiednich sta³ych definiuj¹-

cych okreúlone zdarzenie (inna

czÍstotliwoúÊ pracy licznika),

zmian¹ nazw zmiennych odnosz¹-

cych siÍ do licznika sprzÍtowego

C4, C5, C25, C27: 100nF

C6: 220nF

C21: 10

C26 1,2nF

Półprzewodniki

mikroprocesor AT89C2051 − 2szt.

T1: tranzystor BC817 (SMD)

T2: tranzystor BD135

scalony odbiornik podczerwieni

D1: dioda BAV17,

diody IRED − 2szt.

diody LED − 3szt.

Różne

RT4: hybrydowy nadajnik

433,92MHz

RR3: hybrydowy odbiornik

Elektronika Praktyczna 2/2004

R22: 22k

R26: 1k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: