Page 1
Diaľkové ovládanie zariadení spotrebnej elektroniky pomocou PC
BAKALÁRSKA PRÁCA
LENKA PECHANCOVÁ
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií
Študijný odbor:
TELEKOMUNIKAČNÝ MANAŽMENT
Vedúci bakalárskej práce: Ing. Martin Vestenický
Stupeň kvalifikácie: bakalár (Bc.) Dátum odovzdania bakalárskej práce: 18.5.2007
ŽILINA 2007
Page 2
Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,
Katedra telekomunikácií ________________________________________________________________________
ANOTAČNÝ ZÁZNAM - ZÁVEREČNÁ BAKALÁRSKA PRÁCA
Priezvisko, meno: Lenka Pechancová školský rok: 2006/2007
Názov práce: Diaľkové ovládanie zariadení spotrebnej elektroniky pomocou PC
Počet strán: 40 Počet obrázkov: 27 Počet tabuliek: 2
Počet grafov: 0 Počet príloh: 4 Použitá lit.: 13
Anotácia (slov. resp. český jazyk):
Táto bakalárska práca sa zaoberá zostavením aplikácie diaľkového ovládača pre
ovládanie spotrebnej elektroniky pomocou PC. V záverečnej práci sú zahrnuté
i najpoužívanejšie kódy pri infračervenom prenose.
Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký):
This bechelor´s work deals with constructing a PC-based remote controler for
consumer´s electronics. The most common protocols for IR transmission are also
mentioned.
Kľúčové slová:
Diaľkový ovládač, Infračervený prenos, RC 5 kód, Infračervený vysielač
Vedúci práce: Ing. Martin Vestenický
Recenzent práce : Doc. Ing. Rudolf Hronec, PhD.
Dátum odovzdania práce: 18. mája 2007
Page 3
OBSAH
ÚVOD ..............................................................................................................................1
1 CIEĽ RIEŠENIA ......................................................................................................2
2 MOŽNOSTI REALIZÁCIE DIAĽOKOVÉHO OVLÁDANIA ..........................3
2.1 Princíp diaľkového ovládača .............................................................................4
2.1.1 LED dióda......................................................................................................5 2.1.2 Slnečné spektrum...........................................................................................5
2.1.3 Infračervené žiarenie......................................................................................6 2.1.4 IR LED dióda.................................................................................................73 ANALÝZA MOŽNOSTI PREPOJENIA PC S IR - TR .......................................8
3.1 USB.........................................................................................................................9 3.2 LPT - Paralelný port...........................................................................................10 3.3 RS – Sériový port ................................................................................................114 INFRAČERVENÝ VYSIELAČ ............................................................................12
4.1 Základné teoretické pojmy používané v kódovaní v IR-TR ............................12 4.2 IR-TR obsahuje ....................................................................................................13 4.3 Najčastejšie používané kódy, ich štruktúra pri prenose ..................................14 4.3.1 RC 5 kód ......................................................................................................17 4.3.2 SIRCS / Control S kód.................................................................................19 4.3.3 REC S 80 kód...............................................................................................20 4.3.4 DENON kód.................................................................................................21 4.3.5 NEC kód.......................................................................................................22 4.3.6 MOTOROLA kód........................................................................................23 4.3.7 JAPONSKÝ kód ..........................................................................................24 4.3.8 SAMSUNG kód ...........................................................................................26 4.3.9 DAEWOO kód.............................................................................................275 REALIZAČNÁ ČASŤ ............................................................................................27
5.1 Protokol stanovený pre komunikáciu mikropočítača s PC ............................27 5.2 Popis hardvérovej časti ......................................................................................29 5.3 Popis softvérovej časti ........................................................................................30 5.3.1 Programovacie jazyky ...............................................................................31 5.3.2 Vytvorenie virtuálneho programového diaľkového ovládača ....................32 6 TECHNICKO-EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE PRÁCE ...........................324
ZÁVER ............................................................................................................................40
Page 4
ZOZNAM OBRÁZKOV 2.1 Priebeh napätia na dióde ovládača po stlačení tlačidla „play“
2.2 Detail LED diódy
2.3 Rôzne druhy LED diód
2.4 Termografický obrázok psa
2.5 Slnečné spektrum žiarení, vlnové dĺžky
3.1 Väzby medzi jednotlivými zariadeniami a užívateľom
3.2 USB port
3.3 Paralelný port
3.4 Sériový port
4.1 Manchester kódovanie
4.2 Diferenciálny manchester
4.3 Štruktúra správy RC5 kódu
4.4 Príklad manchester kódovania v RC5
4.5 Formát správy RC5 kódu
4.6 Formát správy SIRCS kódu
4.7 Formát správy REC S 80 kódu
4.8 Formát správy DENON kódu
4.9 Formát správy NEC kódu
4.10 Formát správy MOTOROLA kódu
4.11 Formát správy JAPONSKÉHO kódu
4.12 Formát správy SAMSUNG kódu
4.13 Formát správy DAEWOO kódu
5.1 Komunikačný protokol
5.2 Bloková schéma
5.3 Vývojový diagram
5.4 Aplikácia programového diaľkového ovládača
5.5 Vývojový diagram s použitím aplikácie Delphi
Page 5
ZOZNAM TABULIEK Tabuľka č. 1 Najčastejšie používané kódy
Tabuľka č. 2 Ceny komponentov IR-TR
ZOZNAM SKRATIEK IR-TR infračervený vysielač
PC osobný počítač
LED dióda - svetlo emitové diódou
IC riadiaci obvod
HW hardvér
SW softvér
ISM pásmo Nelicencované frekvenčné pásmo, určené pre
priemysel, vedu a lekárstvo. U nás je to
pásmo 2,4 GHz. Pracuje tu napr. Bluetooth
alebo Wi-Fi.
Page 6
ÚVOD
Súčasné obdobie rozvoja priemyselne vyspelých krajín je možné charakterizovať
ako obdobie prenikania informačných technológii do všetkých oblastí života.
Rozhodujúcim faktorom sa pritom stáva operatívnosť, transformácie nových vedeckých
poznatkov do technickej podoby a ich pohotové zavádzanie do výroby.
Žijeme v dobe, kedy technika a zariadenia napredujú neuveriteľnou rýchlosťou.
Predovšetkým s ohľadom na využiteľnosť, bezpečnosť a primeranú cenu. Inovatívne
technológie nemajú v súčasnosti vplyv iba na pracovné prostredie, ale aj na kvalitu
bývania.
Inteligentná domácnosť pokrýva všetky oblasti každodenného života od domácej
zábavy, domácich spotrebičov a ovládania zariadení, bezpečnosti a video komunikácie až
po zdravotnícke služby. Umožňuje nielen ovládanie spotrebičov pomocou mobilného
alebo bezdrôtového telefónu, vreckového alebo stolného počítača, ale aj komunikáciu
medzi jednotlivými spotrebičmi a zariadeniami. Spotrebiteľ má tak napríklad možnosť
vidieť informácie o stave práčky na displeji chladničky.
Dnes prakticky nemožno kúpiť televízor bez diaľkového ovládania. Tieto
ovládače majú rôzne ovládacie protokoly používané pri výrobe u jednotlivých výrobcov.
Infračervené zariadenia ponúkajú nižšie náklady na výrobu, široký prevádzkový rozsah
a dobrú komunikačnú bezpečnosť. Najväčšou oblasťou uplatnenia diaľkového ovládania
je nepochybne pohodlné ovládanie spotrebnej elektroniky. Čím nepochybne možno
prispieť k zvýšeniu komfortu a pohodlia užívateľa.
1
Page 7
1 CIEĽ RIEŠENIA
Cieľom mojej záverečnej práce je analyzovať možnosti realizácie diaľkového
ovládania zariadení spotrebnej elektroniky pomocou PC. Predovšetkým zvoliť si
ovládané zariadenie a analyzovať možnosti prepojenia s PC. A tak zistiť prínos
a oboznámiť s novými konštrukciami a technológiami, ktoré by prispeli k pohodliu a k
zlepšeniu nielen domácich, ale aj pracovných podmienok.
Podľa výsledkov analýzy realizovať funkčnú vzorku potrebného hardvérového
vybavenia. Čiže zostrojiť IR-TR , ktorým sa bude prenášať infračervené žiarenie na
ovládanie spotrebnej elektroniky. V našom prípade som si zvolila najpoužívanejšie
zariadenie v domácnosti, ktoré využíva infračervené žiarenie a to televízor.
Vo zvolenom vývojovom prostredí realizovať aplikáciu umožňujúcu ovládanie
zvoleného zariadenia. Čo spočíva vo vytvorení programového diaľkového ovládača, tzv.
virtuálneho diaľkového ovládača.
2
Page 8
2 MOŽNOSTI REALIZÁCIE DIAĽOKOVÉHO OVLÁDANIA
Životný štýl a nové technológie bezprostredne k sebe patria. V 20. rokoch 20.
storočia sa na trhu objavili prvé kuchynské elektrospotrebiče, v 50. rokoch sa vďaka
mechanizácii domácností začali predávať chladničky, elektrické sporáky a televízory.
V súčasnosti digitalizácia a sieťovanie domácich spotrebičov umožňujú, aby sa vízia
moderného bývania stala realitou.
Inteligentná domácnosť pokrýva všetky oblasti každodenného života. Ovládanie
spotrebičov diaľkovo, nielen čiernej techniky a nielen pomocou klasického diaľkového
ovládača, môžeme realizovať aj za pomoci PC, starého mobilného telefónu ako aj
vypínačmi riadenými diaľkovým ovládaním, hlasom alebo cez internet. Pomocou týchto
zariadení môžeme inteligentne riadiť a tak priamo vplývať aj na spotrebu energie ako je
kúrenie, pranie, klimatizáciu, vetranie, či osvetlenie.
Najväčšou oblasťou uplatnenia diaľkového ovládania je nepochybne pohodlné
ovládanie spotrebnej elektroniky. Čím nepochybne možno prispieť k zvýšeniu komfortu
a pohodlia užívateľa. Či už ide o ovládanie nielen televízora, videorekordéra, DVD
prehrávača, rádia, ale aj počítača a jeho programov slúži nám k tomu tzv. univerzálne
diaľkové ovládanie na viacero zariadení spotrebnej elektroniky.
Jednou z najdostupnejších a najjednoduchších technológií je ovládanie
spotrebičov pomocou infračerveného žiarenia, ktorú som si zvolila aj ja. Ďalšími
možnosťami realizácie diaľkového ovládania je bluetooth alebo Wi – Fi.
Bluetooth je bezdrôtová komunikačná technológia pracujúca v ISM pásme 2,4 GHz
rovnakom ako u Wi-Fi. Slúži k nadviazaniu spojenia medzi dvoma zariadeniami,
napríklad mobilným telefónom a osobným počítačom alebo headsetom. Maximálny dosah
je pri verzii 1.1 až 10 metrov, pričom 2 i viacej (max. 7) zariadení na seba pri
komunikácii nemusí „vidieť“. Verzia 1.2 rozširuje dosah až na 100 m. Pri týchto
metódach je veľmi zložité hardvérové i softvérové riešenie diaľkového ovládača.
3
Page 9
2.1. Princíp diaľkového ovládača
Fyzikálny princíp diaľkového ovládača tvoria logicky označené a rozdelené
tlačidlá. Pomocou neho dokážeme z diaľky ovládať rôzne elektrické zariadenia. Ak sa
pozrieme do vnútra ovládača zistíme, že celé jadro tvorí jeden plošný spoj. Každý
diaľkový ovládač má vpredu jednu alebo dve LED diódy. Tie sú viditeľné aj zvonka.
Dióda predstavuje vysielač svetelných signálov, ktorý vysiela infračervené svetlo. Na
televíznom prijímači je zariadenie, ktoré ho detekuje. Preto pri prepínaní zvyčajne
mierime na TV prijímač.
Celý proces prepnutia programu funguje takto:
1. Stlačením tlačidla "1" sa zatlačí kontakt na plošnom spoji. Signál sa spracuje
pomocou plošného spoja.
2. Dióda vyžiari prerušované svetelné signály podľa pokynov plošného spoja.
Tento spoj ovláda vyžarovanie diódy pomocou napájacieho napätia. Každé
tlačidlo má vlastný kód.
Obr. 2.1. Priebeh napätia na dióde ovládača po stlačení tlačidla "play"
3. TV prijímač spracuje infračervené svetlo z diaľkového ovládača. Prevedie si
ho na binárny kód (0 a 1). Kódu je priradená informácia, že sa má nastaviť na kanál
číslo 1.
4. Na televízore sledujeme prvý kanál [1].
4
Page 10
2.1.1 LED dióda
Je to polovodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzko spektrálne svetlo,
keď ňou prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom
žiarivej rekombinácie elektrón - dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba
vyžarovaného svetla závisí od chemického zloženia použitého polovodičového materiálu.
Prvú prakticky použiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 kanadský vedec Nick
Holonyak.
Najlacnejšie sa vyrábajú infračervené diódy, po nich najlacnejšie svietivé sú
červené. Zelené sú o cca 20% drahšie ako červené. Modré sú takmer 50-krát drahšie ako
červené avšak ich cena v poslednom čase prudko klesá [2].
Obr. 2.2 Detail LED diódy
Obr. 2.3 Rôzne druhy LED diód.
2.1.2 Slnečné spektrum
Slnečné žiarenie je vlastne vyžarovanie elektromagnetických vĺn rôznych dĺžok.
Podľa dĺžky vĺn rozlišujeme rádiové vlny, mikrovlny, infračervené vlny, viditeľné svetlo,
UV vlny, röntgenové žiarenie, gamma žiarenie [3].
5
Page 11
Obr. 2.4 Slnečné spektrum žiarení, vlnové dĺžky
2.1.3 Infračervené žiarenie
Zdrojom infračerveného žiarenia je každý predmet v našom okolí, živé organizmy
a všetky vesmírne objekty. Všetky telesa s teplotu menšou než 4000 Kelvinov vysielajú
maximum svojho žiarenia v infračervenej oblasti. Zemská atmosféra na veľké
vzdialenosti infračervené žiarenie pohlcuje.
Je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako viditeľné svetlo a
kratšou ako mikrovlnné žiarenie. Názov znamená „pod červenou“, pričom červená je
farba viditeľného svetla s najdlhšou vlnovou dĺžkou. Infračervené žiarenie zaberá v
spektre 3 dekády a má vlnovú dĺžku medzi 760 nm a 1 mm, resp. energiu fotónov medzi
0,0012 a 1,63 eV. Nazýva sa tiež tepelné žiarenie.
Za objaviteľa infračerveného žiarenia sa považuje sir William Herschel. V roku
1800 meral teplotu oblasti priliehajúcej k červenej oblasti spektra. Herschel dal aj
pomenovanie tomuto žiareniu [1].
6
Page 12
Obr. 2.5 Termografický obrázok psa
2.1.4 IR LED dióda
Vyžarovací diagram týchto LED má výkonovú špičku nad 680 nm. Keďže ľudské
oko (zrenička nie je schopná prepustiť žiarenie s vlnovou dĺžkou nad 1 400 nm) a v
podstate celá fyziológia človeka je na IR žiarenie imúnna je možné zaobstarať IR LED s
výkonmi aj vysoko nad 10 mW. Bežne sa predávajú IR LED s vlnovou dĺžkou 680-750
nm a 870-950 nm, ktoré sú vhodné ako zdroje IR žiarenia do diaľkových ovládaní.
Mechanická a optická konštrukcia :
LED čip sa montuje na reflektor (na obrázku viditeľný ako kužeľ na konci jedného z
vonkajších prívodov) tvoriaci súčasne spodný kontakt (obvykle katódu, keďže substrát je
obvykle typu N), aby sa využil výkon vyžiarený z PN priechodu v smere do substrátu; a
horný kontakt sa kontaktuje podobne ako u integrovaných obvodov. Obaluje sa do tzv.
puzdra - priehľadného plastu (bodová LED) alebo do mliečne sfarbeného plastu (difúzna
LED). Plast je často sfarbený v rovnakej farbe ako emituje LED. Často je pre zvýšenie
smerovosti vytvarovaný vrchol puzdra do polgule, čo má efekt kolimačnej šošovky [2].
7
Page 13
3. ANALÝZA MOŽNOSTI PREPOJENIA PC S IR - TR
Typický diaľkový ovládač teda pozostáva len z jedného integrovaného -
riadiaceho obvodu, ktorý popíše a vloží každý kľúč tlačidla na ovládači a pošle kódovaný
dátový signál do vysielača k infračervenej dióde. Na prijímacej strane nájdeme
v zariadení riadený IR detektor a demodulátor, ktorý je spravidla integrovaný do toho
istého zariadenia. Bohužiaľ, terajšie riadiace protokoly používané pri každej výrobe sú
väčšinou nezlučiteľné.
Zapojenie využíva integrovaný infračervený prijímač na televízore používaný pre
príjem modulovaného signálu. Ten obsahuje obvody potrebné na príjem a demoduláciu
infračerveného signálu. Z jeho výstupu dostaneme už čistý digitálny signál (obálka
amplitúdovo modulovaného signálu vysielača) [12].
Prenášaná IR správa spínačom podlieha rušeniu z iných IR zdrojov v najbližšom
okolí. Prvým štandardným spôsobom potlačujúcim toto nežiaduce rušenie je modulovať
každý prenášaný bit s pevným kmitočtom v rozsahu od 30 - 40 kHz.
Iný spôsob je takpovediac prietokový postup, táto technika je založená na metóde
výstupných dát vo forme 17μs krátkych žiarení ( zábleskov) z IR žiariča, po dobu
vypnutia. Tento systém avšak nezískal široké prijatie a veľká väčšina používa modulačnú
techniku.
Komunikačná štruktúra opisuje najpopulárnejšie, ale nereprezentuje všetky možné
štruktúry, ktoré môžete pravdepodobne nájsť. Mnohé firmy navrhujú ich vlastné
kontrolné štruktúry, niekedy aby zredukovali náklady alebo, aby pripojili odlišné
kontrolné vlastnosti, ktoré nie sú dodávané pre ich existujúce štandardy. Niektoré
moderné diaľkové IR riadiace obvody vykonávajú správu čísel využívajúc v čase odlišné
správové štruktúry, napr. riadiaci obvod pošle ako prvý japonský kód a potom o 50ms
neskôr pošle ten istý príkaz, ale použije na to RC 5 kód.
Výhodou tohto vybavenia výrobcu je zlepšenie vybavenia, teda netreba čakať na čip
výrobcu na produkciu riadiaceho obvodu podrobného IR kódovacieho štandardu. Je
možné oddeliť najlepšie od najlacnejších spojených riadiacich obvodov a byť si istý, že
IR diaľkový riadiaci obvod bude produkovať kompatibilné kontrolné signály [5].
8
Page 14
Obr. 3.1 Väzby medzi jednotlivými zariadeniami a užívateľom
Možnosti prepojenia PC s infračerveným vysielačom. Komunikačné rozhrania sú
súčasti PC, pomocou ktorých môže dochádzať k výmene informácii, medzi počítačom a
ostatnými zariadeniami (periférií, mobilov atď.). Do úvahy pripadajú tri najrozšírenejšie
a doteraz aj často používané. Rozdiely medzi jednotlivými rozhraniami sú predovšetkým
v type prepojenia s PC, všetky sú cenovo dostupné a vskutku aj jednoducho
aplikovateľné.
3.1 USB - Univesal Serial Bus
USB je v podstate sériový port, ale s vyššou prenosovou rýchlosťou a hlavne s
možnosťou pripojenia viacerých zariadení naraz. Ide o moderný a pritom cenovo
výhodný typ portu, ktorý sa zaviedol v posledných rokoch. Slúži hlavne na pripojenie
skenerov, digitálnych fotoaparátov, digitálnych kamier či externých (fax)modemov. No
jeho využitie stále rastie, začína sa používať ako jednotné rozhranie na pripájanie
periférii. Rozhranie bolo vytvorené pre pripájanie a odpájanie periférii počas behu
počítača, bez nutnosti reštartu. Svojimi vlastnosťami konkuruje rozhraniu IEEE-
1394(Firewire, iLink).
9
Page 15
Ich nevýhodou je relatívna zložitosť zapojenia hardvéru i softvéru.
Obr. 3.2 USB port
Rozhranie USB pracuje podľa dvoch základných noriem: USB standard - USB 1.1 a USB
fast speed - USB 2.0. Pri klasickom označení USB sa myslí norma USB 1.1. U oboch
noriem je rozdiel iba v rýchlosti prenosu - pre USB 1.1 je maximálna rýchlosť 12Mbps a
pre USB 2.0 to činí 480Mbps, samozrejme je zabezpečená spätná kompatibilita. Pomocou
rozhrania USB je možné pripojiť až 127 zariadení [10].
3.2 LPT - Paralelný port
Paralelný port LPT je štandardnou súčasťou bežných počítačov PC pre paralelnú
komunikáciu (paralelný prenos bitov signálu) s perifériami pomocou 17 digitálnych
liniek, ktoré môžme rozdeliť na 8 dátových signálov a 9 signálov pre riadenie
komunikácie (handshaking). PC s perifériou možno spoľahlivo pripojiť na vzdialenosť 2
m, v praxi je však možné komunikovať aj na vzdialenosť maximálne 5 m, a to pri
správnom tienení dátových vodičov komunikačného kábla.
Obr. 3.3 Paralelný port
10
Page 16
Pôvodne bol paralelný port pre PC vytvorený pre jednosmerný prenos (s
tlačiarňou). Neskôr sa však ukázalo, že je potrebné prenášať dáta aj spätne. V súčasnosti
LPT umožňuje prenos dát rýchlosťou až niekoľko MBps. Jeho nevýhodou je relatívne
zložité zapojenia hardvéru.
Paralelný port bol v roku 1994 štandardizovaný pod IEEE 1284. Tento štandard
definuje 5 módov činnosti:
1. SPP mode - Compatibility Mode (Centronics mode - konektor pre tlačiareň).
2. Nibble Mode. (4-bitový mód)
3. Byte Mode.
4. EPP Mode (Enhanced Parallel Port). (rozšírený paralelný port)
5. ECP Mode (Extended Capabilities Mode). (mód s rozšírenými/zloženými
vlastnosťami)
Výstupné signály paralelného portu sú definované klasickou TTL logickou
úrovňou signálov, tzn. log. 1. zodpovedá hladine + 3.5V až + 5V a log. 0 hladine 0V až
+0.4V [10].
3.3 RS – Sériový port
RS-232 je sériové rozhranie pre prenos informácií vytvorené pre komunikáciu
zariadení. Napäťové úrovne (+15 až -15V) sú na to, aby nedochádzalo, k rušeniu signálu
okolitými vplyvmi k čomu mohlo dochádzať pri úrovniach s 5V.Sériovosť znamená, že
na prenos údajov sa využíva jeden vodič (konkrétnejšie dvojlinka) a údaje putujú bit po
bite, pekne za sebou. Každý prenášaný bajt je preto nutné označiť. Začiatok označuje
Start Bit (log. 0), nasleduje informácia v podobe 8 bitov a koniec informácie je označený
dvoma Stop Bitmi (log. 0). Takže vysielač vysiela informácie bit za bitom a prijímač ich
potom skladá dohromady. Preto je dôležitá stanovená rýchlosť prenosu v jednotkách bps -
baud (počet bitov za sekundu, 1bps = 1baud), aby nedochádzalo k strate dát.
RS-232 je využívaný pri sériovom a sieťovom porte. Podporované prenosové
rýchlosti sú od 1200 po 11500 bps. Pri starých typoch počítača sa cez sériový port
pripájala myš, prípadne modem. Sériový port má 9-pinové a 25-pinové vyhotovenie. Pre
11
Page 17
stroje na XT je typickejší 25-pinový konektor. Pre AT skrinky sa častejšie používa 9-
pinový aj 25-pinový konektor súčasne a pri ATX sú príznačnejšie dva 9-pinové
konektory. Sériové porty sú na PC ako samec - s kolíkmi. 25-pinový konektor je opačný k
paralelnému portu - má kolíky zo strany PC, preto si ich nemožno zameniť. Je cenovo
dostupný a v súčasnosti sa cez sériový port pripájajú zariadenia ako modem, ploter, čítač
čiarových kódov ... = jednoduchosť zapojenia hardvéru i softvéru.
Obr. 3.4 Sériový port
Sériový port je známy aj ako UART (Universal Asynchronus
Reciever/Transmiter) - podľa riadiacich čipov, ktoré obsluhujú Sériový port a
zabezpečujú konverziu z paralelných údajov na sériové. Komunikácia pomocou čipov
UART je rýchla a dosahujú rýchlosti až 920 kbps, no štandardná dosahovaná rýchlosť je
115 kbps [10].
4. INFRAČERVENÝ VYSIELAČ
4.1 Základné teoretické pojmy používané v kódovaní v IR-TR Kód – je rad pravidiel, ktoré priraďujú znaku význam.
Znak – je charakteristická črta, výrazná a rozlišujúca vlastnosť. Je to niečo, čo
zastupuje niečo nové, čo naň poukazuje. Pre človeka je najdôležitejšími znakmi procesov,
ktoré prebiehajú vo svete, sú javy.
Správa – je konečná a dôležitá postupnosť znakov, ktorá sprostredkuje
informáciu. Pre prenose správ sa často musia dodržiavať pevné pravidlá. Napríklad
správy pozostávajú väčšinou z pevne formátovaného záhlavia ( adresa, typy správy, atď.),
12
Page 18
vlastnej správy a ukončenia správy (kontrolné údaje na rozpoznanie chyby, odkazy na
ďalšie správy, deliace symboly, atď.)
Kódovanie – je teda proces komunikačného procesu spočívajúci v priraďovaní
hlavnej informácie k nosnej informácii.
Komunikačný proces - procesuálny aspekt komunikácie, ktorý tvorí kódovanie,
dekódovanie, generovanie signálu, transferácia signálu, transformácia signálu,
identifikácia signálu.
Nosná informácia – je obsah správy, ktorý bol v odosielanom zámere a ktorý
prijímač prijíma ako vlastný komunikačný obsah [11].
4.2 IR - TR obsahuje:
Sériový port, ktorý slúži predovšetkým na príjem príkazov a potvrdení, ich
vykonanie z a do počítača.
RS 232 štandard, je sériové rozhranie pre pripojenie k počítaču za účelom
nahrania nového softvéru, alebo úpravy settingu (nastavenia).
IR vysielač, ponúka nižšie náklady na výrobu, široký prevádzkový rozsah a dobrú
komunikačnú bezpečnosť. Vkladá kľúč každého tlačidla a pošle kódovaný dátový
signál do vysielača IR diódy. V terajšej dobe je množstvo výrobcov IR
diaľkových ovládačov, čo značí o tom, že je aj veľké množstvo produktov
a samozrejme aj kódovacích systémov.
Mikroprocesor, má za úlohu - transformovať príkazy z PC do formy daného IR
kódu, t.j. prijať príkaz z PC, - vyslať do PC potvrdenie príjmu príkazu,-
transformovať daný príkaz na príkaz vo formáte príslušného IR kódu,- vyslať
požadovaný príkaz pomocou IR vysielacej diódy.
13
Page 19
4.3 Najčastejšie používané kódy, ich štruktúra pri prenose
KÓD VÝROBCA
REC S 80 Thomson, Nordmende
NEC Harman/Kardon, Yamaha, Canon
DENON Denon
SIRCS Sony
RC5 Loewe, Philips, Grundig, Marantz
MOTOROLA Grundig, Kathrein
JAPAN Panasonic, Loewe
SAMSUNG Samsung
DAEWOO Daewoo
Tabuľka č.1 Najčastejšie používané kódy
Objavujú sa nové spôsoby kódovania, ktoré okrem dát v sebe „ukrývajú“ aj
synchronizačný signál. Kódovania sa vžili po označením „Manchester“ a „diferenciálny
Manchester“. V našom prípade budeme využívať RC5 kód, ktorý toto kódovanie využíva.
14
Page 20
Obr. 4.1 Manchester kódovanie
Toto kódovanie má opäť dve rôzne podoby – jedno je podľa P. E. Thomasa
a druhé podľa normy IEEE 802.3. Na prvý pohľad je vidno, že rozdiel medzi nimi je
minimálny.
1. Kódovanie Manchester podľa IEEE 802.3
Nazýva sa aj Manchester II, alebo fázová modulácia NRZ. Popíšeme si, ako to funguje:
Bitová šírka je predstavovaná šírkou jednej periódy hodinového (synchronizačného)
signálu. Pre interpretáciu logickej hodnoty je rozhodujúca zmena signálu presne v strede
bitového intervalu.
- Ak nastáva zmena z nízkej úrovne na vysokú, predstavuje táto zmena „log 1“
- ak nastáva zmena z vysokej úrovne na nízku, ide o „log. 0“.
Ak po sebe nasleduje viacero rovnakých hodnôt, musí na konci každého bitového
intervalu dôjsť ku zmne stavu – ale táto zmena sa neinterpretuje ako „dáta“, ide len
o akúsi „prípravu“ na prenos ďalšieho bitu. Keďže elektronika, resp. logika vysielacích aj
prijímacích obvodov nastavená tak, že „platné dáta“ predstavuje vždy zmena stavu
v strede príslušného bitového intervalu, má hneď dva dôsledky:
- zmeny stavu na konci bitového intervalu nemajú žiadnu hodnotu v zmysle prenášaných
dát, ku tejto zmene môže, ale nemusí dôjsť (ak sa pravidelne striedajú „log 0“ a „log 1“,
nedochádza na konci bitového intervalu ku žiadnej zmene stavu)
15
Page 21
- zmena v strede bitového intervalu znamená nielen dáta, ale slúži aj ako synchronizačný
signál (pretože ku tejto zmene v niektorom smere musí dôjsť vždy, v strede každého
bitového intervalu).
2. Kódovanie Manchester podľa P. E. Thomasa sa odlišuje iba v jedinom detaile
hodnotu „log 1“ predstavuje zmena úrovne z vysokej na nízku, a „log 0“ z nízkej na
vysokú. Ostatné parametre kódovania sú rovnaké.
Obr. 4.2 Diferenciálny manchester
U tohto typu kódovania je nosičom informácie prvá (nábehová) hrana hodinového
signálu bitového intervalu (teda nie stred bitového intervalu, ako u „Manchester“).
Nezáleží ani na smere zmeny stavu – je ľahostajné, či ide o zmenu z vysokej úrovne na
nízku, alebo z nízkej na vysokú. Dôležité je iba to, že:
- ak na začiatku bitového intervalu dôjde ku zmene úrovne, prenáša tento interval „log 0“
- ak na začiatku bitového intervalu nedôjde ku zmene, prenáša tento interval „log 1“.
V strede každého bitového intervalu potom vždy dochádza ku zmene úrovne, táto zmena
však nemá povahu prenášaných dát, ale slúži iba na synchronizáciu.
Výhodou kódovania typu Manchaster a diferenciálny Manchaster je vysoká
spoľahlivosť. V rôznych obmenách sú tieto princípy kódovania veľmi často používané na
prenosy na telekomunikačných aj dátových sieťach, ale aj na ukladanie dát na externých
pamäťových médiách.
Nevýhodou týchto metód je nutnosť dvojitej zmeny úrovne v priebehu jediného
bitového intervalu, čo znamená zbytočné nároky na šírku prenášaného pásma. Toto
„plytvanie“ odstraňujú metódy 4B5B, 6B8B, 8B10B, a pod. [4].
16
Page 22
4.3.1 RC 5 kód
Najčastejšie používané protokoly prenosu údajov využívané v IR diaľkovom
ovládaní v Európe. Pôvodne bol vyvinutý Philipsom a Sony. Vysielané slovo má dĺžku 14
bitov.
S1 S2 T A4 A3 A2 A1 A0 C5 C4 C3 C2 C1 C0
ŠTART BITY
ADRESA PRÍSTROJA
Toggle bit
PRÍKAZ PRE PRÍSTROJ
Bit 13Bit 0
Obr. 4.3 Štruktúra správy RC 5 kódu
Sú v ňom zahrnuté tieto informácie:
2 štart bity S1 a S2, ktoré majú hodnotu log 1. Neskôr bol tento štandard
upravený a hodnota bitu S2 mohla byť aj nulovaná, čo sa využije ako rozšírenie
počtu bitov pre príkaz zo 64 možných príkazov na 128 pre jeden typ zariadenia.
Toggle bit T - 1 bit, ktorého hodnota sa zmení vždy po stlačení klávesy na
ovládači. Využíva sa pri detekcii „dlhého“ stlačenia klávesy. Keď držíme klávesu
diaľkového ovládača istý čas stlačenú, diaľkový ovládač opakovane vysiela príkaz
a adresu, ktoré sú k danej klávese priradené. Tak sa stane, že prijímač diaľkového
ovládača prijme za sebou 2 a viac slov, s rovnakým Toggle bitom, čo je pre
17
Page 23
prijímač príkaz „dlhého“ stlačenia. touto funkciou je skoro vždy ošetrené
vypínanie zariadenia, aby sa zabránilo náhodnému vypnutiu.
Adresné bity A0 až A4 - je ich 5, teda týmto kódom sa dá adresovať až 32 typov
zariadení. Adresy sú špecifické pre každý typ zariadenia – napr. TV prijímače
majú adresu 0, videorekordéry 5 a pod.
Príkazové bity C0 až C5 (kód funkcie) - je ich 6, takže až 64 rôznych príkazov
možno vyslať na danú adresu. U jednotlivých diaľkových ovládačov môžeme
povedať, že to je max. počet klávesov na diaľkový ovládač pre ovládanie jedného
typu prístroja.
Postupnosť bitov sa vysiela s využitím Manchester kódovaním („ Bi-phase“
moduláciou), princíp spočíva v rozdelení signálu na časové okná, ktoré majú rovnakú
veľkosť a pre detekciu daného bitu sa berie zmena úrovne signálu vo vnútri okna. Teda
log 1 ako prechod z log 0 na log 1 a log 0 ako prechod z log 1 na log 0.
Obr. 4.4 Príklad Manchester kódovania v RC5
Dĺžka každého bitu je 1,778 ms a kompletná správa je dlhá 24,889 ms.
Výstupný signál z diaľkového ovládača je modulovaný amplitúdovou moduláciou 100% -
- ON/OFF I-kying, na nosnej frekvencii 36 kHz.
Vysielanie slov sa opakuje vždy po 114 ms [5].
18
Page 24
Obr. 4.5 Formát správy RC 5 kódu (adresa 1, ukázaný príkaz 28)
4.3.2 SIRCS / Control S kód
Protokol obsahuje 12-20 bitov. Od 5-13 z týchto bitov je využívaných na adresné
pole a 7 bitov na tlačidlo. Začiatočný bit (2,4ms) je posielaný nasledujúc po 0,6 ms pauze.
Potom idú dáta. „1“ je reprezentovaná 1,2 ms ON alebo ďalej značkou 0,6 ms OFF, alebo
pauzou. Správa sa posiela min. 2 krát. Správa sa vymaže, ak chybu objaví. SIRCS
kódovanie správy je zhodné s CNTRL S, ale SIRCS posiela na IR diódu modulovaný kód
na nosnej frekvencii 40 kHz. CNTRL S základné frekvenčné pásmo modulovaného
signálu je využívané medzi vybavením, kde sa komunikačný kábel k tomu hodí [5].
19
Page 25
Obr. 4.6 Formát správy SIRCS kódu
4.3.3 REC S 80 kód Systém fixujúci dĺžku pulzu svetla je nasledovaný rôznymi dĺžkami prestávok
(medzier), časujúci interval prenáša dáta. 1280 možných kódov rozdelených medzi 64
príkazov a 20 subsystémov. Subsystém je jednoduchý typ vybavenia, kontrolovaný TV
alebo VCR. Správa pozostáva z 11 bitov. Prvý z dvoch bitov je Toggle bit, nasledujúcich
po troch subsystémových adresných bitov a šiestich bitov pre dáta. Tieto označujú, ktoré
tlačidlo bolo stlačené. Ak je vysielač konfigurovaný na vykonanie v modulovanom
režime, prvý bit – Toggle bit je nahradený REF bitom s fixnou dĺžkou. ( vzorkovacia
rýchlosť šírky niektorých z bitov sa vytráca).
REC S 80 protokol kóduje dáta podľa rôznych dĺžok intervalu medzi konštantnou šírkou
impulzu ON (pulzujúcim 140,8 μs). Ak vysielač konfiguruje modulačný režim, táto dĺžka
čau bude reprezentovaná zhlukom (impulzným šumom) nosnej frekvencie. Hoci dĺžka
dátových balíkov záleží na poslanom rozkaze čas medzi dvomi správami je fixovaný na
121 ms. Modulačná frekvencia je 38 kHz [5].
20
Page 26
Obr. 4.7 Formát správy REC S 80 kódu
4.3.4 DENON kód Kóduje správy obsahujúce 15 informačných bitov. Prvých 5 bitov sú adresné
polia vybavenia, zatiaľ čo ostávajúcich 10 bitov obsahuje príkazy. Modulačná frekvencia
je 32 kHz a kódovanie bitov je :
1: 275μs značka, 1900 μs medzera – interval
0: 275μs značka, 775 μs medzera – interval
Na zredukovanie účinku rušenia je správa posielaná dvakrát, druhý čas 65 ms po prvom.
Počas druhého času je príkazové pole bitov obrátené. Príjemca ho akceptuje, iba keď
druhá správa je rovnaká s tou prvou a príkazové pole bitov je obrátené. Adresné pole je
vždy posielané obrátene. Bit 16 je Stop bit ( ukončujúci).
21
Page 27
Nie sú tomu práve venované čipy na implementáciu tohto kódu. Vysielače a prijímače
môžu stavať z masky programovateľného mikro ovládača, napr. Mitsubishi M50560 [5].
Obr. 4.8 Formát správy DENON kódu
4.3.5 NEC kód Pracuje s nosným kmitočtom 38 kHz a využíva pulzovú pozičnú moduláciu
(PPM). Prenášanie začína s 9 ms dlhým Štart bitom, nasleduje 4,5 ms medzera.
Informačná správa obsahuje nasledujúcich 32 bitov, ktoré pozostávajú zo 16 bitov
výrobného poľa a 16 bitov príkazového poľa. Dáta široké 8 bitov sú posielané dvakrát,
druhý krát obrátene. Kompletná správa je dlhá 67,5 μs.
Každý bit je posielaný využívajúc nasledujúci formát:
1: 0,56 ms impulz, 1,69 ms medzera
0: 0,56 ms impulz, 0,565 ms medzera
Nová správa je posielaná 108 ms po štarte predošlej správy. Špeciálny tok ukladania
znakov alebo funkcií je implementovaný ak je držané tlačidlo dole na riadiacom obvode
(ovládači). V tomto prípade správa obsahuje 9 ms štartovacieho bitu nasledujúcich 2,25
22
Page 28
ms medzeru a 0,56 ms ipulz. Sanyo zdroj IC generuje kódy využívajúc tento formát, ale
má 13 bitov výrobného kódu [5].
Obr. 4.9 Formát správy NEC
4.3.6 MOTOROLA kód Motorola kód obsahuje 9 bitovú dátovú správu. Biphase moduláciu využíva
podobne ako RC5 štandard, ale v motorole je ´0´ reprezentovaná s 512 μs pauzou
nasledujúcou po 512 μs dlhej výške a ´1´ je reprezentovaná 512 μs výškou nasledujúcou
po 512 μs dlhej pauze . Toto je opak dát reprezentovaných v RC5 kóde.
Nosný kmitočet je 32 kHz. Typický telegram má správu začínajúcu záhlavím
obsahujúcim 9 postupných ´1´ nasledujúcich po stlačení tlačidla (opakovaný tak dlho
ako je tlačidlo držané) a ukončený poslaním deviatej postupnej ´1´ .
Krátke stisnutie tlačidla na riadiacom obvode spôsobí, že tri správy sa prenesú. Každá
správa obsahuje predbežný pre-bit, pre-bit-pauza, štart-bit a 9dátových bitov. Pre-bit
a start-bit sú vždy logické 1. Pre-bit sa využíva prijímačom na poslanie AGC získanej
úrovne IR prijímača [5].
23
Page 29
Obr. 4.10 Formát správy MOTOROLA kódu
4.3.7 JAPONSKÝ kód
Podobný spôsob, v ktorom je RC5 kód štandardizovaný v Európe. Japonská
asociácia pre elektronické domáce spotrebiče produkuje štandardy pre IR ovládanie.
Tento systém sa volá „doporučený štandard pre infra-červené diaľkové ovládače.“
Kód využíva množstvo výrobcov a správa má dĺžku 48bitov rozdelených na
nasledujúce polia:
Výrobný kód (16 bit)
Týchto 16 bitov obsahuje unikátny kód pre každého výrobcu a je zaregistrovaný
organizáciou pre štandardy. Tento kód je programovaný v IC maske.
Paritný (rovný) kód (4 bit)
Tieto 4 bity zisťujú chybové dáta v správe.
24
Page 30
Systémový kód (4 bit)
Tento 4-systémový kód je predbežne programovaný v IC počas výroby.
Kód produktu (8 bit)
Je vyrobený z dvoch maskových programových bitov a 6 používateľských drôtových
bitov. Šesť pevne zapojených bitov určuje adresné vybavenie.
Funkčný kód (8 bit)
Je dohľadom nad dĺžkou stlačenia tlačidla.
Dátový kontrolný kód (8 bit)
Využíva sa na odhalenie (detekciu) chybných dát. Systém, produkt a úloha kódov
prebiehajú cez algoritmus s cieľom nagenerovať tento kód.
Digitálna nula je reprezentovaná ´1´ o 0,42 ms nasledujúcou ´0´ o 1,27 ms.
Digitálna jednotka je reprezentovaná ´1´ o 0,42 ms nasledujúcou ´0´ o 0,42 ms [5].
25
Page 31
Obr. 4.11 Formát správy JAPONSKÉHO kódu
4.3.8 SAMSUNG kód Obsahuje štart bit nasledujúci po 12 bitovom výrobnom kóde a potom 8 bitov
príkazového kódu. Správa sa posiela minimálne dvakrát.
Digitálna nula je prezentovaná ´1´ o 0,56 ms nasledujúcou ´0´ o 0,56 ms.
Digitálna jednotka reprezentovaná ´1´ o 0,56 ms nasledujúcou ´0´ o 1,69 ms.
Opakované stisnutie tlačidla spôsobí, že správa sa opakuje každých 60 ms. Nosný
kmitočet pre tento kód je 38 kHz.
Nie je určený vysielač IC pre Samsung systém. Mikroradič je celý využívaný na
generovanie kódu, napr. dátová tabuľka KS51840 od Samsungu dáva aplikácie pre
diaľkový ovládač [5].
Obr. 4.12 Formát správy SAMSUNG kódu
26
Page 32
4.3.9 DAEWOO kód
Nosný kmitočet je 38 kHz. Medzera 4 ms oddeľujúca adresné pole od
príkazového.
Digitálna nula je reprezentovaná ´1´ o 0,55 ms nasleduje ´0´ o 0,45 ms.
Digitálna jednotka prezentovaná ´1´ o 0,55 ms nasleduje ´0´ o 1,45 ms [5].
Obr. 4.13 Formát správy DAEWOO kódu
5. REALIZAČNÁ ČASŤ
27
Page 33
5.1 Protokol stanovený pre komunikáciu mikropočítača s PC Takmer všetky programy potrebujú pre svoju činnosť vstupné údaje, ktoré
spracujú a zobrazia výsledky, čiže poskytnú výstupné údaje. Počítač vlastne
prostredníctvom nich komunikuje s okolím.
• Vstupné zariadenie spracuje informácie z reálneho sveta, zmení ich na
digitálne údaje a prenesie do počítača.
• Výstupné zariadenie prenáša digitálne údaje z počítača do nášho sveta.
Aby sme mohli využívať vstupno-výstupné zariadenia, potrebujeme softvér, ktorý
s nimi dokáže pracovať a komunikovať. Takmer všetky programy potrebujú pre svoju
činnosť vstupné údaje, ktoré spracujú a zobrazia výsledky, čiže poskytnú výstupné údaje.
Počítač vlastne prostredníctvom nich komunikuje s okolím.
Komunikačný protokol medzi IR-TR a PC je veľmi jednoduchý. Je vysielaná
sekvencia 3 bajtov. Po prijatí troch bajtov z PC, IR-TR vyšle 14 bitový lúč cez IR LED
diódu. Po vyslaní pošle IR-TR do PC tzv. „Handshake“ bajt s kódom 0 x 0 dh.
PC IR – TR
1. byte 2. byte 3. byte
O K
Obr. 5.1 Komunikačný protokol
28
Page 34
Súprava IR-TR sa skladá z vysielača kódovaného príkazu a prijímača. Pomocou
diaľkového ovládača možno kódovaným infračerveným signálom ľubovoľný vybraný
spotrebič pohodlne zo vzdialeného miesta zapnúť alebo vypnúť.
Dátový kábel je interface, pomocou ktorého sa prepojí IR-TR s PC. Na stane PC je
konektor pre prepojenie RS-232, t.j. sériového portu, ktorý je na väčšine PC. Ďalej
popísaná konštrukcia sa zaoberá prepojením IR-TR s počítačom pomocou rozhrania
RS-232. Celý interface je zabudovaný na strane IR-TR. Celé zariadenia je optimalizované
pre čo najmenšie zriaďovacie náklady a teda aj na maximálnu jednoduchosť.
5.2 Popis HW časti
Hlavným prvkov vysielača je mikroprocesor PIC 12F629
(microchip), ktorý má už vstavaný oscilátor (kmitočet 4MHz). Tento obvod
zabezpečuje pomocou svojho softvérového vybavenia takmer všetky funkcie
potrebné pre správnu činnosť zariadenia. Bližší popis činnosti softvéru
je uvedený v kapitole 5.3. Mikroprocesor je doplnený prevodníkom úrovní
RS232/TTL v podobe obvodu MAX 3232. Napájací zdroj je tvorený obvodom
LM317LZ, ktorý poskytuje stabilné napätie +5V. IR LED dióda je
pripojená priamo na výstupný port mikroprocesora. Celé zariadenie je
napájané priamo zo sériového portu nadradeného počítača, na tento účel
sú využité signály hardvérového riadenia toku, menovite DSR a DTR.
Toto zariadenie využíva pre napájanie ako zdroj PC podľa Obr. 5.2. Konkrétnejšie
zobrazenie je v celkovej obvodovej schéme Príloha č. 2.
29
Page 35
RS
232
kone
ktor
RS 232 / TTL
prevodník
Napájací zdroj
Mikroprocesor IR LED
Obr. 5.2 Bloková schéma
5.3 Popis SW časti Jednotlivé kroky úloh sú vyjadrené vo vývojovom diagrame na
Obr. 5.3.
30
Page 36
ŠTART
INICIALIZÁCIA
PRÍJEM PRÍKAZU Z PC
POTVRDENIE PRIJATIA
VYTVORENIE RÁMCA RC 5
ZAKÓDOVANIE DO MANCHESTER KÓDU
AM MODULÁCIA
PRÍKAZ PLATNÝ??
Obr. 5.3 Vývojový diagram
Podľa vývojového diagramu Obr. 5.3 je hlavnou funkciou IR-TR príjem RC5
kódu a jeho vysielanie (poprípade iného kódu). Postup programu je takýto:
1. Zistiť, či daný signál je na vstupe.
2. Pokiaľ je, tak zistiť číslo príkazu zakódované v RC5 (pokiaľ nie je RC5, tak sa
ignoruje a čaká sa ďalej).
31
Page 37
3. Pretože musí dochádzať ku konverzii kódu, tak sa vyhľadá k prijatému číslu
v tabuľke odpovedajúci kód vysielajúci (v tabuľke je taktiež pevne stanovené či to
bude nejaký iný kód, napr. NEC či MITSUBISHI kód)
4. Pokiaľ nie je blokované, vyšle výstupný kód daným kódovaním.
5. Späť na bod 1.
Vytvorená slučka vznikne na základe detekcie platného alebo neplatného príkazu,
neplatný príkaz je taký, ktorý prijímač nevie spracovať na základe pôsobiacich šumov,
slnečného žiarenia alebo na základe iného kódového štandardu používaného v TV. Vtedy
sa príkaz vracia a je snahou ho modulovať a upraviť na vysielanie a prenos.
5.3.1 Programovacie jazyky
Tak ako postupoval vývoj procesorov, vyvíjali sa aj programovacie jazyky. Od
strojového kódu prešli programátori k JSA (jazyk symbolických adries) až ku asambleru
a vyšším programovacím jazykom. Ďalšie jazyky boli ADA95, C, C++, Delphi, Fortran,
Java, Basic, Pascal, Visual Basic atď. Najpoužívanejším jazykom pre malé
mikroprocesorové systémy je jazyk C a Asambler a pre veľké je to jazyk C a C++.
Dôvodom, prečo sa veľmi nepoužíva C++ aj pri malých mikroprocesoroch, je pamäťová
náročnosť OOP 27 (objektovo orientovaného programovania), t.j. malé 8-bitové
procesory majú aj malú pamäť max. 64kB.
Ja som použila programovací jazyk Delphi. Je to vlastne vývojový nástroj, ktorý
umožňuje jednoducho navrhovať a efektívne vytvárať aplikácie pod operačným
systémom Windows. Vďaka mnohým vizuálnym nástrojom a integrovaného prostredia
som mala zjednodušenú návrhovú fázu aplikácie. Delphi je komplet postavené na tzv.
objektovo orientovanej architektúre, čo umožňuje využívať radu výhod objektového
prístupu [6].
5.3.2 Vytvorenie virtuálneho programového diaľkového ovládača
32
Page 38
Obr. 5.4 Aplikácia programového diaľkového ovládača
Podľa svojich predstáv a potrieb som si vybrala tlačidla, ktoré chcem použiť
a využívať v tejto ukážkovej aplikácii. Ale každý osobitne si tento ovládač môže doplniť
o potrebné tlačidla a následné funkcie, prípadne nastavenia.
STBY – slúži ako OFF (sa ti televízor prepne do úsporného režimu)
tlačidla 0-9 - jednotlivé kanály, zapnutie TV
up – krok hore v prepínaní kanálov
down – krok dole v prepínaní kanálov
volume < / > - zníženie a zvýšenie hlasitosti
jas + / - - zvýšenie alebo zníženie
Pri každom tlačidle je zadefinovaná vysielajúca sekvencia troch bajtov (send
byte), kde poľa tabuľky kódov RC5 v prílohe č. 1 zapíšeme príslušný kód tlačidla a jeho
funkcie.
33
Page 39
Je potrebné po zapojení IR-TR do COM1 alebo COM2 portu (prípadne COM3 alebo COM4) nastaviť tento port aj v aplikácii, ako to je vidno aj na Obr.5.5
ŠTART pripojenie IR-TR k
PC
TV REAGUJE NA POVELY ( zapína, prepína, vypína,
nastavuje)
IR-TR vysiela príkazy v podobe žiarenia
(bliknutie)
?
SPUSTENIE APLIKÁCIE OVLÁDAČ
NASTAVENIE PORTU, podľa jeho pripojenia
NASMEROVANIE IR-TR NA TV
STLAČENIE ĽUBOVOĽNÉHO TLAČIDLA MYŠKOU NA
PROGRAMOVOM OVLÁDAČI
Obr. 5.5 Vývojový diagram v aplikácii Delphi
6. TECHNICKO-EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE PRÁCE
Označenie v
Stručný popis, parametre
Počet
Cena
34
Page 40
schéme kusov (ks)+/
(Skk/1ks) bez DPH
1
IC 1
PIC 12 F 629 – I/P, CUP 1024x14 Flash 64B RAM 6 I/O DIP 8, MICROCHIP
1 3
10 30
46,58 43,92 41,01 38,35
2
IC 2
LM 317 LZ, Stabilizátor reg. 1,2-37V / 0,1A TO92
1
10 50
250
5,28 4,71 4,32 3,92
3
IC 3
ST 3232 BD, obvod rozhrania RS 232 0,1uF, 300kb/s, 3-5,5V SO 16
1 3
10 30
43,64 41,15 38,43 35,95
4
IC 4
SFH 5110-36, IR prijímač + demodulátor 36kHz
1
25 100 250
1000
23,49 19,85 17,96 16,58 15,83
5
R 1
1k0, R 0805, rezistor SMD 0805 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,35 0,15 0,08 0,07
6
R 2
10, R 1206, rezistor SMD 1206 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,37 0,18 0,09 0,08
35
Page 41
Označenie v
schéme
Stručný popis, parametre
Počet
kusov (ks)+/
Cena
(Skk/1ks) bez DPH
7
R 3
10k, R 0805, rezistor SMD 0805 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,35 0,15 0,08 0,07
8
R 4
10R, R 1206, rezistor SMD 1206 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,35 0,15 0,08 0,07
9
R 5
1k2, R 0805, rezistor SMD 0805 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,35 0,15 0,08 0,07
10
R 6
3k3, R 1206, rezistor SMD 1206 1%
10
100 1000 5000
25000
0,81 0,37 0,18 0,09 0,08
11
D 1
BAR 43C, Dióda Schottkyho 0,1A/30V 0,33V/2mA, SOT 23 (DB2)
1
25 100 500
2,00 1,30 1,21 1,10
12
D 2
BAR 43S, Dióda Schottkyho 0,1A/30V 0,33V/2mA, SOT 23 (DA)
1
25 100 500
2,00 1,32 1,23 1,12
36
Page 42
Označenie v schéme
Stručný popis, parametre Počet kusov (ks)+/
Cena (Skk/1ks) bez DPH
13
D 3
BZX 90/4V7, Zenerova dióda SOT 23
5
50 250
1000
1,42 1,05 0,91 0,82
14
T 1
BC 3377-40 TA, Tranzistor bipolárny nízkofrekvenčný NPN 0,5 A/45V, TO 92
5
25 100 500
1,68 0,95 0,88 0,81
15
C 1
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
16
C 2
1u0, SMC_A Keramický kondenzátor
10 50
250 1000
0,84 0,40 0,37 0,34
17
C 3
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
18
C 4
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
19
C 5
470u, E 2,5-6 Keramický kondenzátor
10 50
250 1000
0,84 0,40 0,37 0,34
37
Page 43
Označenie v schéme
Stručný popis, parametre Počet kusov (ks)+/
Cena (Skk/1ks) bez DPH
20
C6
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
21
C7
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
22
C8
22 u , SMC_B Keramický kondenzátor
10 50
250 1000
0,84 0,40 0,37 0,34
23
C9
100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
24
C10 100 n , C 0805 Keramický kondenzátor SMD 0805 50V
10 25
100 500
2,00 1,07 1,00 0,91
25
JP1 Prepínač 1x7, PINHD
1
17,00
26
LED1 IR LED dióda 3mm
1 25 100 250 1000
2,69 2,27 2,06 1,90 1,81
38
Page 44
Označenie v schéme
Stručný popis, parametre Počet kusov (ks)+/
Cena (Skk/1ks) bez DPH
27
LED2
IR LED dióda 3mm
1 25 100 250 1000
2,69 2,27 2,06 1,90 1,81
28
Kryt na CANNON plast 37-pin
1 5
25 100
8,42 7,77 7,13 6,58
29
DF 09 LL CANNON F konektor na kábel 9-pin
1
10 50
250
4,71 4,21 3,86 3,51
30
GP 09 GM Kryt na CANNON metalizovaný plast 9-pin
1
10 50
250
8,47 7,82 7,18 6,68
Tabuľka č. 2 Ceny komponentov
Ceny komponentov v tabuľke č. 2 sú uvedené podľa cien zistených na stránkach
on-line obchodoch.
Náklady na výrobu jedného IR žiariča sú cca 700 Sk s DPH, v tejto sume sú ceny
každého komponentu vyčíslené cena/1kus s plošnou doskou, cenou za osadenie
a zaletovanie súčiastok, oživenie. Ak by sme si to dali urobiť nejakej firme, tak cena by
vzrástla takmer až 10 krát, pretože by išlo o prototyp.
Podľa uvedenej tabuľky č.2 sa niektoré súčiastky odoberajú len vo väčšom počte
ako 1 kus. Taktiež z nej vyplýva, že čím väčšie množstvo objednaných súčiastok, tým
menšia cena. Dalo by sa teda reálne uvažovať o sériovej výrobe.
Ak by som jednotlivé komponenty a súčiastky odoberala z predajní a skladov
a vlastne len vo vlastnej firme ich konštruovala dohromady do konečného výrobku, tak
39
Page 45
náklady za jeden takýto IR-TR pripájaný na sériový port, by klesali s počtom odobraných
súčiastok. A tak by to bolo vlastne aj naopak, cena IR-TR by klesala s počtom
odobraných kusov. Napríklad pri odobraní série 1000 ks by predajná cena jedného IR-TR
bola cca 1200,-Sk spolu s programovým vybavením.
Cena sa musí odvíjať od toho aký kapitál som do firmy vložila, aby sa mi vrátili
náklady a predovšetkým, aby som bola zisková a tak mohla udržať firmu v chode a podľa
potrieb ju rozvíjať, zamestnávať a vyplácať zamestnancov. Taktiež netreba zabúdať na
propagáciu a reklamu firmy a jej výrobkov.
ZÁVER
40
Page 46
Úlohou mojej bakalárskej práce bolo vytvoriť aplikáciu diaľkového ovládača,
ktorý umožňuje ovládanie spotrebnej elektroniky pomocou PC..
Vytvorená aplikácia bude slúžiť pre riadenie domácnosti. Výhodou je flexibilita systému
spočíva v programovaní vlastného komfortu, teda či ovládanie TV, DVD, CD prehrávača
osvetlenie v obývačke zapnete z chodby alebo z garáže, či pri otvorení okna automaticky
vypne najbližší radiátor, naprogramuje vykurovanie, zavlažovanie, alebo sa pri zapípaní
budíka automaticky zapne spínač na kávovare atď.
Takisto môžete počas neprítomnosti osôb v dome spustiť simuláciu prítomnosti
osôb, pri ktorej sa dom správa, ako keby v ňom niekto žil. Námatkovo sa zapne TV a
počas dlhodobej neprítomnosti sa osvetlenie môže zapínať a vypínať v rozličných
časových bodoch a na rôznych miestach. Celý systém môžete napojiť aj na poplašné
zariadenie alebo na pult centrálnej ochrany.
Možnosťou programovania funkcií kedykoľvek upravíte a prispôsobíte prevádzku
domácnosti vašim požiadavkám. Niektoré systémy na trhu vyžadujú programátora, ale
dostupné sú aj také, ktoré si dokážete programovať sami.
Keďže sú už v súčasnosti aj spotrebiče vybavené počítačovým mikročipom,
môžete ich ovládať pomocou mobilného telefónu. Internet a mobil sú spriaznencami aj v
prípade, že ste napríklad v garáži zabudli zhasnúť svetlo alebo cestujete na dovolenku,
odkiaľ chcete skontrolovať prevádzku domu, prípadne do nej zasiahnuť.
41
Page 47
ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY
[1] http://sk.wikipedia.org/wiki/Infra%C4%8Derven%C3%A9_%C5%BEiarenie
[2] http://sk.wikipedia.org/wiki/LED
[3] http://www.zssjastrabie.edu.sk/KropilakovaR.ppt#266,13,Snímka 13
[4] http://www.spsepn.edu.sk/skola/pk_info/studium/ucebtext/ele/siete/kodovanie.pdf
[5] Elektor Electronics, By A.N. Other , 3/2001 General Interest
[6] V. Kadlec: Delphi hotová řešení, CP Books a. s. Brno, 2005
[7] http://kre.elf.stuba.sk/konferencie/SVOC_2002/Meranie_1/Privara.pdf
[8] http://kre.elf.stuba.sk/konferencie/SVOC_2002/Meranie_2/Sovik.pdf
[9] http://sk.wikipedia.org/wiki/Mikrokontrol%C3%A9r
[10] http://www.programujte.com/tisk_clanku.php?cisloclanku=2006111804- Hardware-
5:-Komunikacne-rozhrania
[11] http://ii.fmph.uniba.sk/~filit/fvi/informacia.html
[12] http://infrak.mobilmania.sk
[13] http://sos.sk
Page 48
ČESTNÉ VYHLÁSENIE
Vyhlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracovala samostatne, pod odborným
vedením vedúceho bakalárskej práce Ing. Martina Vestenického a používala som len
literatúru uvedenú v práci.
Súhlasím so zapožičiavaním bakalárskej práce.
V Žiline dňa 18. mája 2007 ..........................................
Page 49
POĎAKOVANIE
Na tomto mieste by som sa chcela poďakovať všetkým, ktorý mi akýmkoľvek
spôsobom pomáhali pri písaní záverečnej práce a podporovali ma. Osobitne ďakujem môjmu
vedúcemu záverečnej práce Ing. Martinovi Vestenickému, za ochotu pomôcť a usmerniť
v riešení zadania.
Samozrejme poďakovanie patrí aj mojim rodičom za podporu v štúdiu na vysokej
škole a ich trpezlivosť.
Page 50
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta
Katedra telekomunikácií Diaľkové ovládanie zariadení spotrebnej elektroniky
pomocou PC
PRÍLOHOVÁ ČASŤ
Lenka Pechancová
2007
Page 51
ZOZNAM PRÍLOH
Príloha č. 1 RC 5 kódy, kľúčové kódy
Príloha č. 2 Obrazec plošného spoja, rozloženie súčiastok, schéma zapojenia
Príloha č. 3 Rozpis súčiastok
Príloha č. 4 CD s aplikačnou časťou diaľkového ovládania
Page 52
1. RC 5 KÓDY
ADRESA ZARIADENIE
0 TV1
1 TV2
2 Videotext
3 Expansion for TV1 and TV2 (Expanzia pre TV1 a TV2)
4 Laser Vision Player (Laserové obrazotvorné prehrávače)
5 Video recorder 1 (VCR1)
6 Video recorder 2 (VCR2)
7 Reserved (Rezervovaný)
8 SAT 1
9 Espansion for VCR 1 and VCR 2 (Expanzia pre VCR 1 a VCR 2)
10 SAT 2
11 Reserved (Rezervovaný)
12 CD Video
13 Reseved (Rezervovaný)
14 CD photo (CD fotografia)
15 Reserved (Rezervovaný)
16 Audio premplifier 1 (zvukový zosilovač 1)
17 Tuner (Ladič)
18 Analogue cassette recorder (Analogický kazetový záznamník)
19 Audio preamplifier 2 (Audio predzosilovač 2)
20 CD
21 Audio Rack or Aufnahmegerät (Zvuková hrebeňová tyč alebo Snímací prístroj)
22 Audio satellite receiver (Audio satelitný prijímač)
23 DCC rekordér
24 Reserved (Rezervovaný)
25 Reserved (Rezervovaný)
26 Writable CD (Zapisované CD)
27...31 Reserved
Page 53
KĽÚČOVÉ KÓDY:
KÓD KĽÚČ FUNKCIE
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
16 Volume +
17 Volume -
18 Brightness +
19 Brightness -
20 Color saturation +
21 Color saturation -
22 Bass +
23 Bass -
24 Treble +
25 Treble -
26 Balance right
27 Balance left
63 System select
71 Dim local displ ay
77 Linear function increment
78 Linear function decrement
80 Step up
Page 54
81 Step down
82 Menu on
83 Menu off
84 Display A/V system status
85 Step left
86 Step right
87 Acknowledge
88 PIP on/off (Pay TV channel + for system 3)
89 PIP shift (Pay TV channel - for system 3)
90 PIP / main swap (Radio channel + for system 3)
91 Strobe on/ff (Radio system – for chnnel 3)
92 Multi strobe (Date + for system 9)
93 Main frozen (Date – for system 9)
94 3/9 multi-scan (Start time + for system 9)
95 PIP slect (Start time – for system 9)
96 Mosaic stored (Alternate channel for system 9)
97 Piscture DNR (Record program – for system 9)
98 Main stored Alternate channel for system 9)
99 PIP strobe (Stop time + for system 9)
100 Recall main pisture (Stop time – for system 9)
101 PIP freeze
102 PIP step up +
103 PIP step down -
118 Sub mode
119 Options sub mode
123 Connect
124 Disconnect
Page 55
2. OBRAZEC PLOŠNÉHO SPOJA, ROZLOŽENIE SÚČIASTOK, SCHÉMA
ZAPOJENIA
Obr 2.1 Obrazec plošného spoja
Page 56
Obr. 2.2 Rozloženie súčiastok
Page 57
Obr. 2.3 Celková obvodová schéma zapojenia
Page 58
3. ROZPIS SÚČIASTOK
xported from Rc5_232.sch at 25.04.2007 19:32:59
AGLE Version 4.16 Copyright (c) 1988-2005 CadSoft
art Value Device Package Library Sheet
2 1u0 CPOL-EUSMCA SMC_A rcl 1
E E P CC3 100n C-EUC0805 C0805 rcl 1 C4 100n C-EUC0805 C0805 rcl 1 C5 470u E2,5-6 E2,5-6 polcap 1 C6 100n C-EUC1206 C1206 rcl 1 C7 100n C-EUC0805 C0805 rcl 1 C8 22u CPOL-EUSMCB SMC_B rcl 1 C9 100n C-EUC0805 C0805 rcl 1 C10 100n C-EUC0805 C0805 rcl 1 D1 BAR43C BAS70-05 SOT23 diode 1 D2 BAR43S BAS70-04 SOT23 diode 1 D3 BZX90/4v7 BZX90 DO34Z7 diode 1 IC1 PIC12F629 PIC12C509P DIL8 microchip 1 IC2 LM317LZ LM317LZ TO92 linear 1 IC3 ST3232 MAX232ECWESO16 SO16 maxim 1 IC4 SFH5110 SFH5110 SFH5110 opto-trans-siemens 1 JP1 PINHD-1X7 1X07 pinhead 1 LED1 LED3MM LED3MM led 1 LED2 LED3MM LED3MM led 1 R1 1k0 R-EU_R0805 R0805 rcl 1 R2 10 R-EU_R1206 R1206 rcl 1 R3 10k R-EU_R0805 R0805 rcl 1 R4 0R R-EU_R1206 R1206 rcl 1 R5 1k2 R-EU_R0805 R0805 rcl 1 R6 3k3 R-EU_R1206 R1206 rcl 1 T1 BC337-40 BC238 TO92 transistor-npn 1