Разработка инфракрасного пульта и приемника дистанционного управления (стр. 5 из 14)

Условные обозначения (Рисунок 2.6 – 2.7):

СУ – схема управления; ИКП – инфракрасный приемник;

ИП – источник питания; ИКИ – инфракрасный излучатель;

КЛ1-КЛ4 – ключи; SB1-SB4 – кнопки управления.

2.5 Разработка алгоритма управления

Алгоритм работы ИК пульта дистанционного управления (Рисунок 2.8):

Рисунок 2.8 – Основная программа работы ИК пульта дистанционного управления

Алгоритм передачи пакета ИК пультом дистанционного управления изобразим на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Алгоритм передачи пакета ИК пультом

дистанционного управления

Алгоритм работы ИК приемника дистанционного управления изображен на рисунке 2.10, а алгоритм программы обработки прерывания ИК приемника дистанционного управления на рисунке 2.11.

Основные идеи алгоритма:

1) Выход ILMS1836 - инвертированный, т.е. когда принимается "1" - на выходе фотоприемника "0" (низкий уровень), когда приема нет или принимается "0" - на выходе фотоприемника "1"(высокий уровень).

2) Стартовый бит манчестерским кодом передается как последовательность "01", но первый полубит ("0") мы не отличим от отсутствия сигнала, т.е. фактически прием начинается со второго полубита.

Рисунок 2.10 – Основная программа работы ИК приемника

дистанционного управления

3) В процессе работы программа считывает значение на входе контроллера каждые 889 мкс и считает это значение - значением принятого полубита.

4) Программа уходит в прерывание очень быстро - за несколько микросекунд, поэтому, чтобы читать значения подальше от границы полубитов, перед приемом первого полубита вводится пауза, примерно равная половине полубита.

5) Для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму используется следующее его свойство: никакие три последовательных полубита не могут быть одновременно нулями или единицами.

6) Если записывать все четные полубиты, начиная со второго, то мы восстановим исходную посылку.

Рисунок 2.11 – Алгоритм программы обработки прерывания ИК приемника дистанционного управления

Четные полубиты - записываем и используем для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму, нечетные - используем только для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму.

2.6 Разработка программного обеспечения микроконтроллера

Прежде чем разбираться с программой, нужно посмотреть описание протокола RC-5 (Раздел 1.3 проекта).

Программа прошивки микроконтроллера PIC12F629 для ИК пульта дистанционного управления приведена в Приложении Б.

Итак, пусть в аппаратной части мы имеем:

входы: GP5 - кнопка SB1, GP2 - кнопка SB2, GP4 - кнопка SB3, GP1 - кнопка SB4

выходы: GP0 - вывод информации по протоколу RC-5.

MCLR внешне подтянут к питанию; используется внутренний генератор.

Пусть мы планируем управлять светом, то есть номер системы будет 29.

Программа (в данной программе частота несущей 36 кГц, )

Программа прошивки микроконтроллера PIC12F629 для ИК приемника дистанционного управления приведена в Приложении В.

Программа реализует следующие функции:

1) Подпрограмма обработки прерывания проверяет принимаемый код на соответствие манчестерскому алгоритму, декодирует принятый код и записывает его в 2 байта:

MBC - 7,6 биты - стартовые;

5 - управляющий бит;

4...0 - биты номера системы

LBC - 7...2 биты - номер команды;

1,0 биты - не используются если принимаемый код не манчестерский - загорается первый светодиод.

2) В рабочей части программы реализуется управление тремя оставшимися светодиодами: если номер системы в принятом коде не тот, который мы ждали - загорается второй светодиод, если номер системы совпадает с ожидаемым, но номер команды не совпадает с ожидаемым - загорается третий светодиод, и, наконец, если и номер системы и номер команды совпадают с ожидаемыми - загорается четвертый светодиод.

2.7 Выбор, описание и расчеты элементной базы

Для ИК пульта нам понадобятся: контроллер PIC12F629, ИК-светодиод, транзистор КТ315, два конденсатора (электролитический 100мкФх10В и керамический 0,1мкФ), четыре кнопки и семь резисторов. Для питания схемы подойдут две батарейки по 1,5В. Транзистор VT1, в принципе, почти любой. На нем реализован транзисторный ключ, который обеспечивает большой импульсный ток через ИК-светодиод. Если мы будем использовать другой транзистор – нужно подобрать R3 так, чтобы транзистор полностью открывался, но при этом порт GP0 не сгорел. Ток через ИК-светодиод можно увеличивать(уменьшать), уменьшая(увеличивая) номинал резистора R2, соответственно, будет увеличиваться (уменьшаться) дальнодействие пульта (Приложение Д). Можно использовать SMD резисторы и кнопки ПКН-150-1 (которые в изобилии встречаются в старой советской технике).

Для ИК приемника - контроллер PIC12F629, интегральный фотоприемник, четыре транзистора, четыре светодиода, несколько резисторов и конденсаторов. Для питания схемы необходимо стабильное питание +5В.

ILMS5360 - интегральный фотоприемник на частоту несущей 36 кГц (если на входе импульсы 36кГц - на выходе низкий уровень, если нет импульсов - высокий уровень). Транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4 - любые маломощные (для светодиодов) или среднемощные (для реле) транзисторы. На них реализованы транзисторные ключи. Токи базы задаются резисторами R2, R3, R4, R5. Токи через светодиоды (яркость) можно регулировать резисторами R6, R7, R8, R9 (при указанных на схеме номиналах - токи светодиодов около 2 мА). С1 – электролитический 100мкФ х 10В, С2 - керамический 0,1 мкФ.

Схемы питаются низкими напряжениями, поэтому особых претензий по выбору элементной базы нет.

Спецификация элементной базы ИК пульта дистанционного управления приведена в Приложении Ж.

Спецификация элементной базы ИК приемника дистанционного управления приведена в Приложении К.

2.8 Разработка схемы электрической принципиальной

Принципиальная схема ИК пульта (Рисунок 2.12) и ИК приемника (Рисунок 2.13) дистанционного управления выполнена в САПР AccelEda.

Рисунок 2.12 - Принципиальная схема ИК пульта в AccelEDA

В ИК приемнике дистанционного управления можно организовать срабатывание от определенной команды определенного выхода микроконтроллера, а можно передавать декодированные команды по какому либо интерфейсу в другие устройства или на компьютер. В данном случае, показан вариант, в котором, в зависимости от четырех определенных команд, полученных контроллером, загораются четыре различных светодиода (вместо светодиодов можно подключить, например реле, только нужно пересчитать выходную часть, в зависимости от потребляемого обмотками реле тока).

Рисунок 2.13 - Принципиальная схема ИК пульта дистанционного управления в AccelEDA

3 Технико-экономическое обоснование объекта разработки

В данном разделе проводится технико-экономический расчет стоимости ИК пульта и ИК приемника.

Стоимость устройства будет состоять из стоимости разработки ПО для микроконтроллера, стоимости разработки конструкторской документации (КД) и стоимости сборки и испытания устройства.

3.1 Расчет расходов на ПО, которое разрабатывается

Исходные данные для расчета стоимости разработки ПО, которое разрабатывается приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные по предприятию

№п/п	Статьи затрат	Усл. обоз.	Ед. изм.	Значения
				Проектирование и разработка ПО
1	Часовая тарифная ставка программиста	Зпр	грн.	8,00
2	Коэффициент сложности программы	с	коэф.	1,40
3	Коэффициент коррекции программы	Р	коэф.	0,05
4	Коэффициент увеличения расходов труда	Z	коэф.	1,3
5	Коэффициент квалификации программиста	k	коэф.	1,0
6	Амортизационные отчисления	Амт	%	10,0
7	Мощность компьютера, принтера	WМ	Квт/ч	0,40
8	СтоимостьПЕОМ IBMSempron LE1150(AM2)/1GB/TFT	Втз	грн.	3200,00
9	Тариф на электроэнергию	Це/е	грн.	0,56
10	Норма дополнительной зарплаты	Нд	%	10,0
11	Отчисление на социальные расходы	Нсоц	%	37,2
12	Транспортно-заготовительные расходы	Нтр	%	4,0
Эксплуатация П0
13	Численность обслуживающего персонала	Чо	чел	1
14	Часовая тарифная ставка обслуживающего персонала	Зпер	грн.	6,00
15	Время обслуживания систем	То	час/г	150
16	Стоимость ПЕОМ	Втз	грн.	3200,00
17	Норма амортизационных отчислений на ПЕОМ	На	%	10,0
18	Норма амортизационных отчислений на ПЗ	НаПО	%	10,0
19	Накладные расходы	Рнак	%	25,0
20	Отчисление на содержание и ремонт ПЕОМ	Нр	%	10,0
21	Стоимость работы одного часа ПЕОМ	Вг	грн.	6,5

Первичными исходными данными для определения себестоимости ПО является количество исходных команд (операторов) конечного программного продукта. Условное количество операторов Q в программе задания может быть оценено по формуле: