Разработка инфракрасного пульта и приемника дистанционного управления (стр. 1 из 14)
Содержание
Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов
Введение
1 Теоретические основы разработки
1.1 Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера
1.2 Пульт дистанционного управления на ИК лучах
1.2.1 История дистанционного управления
1.2.2 Каналы связи для дистанционного управления
1.2.3 Устройство бытовых ПДУ
1.2.4 Принцип действия ПДУ
1.3 Протокол RC-5
2 Разработка ИК пульта и приемника дистанционного управления
2.1 Постановка задачи
2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной спецификации
2.3 Аппаратные средства микроконтроллеров серии PIC12F629/675
2.4 Разработка функциональной схемы устройства
2.5 Разработка алгоритма управления
2.6 Разработка программного обеспечения микроконтроллера
2.7 Выбор, описание и расчеты элементной базы
2.8 Разработка схемы электрической принципиальной
3 Технико-экономическое обоснование объекта разработки
3.1 Расчет расходов на ПО, которое разрабатывается
3.2 Расчет расходов на создание ПО
3.3 Расчет стоимости разработки конструкторской документации и сборки устройства
3.4 Расчет расходов на стадии производства изделия
3.5 Анализ устройств-аналогов
4 Охрана труда
4.1 Требования к производственным помещениям
4.2 Эргономические требования к рабочему месту
4.3 Режим труда
4.4 Расчет освещенности
4.5. Расчет вентиляции
4.6 Расчет уровня шума
Выводы
Перечень ссылок
Приложения
Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов
ИК – инфракрасный
ИКИ – инфракрасный излучатель
ИКП - инфракрасный приемник
ДУ – дистанционное управление
КПК – карманный персональный компьютер
МК – микроконтроллер
МПС – микропроцессорная система
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
ПДУ – пульт дистанционного управления
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство
УФ – ультрафиолетовый
Введение
Микропроцессоры и производные от них — микроконтроллеры — являются широко распространенным и при этом незаметным элементом инфраструктуры современного общества, основанного на электронике и коммуникациях. Исследования, проведенные в 2008 году, показали, что в каждом доме незаметно для нас «живет» около 100 микроконтроллеров и микропроцессоров. Они присутствуют буквально всюду: в звуковых открытках, стиральных машинах, микроволновых печах, телевизорах, телефонах, персональных компьютерах и разных других устройствах. Даже в самом обыкновенном автомобиле скрывается более двадцати таких элементов, где они, в частности, контролируют состояние беспроводных датчиков давления в шинах и отображают критичные данные.
Каждый год продается около четырех миллиардов подобных изделий, предназначенных для реализации «мозгов» разнообразных «умных» устройств, начиная от интеллектуальных таймеров для яйцеварок и заканчивая системами управления самолетом. Эволюция микропроцессоров, первые из которых были выпущены компанией Intel в далеком 1971 году, привела к коренному изменению структуры общества, спровоцировав в начале XXI века вторую промышленную революцию. Несмотря на то что микропроцессоры, являясь основным компонентом вездесущих ПК, известны лучше, объем продаж различных микропроцессоров, таких как IntelPentium, составляет всего около 2% от общего объема продаж подобных устройств. Подавляющее же большинство продаж приходится на дешевые микроконтроллеры, встраиваемые в специализированные электронные устройства, такие как смарт-карты. Причем если основной задачей микропроцессоров является обеспечение собственно вычислительной мощности, то во втором случае акцент смещается в сторону объединения на одном кристалле центрального процессора, памяти и устройств ввода/вывода. Такая интегрированная вычислительная система называется микроконтроллером.
В современных телевизорах также применяются микроконтроллеры и в основном они применяются для дистанционного управления, регулировки на расстоянии переключением каналов, громкостью, яркостью и еще рядом других функций. Дистанционное управление перешло и на аудиотехнику. Сейчас промышленностью выпускается всевозможное множество систем дистанционного управления. Они отличаются по принципу, по сложности, объему выполняемых функций. Сейчас уже невозможно представить как бы выглядел пульт дистанционного управления телевизора, если бы он был собран на транзисторах, какую батарею питания пришлось бы носить с собой, чтобы питать этот пульт?
Тема дипломной работы – «Разработка ИК пульта и приемника дистанционного управления», которая будет являться предметом исследования.
Цель работы – разработать ИК пульт и приемник дистанционного управления для какого-либо устройства (управление освещением, двигателем, телевизором и т.д.), который бы отличался от выпускаемых промышленностью своей новизной и ценой.
Актуальность данной разработки огромная, т.к. каждый день почти каждый человек соприкасается с «ленивчиком», как его прозвали в народе.
Разработку пульта и приемника ИК управления разобъем на этапы:
- изучим теоретические вопросы связанные с разработкой устройств на микроконтроллерах, в частности с разработкой ИК пультов и приемников для дистанционного управления;
- практически разработаем схему ИК передатчика (пульта) и приемника для дистанционного управления устройством.
1 Теоретические основы разработки
1.1 Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера
Микропроцессорная система (МПС) на основе микроконтроллера (МК) используются чаще всего в качестве встроенных систем для решения задач управления некоторым объектом. Важной особенностью данного применения является работа в реальном времени, т.е. обеспечение реакции на внешние события в течение определенного временного интервала. Такие устройства получили название контроллеров.
Перед разработчиком МПС стоит задача реализации полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия. Методология проектирования контроллеров может быть представлена так, как показано на рис. 1.1.
В техническом задании формулируются требования к контроллеру с точки зрения реализации определенной функции управления. Техническое задание включает в себя набор требований, который определяет, что пользователь хочет от контроллера и что разрабатываемый прибор должен делать. Техническое задание может иметь вид текстового описания.
На основании требований пользователя составляется функциональная спецификация, которая определяет функции, выполняемые контроллером для пользователя после завершения проектирования, уточняя тем самым, насколько устройство соответствует предъявляемым требованиям. Она включает в себя описания форматов данных, как на входе, так и на выходе, а также внешние условия, управляющие действиями контроллера.
Рисунок 1.1- Основные этапы разработки контроллера
Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку ошибки данного этапа обычно обнаруживаются только при испытаниях законченного изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства. Разработка алгоритма обычно сводится к выбору одного из нескольких возможных вариантов алгоритмов, отличающихся соотношением объема программного обеспечения и аппаратных средств.
При этом необходимо исходить из того, что максимальное использование аппаратных средств упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие контроллера в целом, но сопровождается, как правило, увеличением стоимости и потребляемой мощности.
При выборе типа МК учитываются следующие основные характеристики:
- разрядность;
- быстродействие;
- набор команд и способов адресации;
- требования к источнику питания и потребляемая мощность в различных режимах;
- объем ПЗУ программ и ОЗУ данных;
- возможности расширения памяти программ и данных;
- наличие и возможности периферийных устройств, включая средства поддержки работы в реальном времени (таймеры, процессоры событий и т.п.);
- возможность перепрограммирования в составе устройства;
- наличие и надежность средств защиты внутренней информации;
- стоимость;
- наличие и доступность эффективных средств программирования и отладки МК;
- доступность возможности замены изделиями других фирм.
Список этот не является исчерпывающим.
Номенклатура выпускаемых в настоящее время МК исчисляется тысячами типов изделий различных фирм. Современная стратегия модульного проектирования обеспечивает потребителя разнообразием моделей МК с одним и тем же процессорным ядром. Такое структурное разнообразие открывает перед разработчиком возможность выбора оптимального МК, не имеющего функциональной избыточности, что минимизирует стоимость комплектующих элементов.
1.2 Пульт дистанционного управления на ИК лучах
Пульт ДУ (ПДУ, пульт дистанционного управления, RCU, remote control unit) — электронное устройство для удалённого (дистанционного) управления другим электронным устройством на расстоянии. Существуют как в автономном, так и в (гораздо реже) неавтономном (проводном) вариантах. Конструктивно — обычно небольшая коробка, содержащая в себе электронную схему, кнопки управления и источник автономного питания.
ПДУ применяются для управления системами и механизмами на мобильных объектах (самолёты, космические корабли, суда и т. д.), управления производственными процессами, системами связи, военными объектами. Также широко используются для дистанционного управления телевизорами, музыкальными центрами, аудио- и видеопроигрывателями, другой бытовой электронной аппаратурой (посылка команд переключения телеканалов, звуковых дорожек, управления громкостью и т. п.). Бытовой ПДУ представляет собой небольшое устройство с кнопками, питающееся от батареек и посылающее команды посредством инфракрасного излучения. Большинство образцов современной бытовой электроники содержат ограниченный набор средств управления на своем корпусе и полный набор на пульте ДУ.