Разработка ИК-приемника для дистанционного управления компьютером

 

Солодов В.А., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Королькова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

 

В настоящее время для управления различной аппаратурой очень широко используется дистанционное управление (ДУ) на ИК-лучах. ДУ на ИК лучах вторглось в повседневную жизнь. Это очень удобный вид управления радиоаппаратурой и компьютерной техникой, т.к. ИК управление потребляет не много энергии и действует только в направление управляемого устройства, а не во всех как радиоуправление.

Современный компьютер сегодня - это не только компьютер, но и музыкальный центр, проигрыватель компакт дисков (аудио, видео), при соответствующем оборудовании это еще и радио, телевизор. Исторически сложилось так, что в отличии от бытовой техники он не имеет возможности дистанционного управления, ставшей уже привычной для телевизора или музыкального центра. Чтобы научить компьютер понимать команды ИК-пульта дистанционного управления, для этого не требуется специально изготовленный пульт, а используется пульт от бытовой техники, в данном случае от телевизора.

Приемная часть системы дистанционного управления выполняет три основные функции: прием сигнала, распознавание, формирование управляющей команды. Таким образом, задача разбивается на две части: программная и аппаратная. Возможно две последние полностью поручить компьютеру, хотя некоторые производители приемников ИК-сигнала считают иначе, оставляя функции распознавания внешнему устройству. Это значительно упрощает программную часть, но приводит к удорожанию самого устройства.

ИК-приемники работают по следующему алгоритму: при нажатии на кнопку пульта, микросхема передатчика активизируется и генерирует последовательность импульсов, которые имеют частоту 36 КГц. Светодиоды преобразуют эти сигналы в ИК-излучение. Излучаемый сигнал принимается фотодиодом, который снова преобразует ИК-излучение в электрические импульсы. Эти импульсы усиливаются и демодулируются микросхемой приемника. Затем они подаются на модуль логической дешифрации команд который связан с блоком сопряжения.

При всей сложности конструкции она является более миниатюрной, чем все предыдущие аналоги. Использование современных технологий позволило не только усовершенствовать устройство, но и сделать его более эргономичным.

Передаваемые сигналы с пульта дистанционного управления принимает микросхема ИК-приемника ILMS5360 (B1). В ней происходит процесс демодуляции несущей частоты посылок RC-5 (36кГц). Протокол RC-5 основан на передачи данных при помощи манчестерского кода, логическая «1» интерпретируется при переходе поступившего, от ИК-приемника, инвертированного сигнала в середине бита, из высокого состояния в низкое, а логический «0» - при переходе из низкого состояния в высокое. На выходе ИК-приемника принятый сигнал присутствует в виде логического сигнала соответствующего переданному последовательному пакету данных. При отсутствии ИК-сигнала с частотой модуляции 36кГц на выходе ИК-приемника присутствует высокий логический сигнал, а при наличии сигнала с частотой модуляции 36кГц на выходе присутствует низкий логический сигнал.

Сформированный входной сигнал с микросхемы ИК-приемника (B1) подается на вход PB0 микроконтроллера Atmega48 (DD1) в формате представленном на рисунке 2.2. Декодирование ИК посылок в микроконтроллере осуществляется программно. Анализируя код принятых команд микроконтроллер DD1 формирует соответствующие сигналы управления и передает их на USB разъем X1.

Диоды VD1 и VD2 необходимы для уменьшения напряжения питания микроконтроллера до 3..3,6В и уровней на линии D+ D- интерфейса USB.

 

Рисунок 2.2 – Инвертированный пакет данных стандарта RC-5

 

Структурная схема разрабатываемого устройства изображена на рисунке 2.2

Оно состоит из следующих блоков:

1) микроконтроллера;

2) разъема для подключения к программатору;

3) светового индикатора;

4) разъема для подключения к компьютеру;

5) инфракрасного приемника;

6)клавиша переключения.

Все функции, выполняемые разрабатываемым устройством, заложены в управляющей программе, хранящейся в FLASH-памяти и программе идентификации кодов заложенных в EEPROM памяти данных микроконтроллера. Внесение программы в память МК (его программирование) осуществляется через разъем подключения к программатору. Для начала записи программы с программатора нужно перевести устройство, в тестовый режим нажав клавишу переключения расположенную на плате устройства. Инфракрасный приемник принимает сигнал с пульта дистанционного управления стандарта RC-5, декодирует его и передает сигнал в МК. МК получает сигнал с инфракрасного приемника и в соответствии с программой записанной в EEPROM, передает комбинацию клавиш управления на персональный компьютер.

Для оповещения в схеме используются световой индикатор. Световой индикатор получает управляющие сигналы непосредственно от МК. При нажатии на клавишу пульта дистанционного управления, световой индикатор начинает моргать с частотой поступаемого сигнала на МК.

Основное питание схемы осуществляется от персонального компьютера через USB порт с напряжением +5В, дополнительного источника питания не требуется.

 

Описание конструкции устройства ИК-приемника для дистанционного управления компьютером

Конструкция ИК-приемника для дистанционного управления компьютером может считаться технологичной, т.к. она отвечает соответствующим эксплуатационным требованиям, обеспечивает возможность применения высоко производительных методов изготовления при минимальных затратах рабочей силы, наиболее нужной ее квалификации и рациональном использовании оборудования, материалов.

В качестве материала основания разрабатываемой односторонней печатной платы был выбран стеклотекстолит, преимуществом которого является то, что он позволяет использовать все виды обработки, высокой стойкостью к действию агрессивных сред и не теряет своих свойств при эксплуатации в течении 20 лет и более.

Форма платы – прямоугольная, размер платы 105*65 мм отвечает требованиям размерности ПП, т.к. желательно (если имеется возможность) чтобы размеры платы не превышали 240*240мм, и требованиям соотношения сторон ПП, согласно которым не рекомендуется превышать соотношение сторон платы 1:4, иначе плата будет подвергаться излишним перегрузкам и деформациям. Печатная плата представлена на рисунке 2.6.

Размеры всех отверстий на плате унифицированы. Значение разных диаметров отверстий приведено к двум, т.к. увеличение числа типоразмеров отверстий затрудняет их обработку в связи с необходимостью частой смены сверел на станках с ЧПУ.

Плата изготовлена комбинированным негативным методом, дающим возможность изготовления ПП с наибольшей плотностью монтажа. Комбинированным негативным методом рекомендуется для изготовления ПП ответственной аппаратуры при тщательной отработке процесса и контроле электрических параметров радио элементов.

Корпус изготовлен из черного пластика, толщина стенок 2,5 мм состоит из двух частей, соединение нижней и верхней части осуществляется четырьмя саморезами. Передняя панель корпуса выполнена из специального инфракрасного фильтра с полосой прозрачности, совпадающей со спектром излучения ИК-приемника. В качестве фильтра выбираем окрашенный полистирол. Габаритные размеры корпуса представлены на рисунке 2.4.

ПП устройства устанавливается в нижнюю часть корпуса и фиксируется верхней частью, с боку выведет разъем для программирования, а в задней части корпуса разъем для подключения компьютера.

 

 

 

Рисунок 2.3 – Габаритные размеры корпуса устройства ИК-приемника для дистанционного управления компьютером

 

 

Рисунок 2.4 – Печатная плата устройства ИК-приемника для дистанционного управления компьютером