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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

- 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 ..........................................

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.

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta

Katedra telekomunikácií Diaľkové ovládanie zariadení spotrebnej elektroniky

pomocou PC

PRÍLOHOVÁ ČASŤ

Lenka Pechancová

2007

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

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

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

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

2. OBRAZEC PLOŠNÉHO SPOJA, ROZLOŽENIE SÚČIASTOK, SCHÉMA

ZAPOJENIA

Obr 2.1 Obrazec plošného spoja

Obr. 2.2 Rozloženie súčiastok

Obr. 2.3 Celková obvodová schéma zapojenia

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