đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 10 docx

- Truyền dữ liệu bằng hồng ngoại có tính bảo mật, an toàn cao vì nó chỉ có thể truyền trong phòng kín, dữ liệu không bị “rò” ra ngoài.. Do vậy nó thường được dùng trong các hội nghị… - T

Trang 1

10

TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU

BẰNG HỒNG NGOẠI

10.1 GIỚI THIỆU VỀ HỒNG NGOẠI (IR)

10.1.1 Định nghĩa

Hồng ngoại là ánh sáng không nhìn thấy được có bước sóng dài, bước sóng từ 750 nanometer tới 0.1 milimeter

10.1.2 Ưu và nhược điểm

• Ưu điểm

- Tiêu tốn công suất thấp nên thường được dùng trong máy vi tính…

- Mạch thu, phát hồng ngoại dễ chế tạo, không đòi hỏi cao về phần cứng do đó giá thành thấp

- Vấn đề đo đạt, kiểm tra tín hiệu dễ dàng hơn so với sóng FM

- Truyền dữ liệu bằng hồng ngoại có tính bảo mật, an toàn cao vì nó chỉ có thể truyền trong phòng kín, dữ liệu không bị “rò” ra ngoài

Do vậy nó thường được dùng trong các hội nghị…

- Tín hiệu hồng ngoại không bị gây nhiễu bởi sóng FM,…

- Tín hiệu hồng ngoại có dãy băng tần rộng

- Truyền dữ liệu không cần dây, tiện lợi

• Nhược điểm

- Do hồng ngoại là ánh sáng nên nó mang các bản chất của sóng ánh sáng như: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ… nên bộ nhận tín hiệu hồng ngoại phải đặt thẳng với bộ truyền tín hiệu hồng ngoại, hoặc GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng

Trang 2

phản xạ được (như trong phòng…)

- Không giống như truyền bằng sóng radio(FM…), bộ nhận cũng như bộ truyền không được để bị che phủ hoặc đặt trong hộp kín (đục)

- Có thể bị gây nhiễu bởi các thiết bị có khả năng phát ra các sóng hồng ngoại khác như đèn huỳnh quang…

- Khoảng không gian truyền càng lớn thì công suất truyền cũng phải tăng theo → làm tăng giá thành bộ phát

- Hồng ngoại không thể truyền xuyên tường và bị che bởi các vật rắn, khoảng cách truyền ngắn

- Tốc độ truyền thấp hơn so với truyền có dây

10.2 TRUYỀN TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI

10.2.1 Giới thiệu

Đây là phương thức truyền dữ liệu không dây Phương thức này sử dụng năng lượng bức xạ điện từ để truyền dữ liệu trong không gian Một trong những nguồn năng lượng bức xạ điện từ mà ta thường thấy đó là mặt trời, đèn, TV, …

So với sóng radio thì sóng ánh sáng hồng ngoại có bước sóng ngắn nên tần số cao hơn so với sóng radio

10.2.2 Nguyên lý truyền dữ liệu bằng hồng ngoại

Dựa trên tần số thu tốt nhất của mắt thu (B.P.F) mà ta phát dữ liệu trên tần số đó, gọi là tần số mang

Tần số mang 38,4 KHz

Hình10.1 Tần số sóng mang của bộ phát

Và tùy theo chuẩn đã quy định trước mà mức logic 1 có thể là “không phát” hay “phát” (led hồng ngoại sẽ nhấp nháy theo tần số mang)

GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng

Trang 3

10.2.3 Khung truyền dữ liệu

10.2.3.1 Khung truyền 1 byte dữ liệu

Dữ liệu được truyền từ cổng nối tiếp RS-232 (PC) xuống AT89C2051, dữ liệu này được chip giải mã và truyền đi lần lượt từng byte

Header 10 bit dữ liệu Bù 1 của 10 bit dữ liệu Stop bit

10.2.3.2 Thời gian của khung truyền

1084us

Hình 10.2 Thời gian của khung truyền

10.2.4 Tạo tần số mang bằng AT89C2051

Do mỗi một chu kỳ máy (CKM) của AT89C2051 có thời gian bằng 12/fCrystal Trong luận văn này, chúng ta sử dụng thạch anh có tần số là 22,1184 MHz

1184 , 22

12

Sau đây là chương trình con tạo tần số mang 38,4 KHz với độ dài cũa một bit dữ liệu là 2004 CKM

Pulse:

MOV R4,#83

L5:

CPL P1.7

MOV R5,#10

DJNZ R5,$

Trang 4

CLR P1.7

NOP

RET

Space:

L4:

DJNZ R5,*+0

NOP

RET

10.2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch phát

Xem phần phụ lục trang1

Trang 5

10.2.6 Sơ đồ khối của truyền một byte dữ liệu (10 bit)

Đúng

Sai

For i=0 to 9

If Data.i = then Call Space Else

Call Pulse End if Next

If Flag = 0 then

Stop bit

Data = 1024 – data Flag = 1

Flag =0 Truyền Header

Trang 6

10.3.1 Cảm biến thu nhận tín hiệu hồng ngoại

Ở trong luận văn này, chúng ta sử dụng cảm biến thu nhận tín hiệu hồng

ngoại là GP1U5210 Cảm biến này thường được dùng trong các bộ thu tín hiệu

hồng ngoại từ remote ở các TV, VCR, …

Hình 10.3 Hình dáng bên ngoài của cảm biến 10.3.1.1 Các đặc tính về cảm biến

- Ít bị nhiễu bởi ánh sáng của đèn huỳnh quang hoặc các nguồn sáng

hồng ngoại khác có tần số không trùng với tần số của cảm biến (B.P.F)

- Ngõ ra của tín hiệu là tích cực mức thấp, theo chuẩn TTL

- Tùy số series của cảm biến mà nó có thể lọc ở các tần số khác

nhau (B.P.F – Band Pass Filter) Bảng sau là một vài tần số thông dụng

Bảng 10.1 Các tần số của một số cảm biến

Model B.P.F

Trang 7

Với các cảm biến mà ta không biết được tần số lọc (B.P.F) của nó, thì ta có thể dùng mạch đơn giản sau với chip tạo dao động thông dụng LM555 để tìm

ra được tần số lọc của cảm biến:

1K R2

100K

U1

LM555

3

5

2 6 7

OUT

CV TRG

THR DSCHG

Q1 2N1070

1nF

D1 LED

6-12V

470

R1

470

Hình 10.4 Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại

Ta đặt bộ thu ở một khoảng cách nhất định Sau đó điều chỉnh biến trở R1 (ở đây ta nên dùng biến trở tinh chỉnh để có thể chỉnh được tần số chính xác) để điều chỉnh tần số phát của hồng ngoại LED Tần số này được tính gần đúng như sau

) 1 R 2 2 R ( C

44 , 1 f

+

×

=

A1015 10K

220

LED VCC

VCC

GPU52X

1 2 3

Gnd Vcc Signal

Hình 10.5 Sơ đồ nguyên lý mạch thu sóng hồng ngoại

Khi thấy đèn bên bộ nhận phát sáng thì ta sẽ thôi không chỉnh biến trở nữa Dùng đồng hồ đo ta có thể đo được tần số lọc của cảm biến

Trang 8

10.3.2 Xử lý dữ liệu nhận được

Tín hiệu nhận được dựa trên chuẩn khung truyền đã qui định, mà ta giải mã ngược lại ra dữ liệu Nhưng có điều cần chú ý là do cảm biến tích cực mức thấp nên dữ liệu bị đảo pha so với dữ liệu được truyền đi Dữ liệu được xử lý theo sơ đồ khối sau

Trang 9

Đúng

Sai

Sai Kiểm tra Stop bit

Gởi data đến AVR AT90S2313 và xuất ra LCD

If data+datacpl=1024 then

For i=0 to 9 do

If bit nhận về là 0 then data.i=1

else

data.i=0

If bit nhận về là 0 then datacpl.i=1

else datacpl.i=0

Trang 10

ngoại

Mã hóa dữ liệu

Xử lý (giải mã)

Tín hiệu điều khiển PWM Động cơ RC Servo

Chip AVR

Bộ nhận tín hiệu hồng ngoại

Tính toán

Bộ phát hồng

PC

Tọa độ cần đến của tay máy

10.5 KẾT LUẬN

Với chương này chúng ta đã hiểu rõ thêm về việc truyền nhận dữ liệu bằng sóng hồng ngoại cũng như việc tạo cho mình một khung truyền dữ liệu bất kỳ phù hợp với yêu cầu Chương tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu việc giải mã điều khiển một thiết bị nhập khá phổ biến hiện nay là bàn phím AT

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	227,66 KB