Пульт дистанционного управления

Пульт дистанционного упраления (ПДУ) предназначен для управления рядом устройств по принципу частотного разделения команд. Это значит, что каждой команде, формируемой ПДУ , соответствует своя излучаемая частота. Так в рассматриваемом варианте имеется четыре команды и соответсвующие им частоты равны 2, 7, 12 и 17 кГц. Приемное устройство содержит полосовой фильтр и интегрирующую цепочку с постоянной времени около 0,3 с, что позволяет при поступлении сигнала с частотой, например, 2 кГц и длительностью 1 с распознать команду 1. Рассматриваемый способ наверное самый неэкономичный и нерациональный, но рассматривается вследствие наличия нескольких экземпляров приемных устройств. Такую систему удобно применить для управления домашними устройствами в каждой комнате при их количестве до четырех, например: люстра, бра 1, бра 2 и привод штор.

После длительных попыток разработать компактную схему, было решено обратиться к микроконтроллеру PIC16F84A для разработки программы и в последствии переноса ее на более мелковыводный контроллер, например с 8-ю ногами. Сразу был принят для разработки PIC16F84A, поскольку мелковыводного не было под руками. Слева на рисунке представлена макетная плата, в качестве излучателя использовался наушник для визуального контроля работы схемы. Ниже приведены три варианта реализации ПДУ - генераторов прямоугольных импульсов на 4 фиксированных частоты.

Вариант 1. Наверное самый простой в плане программирования контроллера, но имеет один недостаток по сравнению со следующими вариантами - наличие 4 диодов, которые занимают лишнее место. Зато алгоритм работы контроллера наиболее простой, а поскольку это первый опыт автора работы с микроконтроллерами, то он рассматривается наравне с другими. Слева приведена схема первого варианта. При ненажатых кнопках питание на микроконтроллер не подается, чем обеспечивается минимальное энергопотребления, хотя в режиме SLEEP потребления контроллера доли микроампера, что несравнимо с десятками миллиампер для ИК-светодиодов, но все ж...

Время выдачи сигнала зависит от времени удержания кнопки в нажатом состоянии - пока нажата, контроллер генерирует частоту.

Алгоритм программы прост - сначала происходит инициализация контроллера, затем проверка состояния кнопок, затем в соответствии с номером нажатой кнопки выбирается коэффициент, формирующий необходимую частоту и программа зацикливается с выдачей прямоугольного сигнала на порт А с необходимым периодом.

Единственное замечание - напряжение на любой ножке портов должно непревышать по абсолютному значению питающее напряжение более чем на 0,3 В (DS35007B p.34), а посему падение напряжения на диодах не должно быть более 0,3 В. Ниже приведен код программы.

Вариант 2. Вариант, схема которого наиболее проста. Вместо диодов предыдущей схемы содержит резисторы R4-R7, однако при правильной разводке платы думаю они не понадобятся. Контроллер постоянно находится под напряжением питания, но в режиме пониженного энергопотребления и просыпается только при нажатии кнопок и выдав 2 с необходимой частоты, вновь засыпает. Работа программы основана на обработке прерывания по изменению состояний порта В контроллера.

В начале программы происходит инициализация управляющих регистров микроконтроллера, затем он переходит в режим SLEEP. При нажатии любой из кнопок, состояние соответствующей ножки порта изменяется и вызывается прерывание. При обработке прерывания определяется номер нажатой кнопки и в аккумулятор загружается соответствующая необходимой частоте константа. Далее, как и в предыдущем случае, запускается цикл для получения необходимой последовательности единиц и нулей на выводах порта А. При этом в начале обработки прервыания происходит инициализация таймера TMR0 микроконтроллера и в процессе прокручивания цикла постоянно проверяется факт переполнения счетчика. При коэффициенте деления предделителя 1:256 счетчик переполняется один раз в 65,5 мс при кварце 4 Мгц, поэтому для выдержки прокручивания цикла в 2 секунды необходимо 35 переполнений таймера. При 35 переполнениях цикл прерывается и микроконтроллер засыпает до следующего нажатия кнопок.

Вариант 3. Вариант, схема которого дополнена элементами R2, R3 и С4. Эти элементы позволяют аппаратным путем регулировать время выдачи сигнала команды.

Работа программы основана на тех же принципах, что и описанные выше, за исключением формирования выдержки времени сигнала. Для ее реализации применен следующий алгоритм: вывод RA1 устанавливается в единичное состояние, напряжение на выводе соответсвует лог. 1 и происходит заряд конденсатора С4, резистор R2 ограничивает ток зарядки до максимально возможного для микроконтроллера. Перед циклом генерации вывод переключается на вход и во время цикла постоянно проверяется его состояние. В то время как RA1 стал входом, происходит разряд конденсатора С2 на резистор R3 и через время равное трем постоянным времени R3C4 он разрядится, когда проверка состояния входа RA1 покажет что на нем лог. 0 будет произведен выход из прерывания и микроконтроллер перейдет в состояние SLEEP.

Главное достоинство такой схемы по сравнению с приведенными выше - это, как было сказано выше - возможность аппаратно влиять на длительность сигнала не вмешиваясь в код программы.

Далее предполагается перевод программы на восьминогий микроконтроллер, например PIC12F629, это позволит уменьшить габариты, снизить стоимость (восьминогий стоит раза в 2 меньше F84A), у 629-го есть встроенный RC-генератор на 4 МГц, что вполне приемлемо (плюс освобождаются две ноги кварцевого генератора). Таким образом две ноги тратится на питание, одна на выход на ИК светодиод, 4 на подключение кнопок и одна, если нужно, на подключение RC-цепи.

Вот и схема на восьминогом контроллере. За счет внутреннего генератора на 4 МГц не требуется внешнего кварца, также были использованы pull-up резисторы, которые позволили избавиться от резисторов в цепи кнопок. Один все же остался но это вынужденная необходимость - на порту GP3 подтягивающего резистора нет. Была переписана программа под контроллер PIC12F629. Был подключен ключ на транзисторе КП505Г и ИК-светодиод. Это, вероятно, окончательная схема пульта дистанционного управления. Ниже приведен программный код.

Емкость конденсатора С2 - 220 мкФ. Резисторы - для поверхностного монтажа.

Внешний вид платы пульта

2005©Electricianman