Vassilis Serasidis
Очень часто возникает необходимость дистанционно управлять некими устройствами. Существуют различные виды дистанционного управления, а самыми распространенными являются управление по ИК каналу и радиоканалу. Дистанционное управление по ИК каналу не всегда приемлемо (например, для управления гаражными воротами). Поэтому здесь рассматривается простая система из RF-передатчика и RF-приемника для управления двумя каналами с применением готовых RF-модулей TLP434A (в передатчике) и RLP434A (в приемнике). Модули работают на фиксированной частоте 418 МГц. Устройства просты в изготовлении, т.к. не требуется подстройки каких-либо катушек, индуктивностей, конденсаторов.
При разработке устройств учитывалось, что передатчик должен быть экономным в отношении энергопотребления, т.к. работает от батареи. Ограничений на питание приемника не накладывалось, т.к. он должен быть включен постоянно. Однако приемник должен при приеме команд проверять полученные данные, чтобы исключить ложные срабатывания, т.к. устройств работающих в этом диапазоне (418 МГц) может быть много.
Основные характеристики:
- передатчик:
- потребляемый ток в режиме ожидания менее 1 мкА;
- источник питания – батарея 3 В (типа CR2032);
- радиус действия – 10…15 м;
- скорость передачи данных – 2400 бит/с;
- 2 идентификационных байта для распознавания «своего» передатчика;
- вычисление контрольной суммы передаваемых данных.
- приемник:
- аппаратный UART (скорость 2400 бит/с);
- 4-байтный (32 бита) коммуникационный протокол;
- вычисление контрольной суммы принятых данных.
Передатчик.
Схема передатчика показана на рисунке.
Основой является микроконтроллер AT90S2323 фирмы Atmel и RF-модуль TLP434A. Передатчик разработан таким образом, чтобы обеспечить низкий расход энергии и сохранить качественную и надежную передачу данных:
- экономия ресурса батареи осуществляется за счет режима «Power down» микроконтроллера AVR. В этом режиме микроконтроллер потребляет менее 1 мкА и ожидает внешнего прерывания (вывод PB1) для перехода в рабочий режим.
- надежная передача данных основывается на передачи 4 байт в последовательной форме на скорости 2400 бит/с. 1 и 2 байты – так называемые байты идентификации, 3 байт – команда, 4 байт – контрольная сумма передаваемых первых трех байтов. Например, если 1 байт = 30h, 2 байт = 35h, 3 байт = 03h, то контрольная сумма по выражению (1 байт) XOR (2 байт) XOR (3 байт) = 30h XOR 35h XOR 03h = 06h. Такой метод использует посылку из 4 байт (32 бита) без стартового и стопового битов
- применение динамического кода (Roll-code) повышае безопасность дистанционного управления.
Примечание: XOR - логическое 'Исключающее - или'.
При нажатии на кнопку S2 на выводе PB1 (внешнее прерывание INT0) микроконтроллера появляется логический «0» (0 В), микроконтроллер выходит из спящего режима и проверяет условие нажатия кнопки S1. Если условие ложно (нажата кнопка S2), то микроконтроллер принимает нажатие кнопки S2, иначе – микроконтроллер принимает, что нажата кнопка S1. При нажатии кнопки S1 – логический «0» появляется на выводе PB1 и PB2 (за счет диода 1N4148). В этом случае микроконтроллер принимает, что нажата кнопка S1.
После вычисления контрольной суммы и четырехкратной передачи 4 байт (для уверенности что приемник примет команду) микроконтроллер переходит в спящий режим.
Хочется отметить, что предпочтительнее использовать микроконтроллер AT90LS2323 (рабочее напряжение 2.7 – 6.0 В). При тестировании передатчика использовался микроконтроллер AT90S2323, который отлично работал при напряжении питания 3.0 В.
В качестве антенны возможно использование отрезка провода длиной около 7 см.
При однократном нажатии кнопки S1 – активируется реле подключенное к выводу PB0 микроконтроллера AT90S2313 в приемнике. При повторном нажатии на кнопку S1 – данное реле деактивируется. Аналогично для второго канала приемника при нажатии кнопки S2.
Приемник.
В приемнике применен микроконтроллер AT90S2313 и RF-модуль RLP434A (418 МГц), для управления нагрузкой используются реле.
Модуль RLP434A – модуль RF-приемника с несущей частотой 418 МГц с ASK (amplitude shift keying) модуляцией. Модуль имеет два выхода: цифровой и аналоговый, последний в этом проекте не используется. Передатчик посылает 4 байта, приемник их принимает и передает микроконтроллеру по линии RxD (вывод PD0).
Свободные выводы могут быть использованы пользователем при модернизации ПО микроконтроллера.
В качестве антенны использовался отрезок провода длиной 30 – 35 см
Источник питания приемника
Схема источника питания для приемника показана на рисунке ниже.
Применены два регулятора напряжения: для питания реле – 12 В регулятор LM7812, для питания микроконтроллера и RF-модуля – 5 В регулятор LM7805.
Исходные коды, .hex-файлы для прошивки микроконтроллеров, схемы приемника и передатчика.
