Система дистанционного управления по протоколу ITT
Архитектура системы ДУ
Для передачи команд ДУ по протоколу ITT используются короткие импульсы ИК диапазона. Информация кодируется путем изменения временного интервала между импульсами. Это позволяет работать при высоком импульсном токе светодиода (1 А и выше), что увеличивает расстояние передачи и помехозащищенность при одновременном увеличении срока службы батарей. Рассмотрим архитектуру системы ДУ по протоколу ITT на примере системы ДУ управления телевизионным приемником.
В приемной части ДУ фотодиод преобразует ИК-сигнал в электрический, который затем усиливается ИМС TBA2800, после чего поступает для дешифрации команд ДУ на ИМС контроллера ТВ-приемника, как показано на рисунке 2 .13.
Рисунок 2.13 – Структура системы ДУ по протоколу ITT
В ИМС контроллера сигнал преобразуется в соответствующие команды: вкл/выкл, выбор принимаемых программ, установка аналоговых значений для громкости, яркости, управления телетекстом и т.д.
Каждая кодовая посылка или слово ДУ состоит из 10 бит. Поэтому микросхема передатчика SAA1250 может передать 1024 различных слова. Слово обычно состоит из четырех бит, кодирующих 16 адресов, и шести бит, кодирующих 64 команды. Однако такое разделение не ограничивает возможностей ИМС SAA1250. ИМС дешифратора позволяет использовать режим, в котором могут вызываться команды подсистем, типа меню. В этом случае число передаваемых команд и адресов для дополнительных ИМС оказывается практически не ограниченным.
КМОП ИМС SAA1250 была разработана для использования в устройствах ДУ цветных телевизоров, но с успехом может также использоваться в других системах ДУ. Малый потребляемый ток и большой набор команд обеспечивает ей широкую область применений. Системой ДУ на SAA1250 может быть передано до 1024 команд.
Синтез сигналов ДУ по протоколу ITT
Команда ДУ передается с помощью ИК-излучения в виде пакета импульсов. Для передачи команды в 10 бит требуется 14 импульсов. Бит информации кодируется длительностью интервала времени между двумя импульсами (рисунок 2 .14).
Рисунок 2.14 – Представление «0» и «1» интервалами различной длительности
Временной интервал Т (около 100 мкс) определен в качестве базы для каждого используемого кода. Короткий интервал Т между любыми двумя импульсами соответствует двоичному «0», в то время как длинный интервал, равный 2Т - двоичной «1». Поэтому для слова в 10 бит требуется 11 импульсов. Кроме того, каждый сигнал содержит предварительный импульс, старт-импульс и стоп-импульс. Временной интервал между предварительным импульсом и старт-импульсом составляет 3Т. Затем через Т следуют 11 импульсов данных и после них через 3Т - стоп-импульс (рисунок 2 .15).
Рисунок 2.15 –Пример командного слова 0101100100
Следовательно, команда, состоящая из 10 двоичных «0», будет иметь общую длительность 17Т. Команда, состоящая из 10 двоичных «1», имеет длительность 27Т.
Первая команда передается в течение 20 мс после замыкания контакта, для устранения дребезга механических контактов. Функция антидребезга срабатывает за счет повторного опроса клавиатуры через 20 мс. Команда принимается к передаче только при повторном подтверждении единственной нажатой клавиши. Все последующие команды передаются периодически каждые 130 мс. Функция автоповтора действует, пока нажата выбранная клавиша.
Помехоустойчивость системы ДУ
При наличии высокого уровня помех в ИК-сигнале, например, от ИК-систем передачи звука, рекомендуется использовать входной усилитель с АРУ, например, ТВА2800.
Анализ амплитуды предварительного импульса позволяет приемнику установить коэффициент усиления для информационного сигнала до прихода информационной посылки. Для устранения влияния ИК-помех, вход приемной ИМС блокируется после каждого принятого импульса и включается только через интервал времени Т на короткое время tF. Если в течение времени tF принят импульс, это соответствует логическому «0». Если этого не произошло, то следующее временное окно открывается опять через интервал времени Т. Импульс, пришедший в течение этого временного окна, означает логическую единицу.
При таком порядке работы импульс может быть принят, по крайней мере, в течение каждого второго временного окна. Если этого не случилось, то произошла ошибка и прием сигнала прекращается. После того, как ошибка будет устранена, опять включается вход приемника.
Исключениями из этого правила являются первый импульс данных и стоп-импульс. Первый импульс данных появляется всегда в течение первого временного окна за старт-импульсом. Старт-импульс и последующие принятые идентифицированные импульсы данных подсчитываются. После 12-го импульса условия проверки изменяются на следующие: ни одного импульса не должно появиться во время последующих двух временных окон, и стоп-импульс должен быть принят в течение третьего временного окна.
Таким образом, система подавления помех распознает посторонние импульсы (помехи), попадающие во временное окно. Она так же распознает подавление информационных импульсов, так как в этом случае для стоп-импульса не будут выполняться вышеописанные условия.
Как отмечалось ранее, предварительный импульс позволяет сформировать управляющий сигнал для системы АРУ усилителя. ИМС приемника воспринимает его, как и любую другую помеху, то есть анализ следующих импульсов начинается только после старт-импульса.
Синхронизация между передатчиком и приемником
В отличие от аналогичных систем, система ИК ДУ с использованием SAA1250 и SAA1251 имеет преимущество в том, что кварц (0.4... 4.4 Мгц) используется только на приемной стороне, а в передатчике используется простой RC-генератор.
Удовлетворительная синхронизация между интегральными микросхемами передатчика команд и дешифратора (контроллера), необходимая для описанной выше помехоустойчивости, достигается в ИМС дешифратора команд путем измерения временного интервала между старт-импульсом и первым импульсом данных, запоминанием и использованием его за базовый интервал Т между временными окнами. Длительность временного окна tF для первого импульса данных сравнивается с последующим временным интервалом и окнами, так что этот первый импульс данных определяется безошибочно за счет того, что частота передатчика находится в полосе захвата (в определенном интервале). Для надежной синхронизации приемной ИМС с частотой генератора передатчика частота передатчика должна быть стабильна за время передачи одной команды. Это условие легко выполнить.
Пульт ДУ на основе передатчика команд SAA1250
Приводимые ниже схемы рекомендованы специалистами из Лаборатории ITT Semiconductors для использования в ИК ДУ телевизоров. Возможно, что они не являются самым лучшим решением. Для других применений систем ИК-передачи (больший диапазон, различные способы передачи и т.д.) конструкция усилителя может изменяться.
Для того чтобы иметь при передаче большую дальность действия, через ИК передающие светодиоды необходимо обеспечить импульсы тока с амплитудой около 1 А. Так как ИМС изготовлена по МОП-технологии, она имеет ограничения по выходному току порядка нескольких миллиампер. Для обеспечения требуемого значения тока излучающих диодов необходим усилитель.
Практическая схема пульта ДУ на базе ИМС SAA1250 приведена на рисунке 2 .16.
Рисунок 2.16 – Рекомендуемая схема пульта ДУ на SAA1250
В дежурном режиме и в промежутках между импульсами все три транзистора закрыты, и два электролитических конденсатора по 150 мкФ заряжаются до напряжения источника питания. Когда они зарядятся, ток потребления будет определяться током потребления ИМС SAA1250 и током утечки конденсаторов.
Когда передается команда, импульс с ИМС SAA1250 открывает транзистор VT1, который в свою очередь открывает два других транзистора. Транзистор VT2 соединяет два конденсатора последовательно. С его помощью к последовательно соединенным светодиодам прикладывается около 15 В питающего напряжения. Транзистор VT3 вместе со стабилитроном Z1 образует источник тока с выходным током около 1 А. Эта схема всегда обеспечивает необходимый ток через ИК-светодиоды, несмотря на состояние батареи и разброс прямых напряжений у ИК-светодиодов. Таким образом, гарантируется постоянная дальность при передаче. Светодиод, включенный в цепь питания, зажигается при работе ИК-светодиодов, индицируя факт передачи.
Простая и более экономичная схема усилителя для ИК-светодиодов показана на рисунке 2 .17. Здесь нет схемы удвоения напряжения, как в схеме рис. 2.11 и используются только два ИК-светодиода.
Рисунок 2.17 – Упрощенная схема пульта ДУ на SAA1250
Конструктивно ИМС SAA1250 выполнена в пластмассовом DIP корпусе на 24 вывода. Напряжение питания от 6 до 9 Вольт. Выходной ток не превышает 10 мА. Рабочая температура от 0 до 65 С.
Приемная часть системы ДУ
Приемник ИК сигналов. Дешифрация принятых сигналов ДУ
В качестве дешифратора команд управления в системе ДУ по протоколу ITT можно использовать целый ряд контроллеров типа SAA1251, SAA1290, SAA1293, CCU20, CCU30 или MAA6000.
Рассмотрим дешифратор команд управления SAA1251. Микросхема SAA1251 предназначена для дешифрации команд управления телевизионным или радиоприемником, а также может быть использована для реализации функций дистанционного управления различными бытовыми приборами и устройствами. В общем случае микросхема может распознать 16 групп по 64 команды в каждой. Ввод команд может осуществляться без передатчика команд ДУ непосредственно на специальные входы микросхемы. Возможно управление с одного передатчика несколькими устройствами, использующими в качестве дешифратора ИМС SAA1251. Организация такого управления может быть различной (паралельной, независимой) в зависимости от вариантов использования микросхемы.
Микросхема SAA1251 разрабатывалась как центральная микросхема целого комплекта микросхем, предназначенных для управления телевизионным приемником (рис. 2 .18).
Рисунок 2.18 – Система ДУ на основе приемника SAA1251
В состав комплекта в различных сочетаниях могут входить:
SAA1121 - схема управления телевизионным селектором каналов (синтезатор напряжения настройки);
SAA1250 - передатчик команд управления;
SAA1271 -преобразователь последовательного кода в параллельный;
SAA1272 - адаптер сопряжения данных от ИМС SAA1251 с декодером телетекста;
SAA1274 - схема управления синтезатора частоты;
SAA1075 - энергонезависимая память;
SAA1276 - знакогенератор экранного индикатора;
SAA2008 - знакогенератор номера выбранного канала.
Особенности SAA1251
Работа в коде фирмы ITT для ДУ.
Общая шина микросхемы подключена к отрицательному источнику питания.
Возможность организации работы до 16-и микросхем SAA1251 независимо друг от друга.
Трансляция принятого кода команды ДУ на другие устройства (телетекст, видеоигры и др.).
Для формирования тактовых импульсов используется кварцевый резонатор на частоту 4.4 МГц. Подключенный к выходу генератора формирователь тактовых импульсов выдает два типа сигналов тактирования F1 и F2, следующих с частотой 277 кГц. Эти тактовые импульсы предназначены для работы ИМС SAA1251 и обеспечивают синхронную работу всех остальных ИМС, связанных с ИМС SAA1251.
Конструктивно ИМС SAA1251 выполнена в пластмассовом DIP корпусе на 24 вывода. Напряжение питания от –16.5 до –19.5 В. Рабочий диапазон температур от –20 до 65 С.
|
