UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik YrkesHögskola Håkan Joëlson 2005-11-18 v 2.0 YH/Nät och kommunikation Elektronik-projekt Kommunikationskedja Innehåll Översikt. Mål. Redovisning....2 Scenario...3 Genomförande...4 Bilaga 1...Utdrag ur AVR510. Om RC5. 5 Bilaga 2...SR-låskrets 7 Bilaga 3...Utenheter 8 Bilaga 4...Tips för projektarbete 9 YH_el_proj.doc
Översikt På ett praktiskt plan mynnar projektet ut i att skapa en sammanhängande kommunikationskedja från en fjärrkontroll till en hörbar ljudsignal och synbar ljussignal, och att dokumentera detta system. På ett annat plan innebär det också att träna på att arbeta i projektform och samverka i grupp. Planera Organisera Genomföra Dokumentera Mål Målet med detta projekt är att bli förtrogen med några överföringsmedier få en förståelse för möjligheter och problem med anlutningar mellan dessa få erfarenhet av att lägga upp och genomföra ett projekt träna på att samverka med andra för att nå konkreta gemensamma projektmål träna på att skriva en saklig och fyllig rapport Redovisning 1. Tidplan inom 3 dagar efter "projektlansering" 2. Rapportdisposition inom 4 dagar efter "projektlansering" 3. Visa fungerande system senast samma dag som rapport ska vara inlämnad 3. Fullständig rapport inlämnad senast enligt vad som angivits på kursens hemsida Elektronik-projekt Mål 2
Scenario (tänkt situation) Ryktet om dina utomordentliga kunskaper i elektronik och signalöverföring har spritt sig i grannskapet. En kväll kommer ett par nedstämda föräldrar för att berätta om sin belägenhet och be om din hjälp. I bostadsområdets omfattande kabel-tv-utbud finns några kanaler som de absolut inte vill att barnen ska titta på. Nu undrar de om du kan konstruera en anordning som signalerar om barnen byter till någon av dessa oönskade kanaler. Eftersom du snart råkar ha några lediga veckor framför dig, lovar du att tänka på saken. Efter en stunds fundering kommer du på att det kunde vara lämpligt att börja med att detektera och avkoda IR-signalen från fjärrkonstrollen. I rask takt kommer flera idéer. Du bestämmer att du ska försöka bygga en prototyp efter denhär principen: Optisk fiber RC5-avkodare Mikroprocessor IR-mottagare Avkodare Kombinatorisk logik, m.m. Drivkrets Relä Summer BLAST!! Du ska kunna aktivera larmet genom att hålla knapp P+ på fjärrkontrollen intryckt i 5 sekunder. Larmet avaktiveras genom att hålla knapp P- intryckt i 5 sekunder. När larmet är aktiverat och en icke önskad kanal väljs med fjärrkontrollen, ska ett både synligt och hörbart larm utlösas. I denna första prototyp får det räcka med att detektera en av de tillgängliga kanalerna. Du väljer själv vilken. Du har ett par veckor på dig, och tar dig an uppgiften med liv och lust. Väl medveten om hur snabbt man glömmer bort saker och ting, bestämmer du att i projektet ingår också att dokumentera arbetet och lösningen. Elektronik-projekt Scenario (tänkt situation) 3
Kommentarer Modulen "RC5-avkodare" finns färdig. Den består av en IR-mottagare/demodulator SFH 506-36 och en AVR AT90S8313 mikrokontroller. (Jfr. Bilaga 2.) RC5-avkodaren levererar det kommando som fjärrkontrollen ger, fast i digital parallell form. Av alla kommandon som fjärrkontrollen kan ge, ska alltså grindnätet ("Kombinatorisk logik") i Avkodaren urskilja just de kommandon som systemet ska reagera på. Systemet ska bara larma om larmet är aktiverat. Aktivering och avaktivering görs med samma fjärrkontroll som kanalvalet. Alltså måste i systemet finnas en anordning som "kommer ihåg" om larmet är aktiverat eller inte. Tips om en sådan anordning finns som Bilaga 3. Förslag till hur man kan koppla utenheterna efter Avkodaren finns mer detaljerat beskrivet i Bilaga 1. Genomförande (inte kronologiskt uppställt) Planera projektarbetet (inkl tidplan) Sök nödvändig teoretisk kunskap Samla komponent-data Beräkna värden på komponenter Samla material Utveckla systemet stegvis För kontinuerliga anteckningar Skriv rapport Elektronik-projekt Genomförande (inte kronologiskt uppställt) 4
Bilaga 1 - Om RC5 Utdrag ur applikationsblad från Atmel Elektronik-projekt Bilaga 1 - Om RC5 5
Länk till dokumentet i sin helhet finns på kursens hemsidor. Elektronik-projekt Bilaga 1 - Om RC5 6
Bilaga 2 - SR-låskrets Digitaltekniken kan delas in i två huvudkategorier: kombinatoriska kretsar/nät och sekvenskretsar/nät. Det som utmärker kombinatoriska kretsar och nät är att en viss utsignal alltid beror enbart av en viss specifik insignal. En viss insignalskombination kommer alltid ge samma utsignal, oberoende av när den inträffar. In Kombinatorisk funktion Ut Det som utmärker sekvenskretsar och sekvensnät är att utsignalerna beror både av kretsens/nätets nuvarande tillstånd och av eventuella insignaler. En viss insignalskombination kan ge olika utsignal beroende på när den inträffar, dvs. beroende på vilket läge som rått precis innan insignalkombinationen kom. In Sekvens- funktion Ut En mycket enkel typ av sekvenskrets kallas SR-låskretsen. Man kan bygga en SR-låskrets såhär: S 1 & Q R 1 & Q Sanningstabellen för SR-låskretsen är: S R Q Q 0 0 Qo Q o 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Ogilt. Ogilt. För att förstå funktionen i denna krets, lägg på i tur och ordning följande signaler, och se vad resultatet blir i varje steg (vilka värden får Q och /Q)? Verkar det stämma med sanningstabellen? SR = 10 SR = 00 SR = 01 SR = 00 Elektronik-projekt Bilaga 2 - SR-låskrets 7
Bilaga 3 - Utenheter Larmet om att en viss [icke önskvärd] kanal valts med fjärrkontrollen ska både synas och höras. Tex kan larmet tända en lysdiod (LED) och samtidigt få en summer att låta. V+ Relä R B B C BC547 Summer R LED E LED Ljud Ljus Vanliga digitala utgångar orkar inte driva en summer. Det behövs någon slags drivkrets. En enskild transistor kan driva mycket större strömmar än utgången från en HC-krets kan. Tex kan en bipolartransistorn BC547 användas. En bipolartransistor är en strömförstärkare: en liten ström in på basen över emittern, genererar en stor ström in på collectorn över emittern. Ta reda på vilken basström BC547 bör ha för att bottna. Beräkna sedan R B : R B U 0,7 = U = den spänning som kopplas till R B. I BE Dioden över spolen i relät är för att skydda mot inducerade backströmmar när strömmen genom spolen hastigt ändras. Det går bra med i stort sett vilken liten diod som helst. Ta ställning till om den digitala utgången från kommando-avkodaren som konstruerats/ska konstrueras orkar driva både lysdioden och transistor-basen enligt figuren ovan, eller om även LED:n behöver ett drivande steg. Om en LED (Light Emitting Diod, lysdiod) får obegränsad ström, förstörs den. Man måste därför sätta in en strömbegränsning, tex en resistor ("skyddsmotsånd"). Värdet på den måste beräknas. För att räkna ut det behöver man veta vilken spänning man ska koppla LED:n till, vilken ström LED:n tål, och vad spänningsfallet blir över LED:n vid denna ström. Använd följande värden: U = 5V, I = 10mA, spänningsfallet U LED = 2V. Elektronik-projekt Bilaga 3 - Utenheter 8
Bilaga 4 - Projektarbete Riktlinjer för projektarbete 1. Börja med att ha ett möte! Kontrollera förståelsen av uppgiften. (Läs projektspecifikationen igen.) Hjärnstorma förutsättningslöst om projektet Organisera tankarna Identifiera vad som behöver göras Identifiera vilken information/vilka kunskaper som behöver skaffas Identifiera vilket material som behövs Sätt upp en tidplan med stopptider möten, etapper i projektarbetet, rapportskrivningen, mm prickas in. (Räkna med att revidera denna tidplan på senare möten.) Bestäm vem som gör vad fram till nästa möte 2. Renskriv tidplanen. 3. Skriv en disposition för rapporten. (Detta kommer vara ett stöd för att vara uppmärksam på vad som behöver antecknas kontinuerligt.) 4. Arbeta modulärt, etappvis. Få enskilda delar att fungera var för sig innan de kopplas ihop med annat. 5. Var lojal mot gruppen! 6. Håll möten regelbundet. Inventera vad som gjorts sen förra mötet (etappmålen uppnådda?) och hur långt projektet har kommit. Studera projekt-specifikationen på nytt: Har gruppen förstått uppgiften rätt och inte glömt något? Identifiera/formulera olösta tidigare eller nya problem. Bestäm taktik för att lösa dem. (Saknas material? Saknas teori?) Justera tidplanen om det behövs. Bestäm vem som gör vad till nästa möte. 7. Var beredd på motgångar! - Det är då man lär sig mest! Ta dessa riktlinjer på allvar! Glöm inte: Syftet med projekt inom ramen för kursen är att alla ska lära sej så mycket som möjligt! Därför gäller det för gruppen att hjälpa varandra att få del av allt! - Ingen kan lära sig åt någon annan! för individen att ta för sig av allt! - Ingen kan låta nån annan lära åt sig! Elektronik-projekt Bilaga 4 - Projektarbete 9