09_08.pdf

Systemy

Kod RC−5

praktyczne

wykorzystanie

U każdego praktykującego

elektronika wcześniej czy później

pojawia się potrzeba bezprzewo−

dowego zdalnego sterowania pracą

jakiegoś urządzenia.

W systemach zdalnego sterowania,

oprócz fal radiowych, wykorzystuje

się również ultradźwięki

i promieniowanie podczerwone.

Obecnie większość domowych

urządzeń elektronicznych sterowana

jest przy użyciu podczerwieni.

Opracowano różne systemy

kodowania i transmisji sygnałów, ale

rosnącą popularnością cieszy się

opracowany przez Philipsa kod RC−5.

Układy stosowane w systemie zdal−

nego sterowania są co prawda bardzo

skomplikowane, ale ich praktyczne wy−

korzystanie jest naprawdę bardzo

proste − poradzi sobie z tym nawet

mało doświadczony elektronik.

rzystania kodu RC−5 w najróżniejszych

urządzeniach elektronicznych, i to bez

umiejętności programowania mikroproce−

sorów.

Przedstawiony na stronie 7 artykuł

“Zdalnie sterowany wyłącznik” jest pros−

tym przykładem wykorzystania wspomnia−

nego dekodera. Ponieważ jednak nasi

Czytelnicy zapewne zechcą wykorzystać

taki dekoder do wielu innych celów, w ni−

niejszym artykule przedstawiamy wszyst−

kie informacje, potrzebne do jego samo−

dzielnego wykorzystania.

Na początek ważna uwaga: choć sto−

sowane układy scalone są bardzo skom−

plikowane, ich praktyczne wykorzystanie

jest bardzo proste − poradzi sobie z tym

nawet mało zaawansowany elektronik.

Uwaga druga. Nie wszystkie urządze−

nia audio i video obecne na rynku wyko−

rzystują kod RC5. Gdy pracują w innym

systemie, opisany odbiornik nie potrafi

prawidłowo zdekodować rozkazów.

Podstawy systemu RC−5

Czy naprawdę musisz znać protokół

transmisji rozkazów kodu RC−5? Ja, au−

tor, zapewniam Cię, że możesz wykorzys−

tać wszystkie możliwości systemu RC−5,

nie znając takich szczegółów. Dlatego po−

dam Ci tylko to, co najważniejsze w prak−

tyce. Dlatego jeśli chcesz, możesz zajrzeć

do ramki na następnej stronie, gdzie po−

daję Ci kilka podstawowych informacji

o sposobie transmisji. Nie jest to jednak

wiedza bezwzględnie potrzebna.

Kod RC−5 umożliwia przekazanie 64

rozkazów do 32 różnych urządzeń − wtedy

każde urządzenie ma przypisany inny ad−

res i reaguje tylko na przeznaczone dla

siebie rozkazy. Można też przesłać do

jednego urządzenia wszystkie 2048 roz−

kazów.

Co ważne, do sterowania pracą samo−

dzielnie zbudowanego urządzenia można

wykorzystać fabryczny pilot (po ewentual−

nej drobnej przeróbce).

I tu doszliśmy do bardzo ważnej spra−

wy praktycznej: hobbysta−elektronik za−

wsze ma kłopoty z wykonaniem estetycz−

nej i trwałej obudowy. Wykorzystanie ko−

du RC−5 rozwiązuje problem obudowy na−

dajnika, zwanego popularnie pilotem − wy−

starczy zastosować tani fabryczny pilot

od telewizora.

Druga sprawa to odbiornik i dekoder

kodu − urządzenia fabryczne zawierają za−

zwyczaj specjalizowany mikroprocesor,

który współpracuje z pozostałymi blokami

urządzenia. Taki specjalizowany mikro−

procesor zazwyczaj nie jest przydatny dla

przeciętnego hobbysty, ponieważ wymia−

na informacji między poszczególnymi mo−

dułami wewnątrz urządzeń elektronicz−

nych powszechnego użytku odbywa się

zwykle za pośrednictwem tak zwanej szy−

ny I 2 C , gdzie informacje w postaci cyfro−

wej przekazuje się szeregowo. Na szczęś−

cie firma Philips produkuje również scalo−

ny dekoder rozkazów kodu RC−5 o ozna−

czeniu SAA3049, który dekoduje odebra−

ny rozkaz na, powiedzmy lekkostrawną,

postać dwójkową. Właśnie ten dekoder

otwiera drogę do bardzo łatwego wyko−

Rys. 1. System zdalnego sterowania.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96

Systemy

Sposób transmisji rozkazów w kodzie RC−5

Sekwencja kodowa jest nadawana po wy−

kryciu naciśnięcia przycisku klawiatury. Każ−

da sekwencja kodowa po jednokrotnym na−

ciśnięciu klawisza jest dla zwiększenia pew−

ności działania systemu powtarzana dwu−

krotnie (rys. A) i składa się z czterech części

(rys. B):

− 1,5 bitów startowych

− 1 bitu kontrolnego

− 5 bitów adresowych

− 6 bitów rozkazu (informacyjnych).

Stosuje się tu tak zwaną transmisją bifa−

zową, przy czym czas nadawania jednego bi−

tu wynosi mniej więcej 2ms. Czas nadawania

jednej sekwencji kodowej wynosi w przybliże−

niu 25ms. Gdy klawisz jest ciągle naciśnięty,

sekwencja kodowa jest powtarzana co około

120ms. Przy wykorzystaniu łącza promienio−

wania podczerwonego bity rozkazów są na−

dawane jako paczki impulsów o częstotliwoś−

ci około 36...38kHz − rys. C.

rysunek 1. Jak widać,

jeden nadajnik (pilot) może obsłużyć, czy−

li sterować pracą wielu urządzeń odbior−

czych.

Pilot

Wcale nie musisz znać szczegółów bu−

dowy kodera SAA3010, nie podam Ci

więc nawet podstawowych parametrów

tej kostki. Wykorzystasz przecież gotowy,

fabryczny pilot. Jeśli się upierasz − szukaj

informacji w katalogu Philipsa IC02 (Vi−

deo).

Powinieneś natomiast wiedzieć, że za−

wsze w każdym nadawanym rozkazie naj−

pierw transmitowany jest adres urządze−

nia − jest to liczba z zakresu 0...31, a po−

tem właściwy rozkaz w postaci liczby z za−

kresu 0...63. Nie jest dla Ciebie istotne,

w jaki sposób kodowana jest informacja,

musisz tylko pamiętać, że kostka SAA

3010 może pracować w dwóch trybach:

ze zmiennym adresem, albo ze stałym ad−

resem.

W rzadko używanym trybie ze zmien−

nym adresem należałoby rozbudować kla−

wiaturę nadajnika (pilota) i najpierw wy−

bierać klawiszem “adresowym” numer

urządzenia, a potem klawiszem “rozkazo−

wym” − odpowiednie polecenie. Spotyka−

ne w praktyce piloty telewizyjne, w tym

najpopularniejszy i najtańszy pilot od kra−

jowego Elemisa (pokazany na fotografii

w artykule "Przełącznik sterowany pilo−

tem TV), pracują w trybie ze stałym adre−

sem. Jest to adres 0. Taki adres wynika

z zaleceń przyjętych przez twórców syste−

mu. W tabeli niżej znajdziesz zalecane

adresy poszczególnych urządzeń, oraz za−

lecane rozkazy. Miej jednak świadomość,

że są to tylko zalecenia, i nie wszyscy

producenci sprzętu bezwzględnie się ich

trzymają. Rzeczywiście, nie ma to zasad−

niczego znaczenia, ale umożliwia na przy−

kład wykorzystanie pilota jednej firmy do

sterowania pracą urządzenia drugiej fir−

my.

W każdym razie typowy pilot z kostką

SAA3010 pracuje w trybie ze stałym adre−

sem, a w tym trybie nóżka nr 2 kostki,

oznaczona SSM, jest dołączona do plusa

zasilania.

Dla Ciebie ważna jest informacja, że

możesz w prosty sposób zmienić adres

rozkazów przez wykonanie odpowiednie−

go połączenia na płytce pilota. Pomocą

będzie rysunek 2

rysunek 2. Popatrz na ten rysunek

Zalecane adresy urządzeń:

0 TV1

1 TV2

2 Teletext

3 rozszerzenie TV1 i TV2

4 LaserVision

5 magnetowid 1

6 magnetowid 2

7 eksperymentalny

8 odbiornik 1 TV Sat

9 rozszerzenie do poz 5 i 6

10 odbiornik 2 TV Sat

11 zarezerwowane

12 CD−video

13 zarezerwowany

14 CD−Photo

15 zarezerwowany

16 przedwzmacniacz audio 1

17 radioodbiornik/tuner

18 magnetofon analogowy (kasetowy)

19 przedwzmacniacz audio 2

20 odtwarzacz kompaktowy (CD)

21 Combi

22 radioodbiornik/tuner satelitarny

23 DCC

24−25 zarezerwowane

26 CD−R

27−31 zarezerwowane

Zalecane numery rozkazów:

0...9 cyfry 0...9

standby

mute

normalizacja

głośność +

głośność −

jaskrawość +

jaskrawość −

nasycenie +

nasycenie −

niskie +

niskie −

wysokie +

wysokie −

balans (w prawo)

balans (w lewo)

pauza

szybkie przewijanie do tyłu

szybkie przewijanie do przodu

odtwarzanie (play)

stop

zapis

Piloty do domowego sprzętu elekt−

ronicznego pracują w trybie ze stałym

adresem. Dla odbiorników telewizyj−

nych jest to adres 0.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96

Ty musisz tylko wiedzieć, że omawiany

system zdalnego sterowania składa się

z nadajnika czyli kodera (najczęściej jest

to układ SAA3010), podczerwonej diody

nadawczej, scalonego odbiornika pod−

czerwieni (układ TFMS5360, SFH505, lub

SFH506) i dekodera rozkazów (SAA

3049). Pokazuje to rysunek 1

rysunek 1

rysunek 2

Systemy

Podstawowe parametry

układu SAA3049

Zakres napięcia zasilania: 2,5...5,5V

Pobór prądu: typ. 0,8mA (max 2mA)

Prąd wyjść w stanie niskim:

typ. 3mA (min 1,6mA)

Zakres temperatur pracy: −40...+85°C

Wejściowy poziom logiczny wysoki:

>70%Uzas

Wejściowy poziom logiczny niski:

<30%Uzas

Częstotliwość współpracującego

kwarcu:

4MHz

zawierają selektywny wzmacniacz, który

reaguje tylko na impulsy o określonym za−

kresie częstotliwości nośnej (porównaj

dolną część rysunku w ramce “Sposób

transmisji rozkazów w kodzie RC−5”).

Liczba w oznaczeniu odbiornika

(36...38) wskazuje częstotliwość środko−

wą odbiornika w kilohercach. Do współ−

pracy z pilotami zawierającymi kostkę SA−

A3010 można stosować odbiorniki

o częstotliwości środkowej 36...38kHz.

W typowym zastosowaniu odbiorniki

są wykorzystywane w tak prosty sposób,

jak pokazuje rysunek 3

rysunek 3

Rys. 2. Zmiana adresu rozkazu.

i sprawdź w zakupionym przez Ciebie pilo−

cie od telewizora: ustawiony jest tam za−

pewne adres 0, czyli zwarte są nóżki 17

i 3. Jeśli chciałbyś zmienić adres na przy−

kład na 3 − powinieneś przeciąć to połą−

czenie, a połączyć nóżki 13 i 3.

Możesz to zrobić na stałe, albo też

przy odrobinie staranności uda Ci się

wmontować miniaturowy przełącznik po−

zwalający wybrać jeden z dwóch adresów.

Jest to jedyna, i jak widzisz, bardzo

prosta ingerencja w układ pilota − nie po−

winieneś mieć z tym większego proble−

mu.

Scalony odbiornik

podczerwieni

Przed laty dużym problemem było zbu−

dowanie dobrego odbiornika impulsów

promieniowania podczerwonego. Problem

w tym, żeby układ był czuły na impulsy

sterujące, ale jednocześnie niewrażliwy

na oświetlenie silnym światłem stałym

(np. słonecznym). Wykorzystywano różne

fotodiody i wzmacniacze, zarówno scalo−

ne, jak i zbudowane z elementów dyskret−

nych.

Wierz mi, zbudowanie dobrego odbior−

nika podczerwieni naprawdę nie jest łat−

wym zadaniem.

Obecnie jednak nie ma tu żadnego

problemu: za kilka złotych można kupić

naprawdę znakomite scalone odbiorniki

podczerwieni. W naszym kraju najszerzej

dostępne są układy firmy Telefunken

o oznaczeniu TFMS5360...5380; można

też dostać identyczne z wyglądu odbiorni−

ki Siemensa o oznaczeniu SFH506−36...

SFH506−38. Natomiast wcześniejszy układ

Siemensa o oznaczeniu SFH505 nie jest

już stosowany do nowych opracowań.

Znów nie musisz znać szczegółów bu−

dowy tych kostek. Na wszelki wypadek

powinieneś tylko wiedzieć, że kostki te

Rys. 3. Typowy układ aplikacyjny kostki SAA3049.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96

rysunek 3.

Dekoder rozkazów

Podstawowe dane dekodera rozkazów,

układu SAA3049 wykonanego w techno−

logi CMOS, podane są w tabeli obok. Op−

rócz kodu RC5, kostka może także deko−

dować rozkazy nadawane w starym ko−

dzie zwanym RECS80, ale ta możliwość

nie ma dla nas znaczenia − dlatego

w Twoich urządzeniach końcówka nr 11

dekodera powinna być zawsze zwarta do

masy.

Systemy

Nóżka 19 musi wtedy być w stanie wyso−

kim. Nie można jej jednak zewrzeć wprost

do plusa zasilania, ponieważ pełni ona

jednocześnie dwie funkcje: wejścia decy−

dującego o trybie pracy i wyjścia informu−

jącego o odebraniu ważnego rozkazu (po−

równaj rys. 3 i 4).

Rysunek 4

zawartość wyjścia informacyjnego do dal−

szych bloków budowanego urządzenia

(zobacz schemat ideowy na str. 8).

W związku z tym obwody nóżki 19 w try−

bie pierwszym mogą być połączone jak

pokazano na rysunku 5a

5 5b

Rysunek 4 pokazuje, że wewnętrzny

tranzystor zwiera tę końcówkę do masy

na czas 15ms po odebraniu każdego

ważnego rozkazu. Można to wykorzystać

w roli sygnału strobującego, wpisującego

Rysunek 4

rysunku 5c. Oczy−

wiście w trybie drugim nóżki są wyjścia−

mi − pojawia się na nich odebrany ad−

res.

Rys. 4. Szczegóły budowy obwodów

nóżki 19.

Analogicznie jak nadajnik (SAA3010),

dekoder SAA3049 ma dwa tryby pracy.

W związku z tym końcówki 7, 8, 15,

16 i 17 mogą być albo wejściami, albo

wyjściami. Zależy to od stanu końcówki

19. Gdy napięcie na końcówce 19 jest

większe niż 70% napięcia zasilającego

(czyli większe niż 3,5V) wspomniane koń−

cówki są wejściami adresowymi.

Ten rodzaj pracy stosuje się, gdy na−

dajnik pracuje ze stałym adresem, a od−

biornik ma reagować na rozkazy zaadre−

sowane tylko do niego. Należy na nie po−

dać w postaci binarnej (dwójkowej) odpo−

wiedni adres, czyli zewrzeć albo wprost

do masy albo przez rezystor (10...100k W )

do plusa zasilania. Przykładowo adres

0 ustawia się zwierając do masy wszyst−

kie wspomniane końcówki, a adres 3 −

zwierając z masą nóżki 15, 16 i 17,

a z plusem zasilania końcówki 7 i 8.

W drugim trybie, gdy napięcie na nóż−

ce 19 jest mniejsze niż 30% napięcia za−

silającego (<1,5V), wspomniane końców−

ki adresowe są wyjściami i pojawia się

tam adres ostatnio odebranego rozkazu.

Ten tryb jest wykorzystywany rzadko − tyl−

ko wtedy, gdy nadajnik pracuje w trybie

ze zmiennym adresem i trzeba dekodo−

wać wszystkie 2048 rozkazów.

Typowy układ aplikacyjny kostki jest

pokazany na rys. 3. Nóżki 1...6 są wy−

jściami informacyjnymi (rozkazowymi) de−

kodera. Wyposażone są w przerzutniki ty−

pu latch, a więc ostatnio odebrana infor−

macja (numer rozkazu w kodzie dwójko−

wym) jest zapamiętana na tych wyjściach

do czasu przyjścia następnego rozkazu.

Jak widać na rysunku 3, sygnały na

tych wyjściach są zanegowane, to znaczy,

że stanem aktywnym jest stan niski.

W ogromnej większości zastosowań

wykorzystany będzie pierwszy tryb pracy.

Uwaga! Wszystkie wyjścia kostki

SAA3049 są wyjściami z otwartym dre−

nem i mogą być obciążone prądem nie

większym niż 3mA. Żeby uzyskać typo−

we sygnały do współpracy z innymi

układami logicznymi, należy stosować

rezystory podciągające, włączone mię−

dzy każdym wyjściem a plusem zasila−

nia.

Rys. 5. a,b) tryb ze stałym adresem: c) tryb dekodowania

wszystkich 2048 rozkazów.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96

55b, a gdyby

kostka miała dekodować wszystkie

2048 rozkazów w trybie drugim − można

wykorzystać układ z rysunku 5c

rysunku 5a

rysunku 5a lub 5b

rysunku 5a

rysunku 5c

Systemy

Na uwagę zasługuje jeszcze nóżka nr

18. Jest to wyjście oznaczone T0 (tog−

gle). Po każdym naciśnięciu dowolnego

klawisza w nadajniku, stan wyjścia T0

w dekoderze zmienia się na przeciwny.

Wyjście to jest użyteczne w niektórych za−

stosowaniach, umożliwia bowiem odróż−

nienie dwukrotnego naciśnięcia tego sa−

mego klawisza, od długiego przyciskania

tego klawisza. W pierwszym przypadku

stan wyjścia T0 zmieni się dwukrotnie (ze

stanu wysokiego na niski i znów na wyso−

ki, lub odwrotnie), w drugim przypadku

stan wyjścia T0 zmieni się tylko raz.

Uwaga! Bardzo ważna informacja!

Wszystkie wyjścia kostki SAA3049 są wy−

jściami z otwartym drenem i mogą być

obciążone prądem nie większym niż 3mA.

Żeby uzyskać typowe sygnały do współ−

pracy z innymi układami logicznymi, nale−

ży stosować rezystory podciągające (mię−

dzy wyjściem a plusem zasilania).

Pozostałe końcówki układu scalonego,

czyli wejście zerujące i końcówki do pod−

łączenia kwarcu, nie wymagają bliższego

opisu.

Przedstawiony krótki opis zawiera

wszystkie najważniejsze zagadnienia nie−

zbędne przy stosowaniu kostki. Jeśli po−

jawiłyby się jakiekolwiek wątpliwości od−

nośnie jej działania, można je wyjaśnić

budując na kawałku płytki uniwersalnej

prosty układ testowy według schematu

z rysunku 3 i umieszczając na wyjściach

diody z włączonymi szeregowymi rezysto−

rami ograniczającymi prąd (1,5...2,2k W ).

Uwagi końcowe

Dla niektórych Czytelników, podane in−

formacje mogą wydawać się skompliko−

wane i trudne do zrozumienia. Jednak

w praktyce sprawa jest naprawdę bardzo

prosta. W najprostszym przypadku wy−

starczy wykonać układ według rysunku 3,

ustawić adres zero (przez zwarcie do ma−

sy końcówek 7,8,15, 16 i 17, i wtedy po

naciśnięciu przycisku w typowym telewi−

zyjnym pilocie wykorzystującym kod RC5,

na wyjściach danych kostki SAA3049

(nóżki 1−6) pojawi się liczba dwójkowa,

odpowiadająca numerowi wciśniętego

klawisza. Układ taki, zmontowany na płyt−

ce uniwersalnej PU−02, jest pokazany na

fotografii obok. Do wyjść A...F zamiast

rezystorów podciągających, dołączone

jest sześć diod świecących, pokazują−

cych kod odebranego rozkazu. Dodatko−

wo zastosowano także diodę sygnalizują−

cą stan końcówek 18 i 19.

Co jednak można zrobić z takim rozka−

zem w postaci dwójkowej?

Jeden lub dwa rozkazy można zdeko−

dować, tak jak pokazano to na stronie 8,

wykorzystując kostkę 74688, najlepiej

w wersji HC, HCT, lub ostatecznie LS.

Można też zastosować inny komparator

cyfrowy, np. CMOS 4585.

Rys. 6. Wyprowadzenia niektórych układów cyfrowych, przydatnych do dekodowa−

nia rozkazów (4028, 4514/4515, 74HC688).

Do zdekodowania kilku rozkazów moż−

na wykorzystać popularny dekoder kodu

dwójkowego (lub BCD) z wyjściem 1 z 10

(16), na przykład 4028, 4514, 4515 z ro−

dziny CMOS 4000, bądź jakikolwiek de−

koder rodziny TTL. Jednak bez zastoso−

wania dodatkowych środków, jeśli deko−

dowany będzie stan tylko czterech linii in−

formacyjnych, należy pamiętać, że dwa

lub trzy klawisze pilota mogą powodować

taką samą reakcję na wyjściu takiego

czterobitowego dekodera.

Choć na wyjściach kostki 3049 zasto−

sowano zatrzaski pamięciowe typu latch,

jednak w niektórych zastosowaniach sen−

sowne może być użycie dodatkowych re−

jestrów pamięciowych. Do współpracy

z szyną danych większego systemu, nale−

ży zastosować bufory o odpowiedniej wy−

dajności prądowej, np. 74HC541.

Zakres zastosowań opisywanego ukła−

du SAA3049 jest bardzo szeroki: od za−

bawek zdalnie sterowanych podczerwie−

nią do przystawek umożliwiających zdal−

ne sterowanie w starszym sprzęcie RTV.

Większość z omawianych układów była

opisana w biuletynie “Układy Scalone −

Katalog Aktualności”, gdzie można za−

jrzeć, szukając pełnych informacji katalo−

gowych. Układ SAA3010 był opisany

w USKA RTV i AV 3/95, układ TFMS5360

− w USKA RTV i AV 1/95, SFH505 −

w USKA RTV i AV 1/94, dekoder rozka−

zów SAA3049 w USKA RTV i AV 3/95.

Życzę więc Czytelnikom wielu udanych

konstrukcji z wykorzystaniem kostki SA−

A3049! Czekam na informacje o cieka−

wych zastosowaniach i ewentualnych kło−

potach.

Piotr Górecki

Praktyczny układ testowy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: