مقدمه

سیستم های کنترل از راه دور به مادون قرمز در کنترل های تلویزیونی ، ویدئو و سیستم های صوتی استفاده می شوند. همه ی این کنترل های راه دور به خواص یک گروه کوچکی از عناصر نیمه هادی متکی است.این عناصر نیمه هادی انرژی الکتریکی را به نور مادون قرمز تبدیل می کند، یا اینکه انرژی نورانی مادون قرمز را به پتانسیل الکتریکی تبدیل می کند.
یک سیستم کنترل از راه دور شامل سه قسمت اصلی است:
1- فرستنده
2- خط ارتباطی بین فرستنده و گیرنده
3- گیرنده
خط ارتباطی بین فرستنده و گیرنده می تواند امواج رادیویی یا امواج ماوراءصوت یا مادون قرمز باشد. سیستمی که در این تحقیق مورد بررسی قرار می گیرد از نور مادون قرمز می باشد.

سیستم های کنترل از راه دور
همانطوری که در مقدمه آمده است سیستم های کنترل از راه دور شامل سه بخش عمده می باشند که عبارتند از: فرستنده، خط ارتباطی و گیرنده.بلوک دیاگرام یک سیستم کنترل از راه دور به طور ساده به صورت زیر می باشد:
(بلوک دیاگرام کنترل از راه دور به طور کلی )
هر کدام از قسمت های فرستنده و گیرنده از چندین بخش جداگانه تشکیل شده اند. فرستنده که معمولاَ به عنوان یک واحد منفرد در نظر گرفته می شود و اغلب دستی و پرتابل است از سه قسمت تشکیل شده است که هر کدام عمل ویژه ای را انجام می دهند. اولین قسمت را بخش ورودی می سازد که معمولاش شامل یک صفحه کلید(کیبورد) یا احتمالاَ اهرم هایی به نام “Joysticks” است و اپراتور به وسیله ی آن زمان های لازم را به دستگاه دیکته می کند. در یک سیستم ساده، ورودی مدار چیزی جز یک کلید فشاری نیست.
اگر بخواهیم چندین فرمان را به گیرنده ارسال کنیم لازم است آنها را به صورت یک سری پالس (کد) در آوریم. این فرامین پس از کد شدن در بخش «کدر» وارد بخش اصلی فرستنده شده و به صورت فرم مناسب برای ارسال در می آیند.با کد کردن و یا به عبارت دیگر به رمز در آوردن علائم می توان فرامین بسیاری را از یک جفت سیم یا یک کانال رادیویی منتقل کرد. همچنین میتوان از یک دیود مادون قرمز که تشعشعات مادون قرمز را تابش می کند برای ارسال فرامین استفاده کرد.گیرنده نیز شامل سه بخش است: اولین بخش فرامین کد شده را به صورت نور، امواج مادون قرمز، ماوراءصوت و یا امواج رادیویی دریافت کرده و دومین بخش فرامین را از حالت کد خارج می کند. سپس این فرامین یا سیگنال ها توسط مدار خروجی به دستگاه مورد کنترل رفته و باعث ایجاد تغییراتی در عملکرد آن می گردند.دیکدر که بخشی از گیرنده است فرامین را از حالت کد خارج کرده و به سیستم می دهد که شامل یک سری مدارات دیجیتالی است که پس از رجیست کردن(گرفتن و نگاه داشتن سیگنال) پیام های کد شده ی آنها را از حالت کد به صورت سیگنال های کنترل در می آورد.
معمولاَ بین وسیله ای که باید کنترل شود و گیرنده یک سری مدارات نیز وجود دارد. با پیشرفت بیشتر الکترونیک در فرستنده ها و گیرنده های دور از میکروپروسسورها و یا میکرو کامپیوتر ها استفاده می شود با چنین چیزهایی ما دیگر به اپراتور های انسانی نیاز نخواهیم داشت، با استفاده از سیستم های کامپیوتری و با دادن برنامه ی لازم به ماشین می توان یک سیستم تمام اتوماتیک داشت.ما در این پروژه برای سادگی کار، به جای فرستنده از ریموت کنترل تلویزیون استفاده نموده ایم. به لطف خدای منان و کمک استاد گرامی جناب آقای مهندس رضازاده (استاد راهنمای این پروژه) و مهندس اسماعیلی که در برنامه نویسی پروژه ما را یاری کردند، توانستیم این پروژه را به اتمام برسانیم.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

مقدمه ………………………………………………………………. ١

فصل 1اصول کلی انواع کنترل کننده ها

در این فصل به اصول کار سیستم های کنترل از راه دور مادون قرمز شامل :
1-1کنترل از راه دور مادون قرمز توسط LM567
1-2حسگر مادون قرمز منفعل PASSIVE INFRARED SENSOR
1-3حسگر مادون قرمز حرکت PIR-based motion detector
می پردازیم و سپس به توضیح چند نمونه مدار عملی کنترل کننده های مادون قرمز اشاره خواهیم کرد.

1-1-1بخش فرستنده کنترل از راه دور مادون قرمز
در این بخش با مدار یک کنترل از راه دور تک کانال آشنا خواهید شد. با توجه به اینکه فرستنده امواج مادون قرمز را به صورت تن ایجاد می کند ، این امواج در گیرنده بررسی شده و در نتیجه مدار گیرنده تنها به نوسانات مادون قرمز فرستنده خودش حساس است و عملکرد تصادفی مدار در اثر امواج مادون قرمز محیط بسیار کاهش می یابد. مداری که مشاهده می کنید بخش فرستنده کنترل از راه دور مادون قرمز را تشکیل می دهد. جهت مشاهده مدار گیرنده و لیست قطعات بر روی اد امه مطلب کلیک کنید.
با کمی ابتکار می توانید از این مدار در ساخت ربات به عنوان حسگر اشیاء یا دیواره ها استفاده کنید. برای این کار باید امواج ارسال شده توسط فرستنده پس از برخورد با شیء مقابل ربات ، بر روی سنسور گیرنده بازتاب شود. برای افزایش برد مدار می توانید از چند LED مادون قرمز در کنار یکدیگر استفاده کنید.
چند نکته :
– دقت کنید که پایه شماره 3 IC1 باید توسط یک مقاومت یک مگا اهم به خط زمین مدار متصل گردد که در نقشه این مقاومت فراموش شده است.
– برای تنظیم مدار فرستنده و گیرنده را مقابل یکدیگر قرار داده و کلید S1 را پایین نگه دارید. حال R6 را به گونه ای تنظیم کنید که با قطع و وصل S1 صدای تق تق رله شنیده شود.
– توجه داشته باشد که نور شدید در محیط باعث عملکرد بد این مدار خواهد شد.

پيشگفتار ………………………………………………………….. ۶
١-١کنترل از راه دور مادون قرمز توسط LM567 …………….ا… 7
١-١-١بخش فرستنده کنترل از راه دور مادون قرمزا………….. ٧
٢-١-١ليست قطعات …………………………………………… ٨
٢-١حسگر مادون قرمز منفعل ……………………………….. ١٠
١-٢-١طراحی …………………………………………………. ١٠
٣-١حسگر مادون قرمز حرکت……………………………….. ١٢
۴-١نمونه ای ازمدار کنترل از راه…………………………….. ١۴
١-۴-١قطعات مورد نياز ………………………………………. ١۴
٢-۴-١قطعات مورد نيازقسمت فرستنده ………………….. ١۵
٣-۴-١قطعات مورد نياز قسمت گيرنده …………………… ١۵
۴-۴-١نقشه مدار فرستنده ……………………………….. ١۵
۵-۴-١نقشه مدار گيرنده …………………………………. ١٧

فصل 2 معماری ميکرو کنترلر  AVR

میکرو کنترولر تراشه ای است که کل سیستم یک کامپیوتر اعم ازI/O , ,CPU RAM مبدلهای آنالوگ به دیجیتال ,A/D ROMدارا می باشد. این تراشه ها با توجه به قیمت کم حجم کوچک و توانایی های باور نکردنی شان اغلب در مدارهای پیشرفته الکترونیکی که نیاز به پردازش یا کنترل می باشد به کار می رود. توانایی های زیاد این تراشه باعث شده که در اغلب وسایلی که در کارهای روزمره بکار میرود استفاده شوند. موارد استفاده این تراشه ها در کنترل تلویزیونها، کنترل دور موتور ماشین لباسشویی و کنترل دمای یخچالهای جدید و قفل الکترونیکی اتومبیلها جدید و…استفاده می شود.
این تراشه ها توانایی ذخیره اطلاعات و اجرای آن در زمان معین را دارند برای برنامه نویسی میکروکنترولر٬ شخص برنامه ای بوسیله کامپیوتر PC می نوسید و پس از عمل کامپایل کردن، برنامه کامپایل شده توسط یک برد الکترونیکی که programmer خوانده می شود به داخل میکروکنترولر منتقل می شود. این برد اغلب به پورت موازی کامپیوتر وصل می شود.
برنامه هایی که معمولا برای نوشتن و کامپایل برنامه های میکرو کنترلر استفاده می شود برنامه های به زبان C یا BASIC می باشند.
انواع میکرو کنترلرهایی که امروزه استفاده می شود PIC (MICRO CHIP)، AVR، 8051 است. در این بین میکروهای PIC، AVR قدرت پردازش بالاتر سرعت بیشتر و حافظه های بالاتری هستند.
میکرو کنترلرهای AVR توسط شرکت ATMEL طراحی و ساخته شده اند. اولین قطعات از میکرو کنترلرهای AVR در سال 1993 روانه بازار شد و به زودی جای خود را در قلب طراحان مدارات میکروکنترلری باز کرد. نخستین قطعات که در این خانواده معرفی شدند، میکروکنترلر AVR در سری AT90Sxxxx بودند. ولی از آنجایی که این قطعات نسبت به سایر میکروکنترلر های AVR که بعدا در سری mega ارائه شدند امکانات کمتری دارند، به ندرت از آنها استفاده می شود. شرکت Atmel همزمان با ارائه میکروکنترلرهای AVR در سری Mega اقدام به طراحی و تولید میکروکنترلر avr در سری Tiny کرده است. این قطعات در بسته بندی های کوچکتر نسبت به نمونه های قبلی و با امکانات فوق العاده (امکاناتی که کمتر از سری Mega حدودا برابر با سری 90Sxxxx هستند. در ولتاژها و جریانهای مصرفی کم ارائه شده اند و زمینه را برای اینکه طراحی مداراتی با توان مصرفی فوق العاده کم و کارایی بسیار بالا فراهم کرده اند.
میکروکنترلرهای AVR دارای درگاه داده 8 بیتی و از نوع CMOS و با ساختار RISK هستند و در ساخت آنها معماری نوع HARDWARD به کار برده شده است. در این نوع معماری از باس های سه گانه مجزا (آدرس – داده – کنترل ) برای حافظه برنامه استفاده می شود. کاربرد ساختار RISK باعث می شود که این قطعات دارای خصوصیات منحصر به فردی باشند، از آن جمله می توان به سرعت بالا، سازگاری با کامپایلرهای زبانهای سطح بالا چون C و امکانات فراوان اشاره کرد. ساختار RISK برای اولین بار در سال 1970 میلادی برای معماری پردازشگرها معرفی شد. پیش از این، معماری CISC متداول تر بوده است. برای اینکه تفاوت های بین CISC و RISK مشخص شود در ادامه تفاوت های کلی این دو نوع معماری بررسی می شود.

پيشگفتار …………………………………………………. ٢٢
١-٢معماری ميکرو کنترولرهای AVR……ا…………….. 23
٢-٢معماری سخت افزاری AVRا……………………… 23
٣-٢ثبات حالت AVR………………………………….ا. 29
٤-٢بررسی اجمالی ميکرو کنترلرها AVR……ا……ا30

فصل 3مادون قرمز

امواج فروسرخ یا به عبارتی اشعه مادون قرمز در علم فیزیک به قسمی از طیف پرتوهای الکترومغناطیسی اطلاق می‌گردد که دامنه طول موج آنها از بالای نور سرخ مرئی آغاز و تا امواج غیرمرئی ریزموج یا مایکروویو را دربر میگیرند دامنه طول اینگونه امواج تقریبا بین ۱ میلی متر تا ۷۵۰ نانومتر (معادل ۷۸۰۰-۱۵۰۰۰۰۰ آنگستروم)متغیر بوده بنابراین کوتاه تر از امواج رادیوئی مرسوم طبقه بندی می‌گردند.اصطلاح تابش فروسرخ گرته‌برداری از نام انگلیسی آن یعنی Infrared است. واژه انگلیسی Infrared از ترکیب دو کلمه لاتین Infra به معنی فرو یا پایین و کلمه انگلیسی red به مفهوم سرخ به وجود می‌آید وجود طول موجی بلندتر از رنگ سرخ (بلند ترین طول موج در عرصه نور مرئی)و بسامد کمتر و یا کوتاهتراز آن را میتوان علت این نامگذاری دانست. (امواج فرو سرخ طول موجشان فروتر ویا پائین تر از دامنه موج مرئی می‌باشد.)تابش فروسرخ رادر فیزیک، عموما با نام دیگری بنام گرمای تابشی و یابه عبارتی از جنس همان گرمائی که از منابعی همانند خورشید، لامپ برقی،ویا حتی از شعله هائی که از یک شمع به اطراف تابیده می‌گردنند، همسان می‌شناسند، زیرا بطور سنتی، چه درست وچه غلط، همه گونه تابش‌های حرارتی رامعمولا به امواج فروسرخ نسبت می‌دهند. هر چند که اینگونه تابش در برخی دامنه‌های نزدیک فروسرخ از طریق پوست کاملا قابل حس بوده اما اینکه الزاماً منبع تابش،حتما مبایستی با تابانیدن نور مرئی از خود،آنراقابل ثبت و حس نماید ، منتفی یا مردود است.خلاصه: تابشهای فروسرخ معمولااز طریق ابزار مرسوم از قبیل دوربین‌های چشمی و عکاسی معمولی، عینک‌های آفتابی یا لنزی متعارف، چشمان غیرمسلح انسان وبسیاری دیگر ازموجودات،قابل دیدن نمی‌باشند.
6..
پيشگفتار ……………………………………………… ٣٨
١-٣امواج مادون قرمز ………………………………… ٣٩
٢-٣رده بندی تابشها ………………………………… ٤١
٣-٣منابع توليد تابش های فروسرخ ………………. ٤٢
٤-٣کاربردها ………………………………………… ٤٢
١-٤-٣ديد در شب …………………………………. ٤٢
٢-٤-٣مخابرات ……………………………………….. ٤٢
٣-٤-٣ارتباطات نزديک ديجيتال ……………………. ٤٣
٥-٣اصول کلی فرستنده- گيرنده مادون قرمز …… ٤٣
١-٥-٣سنسور فرستنده …………………………. ٤٣
٢-٥-٣سنسور گيرنده …………………………….. ٤٤

فصل 4 اصول کارالمانهای به کاربرده شده درپروژه

به عبارت دیگر این میکروکنترلرها دارای صد و سی و یک دستورالعمل ساده هستند که اغلب آنها در یک پالس ساعت اجرا می شوند اجرا شدن دستورالعملها در یک سیکل باعث افزایش سرعت این میکروکنترلرها گردیده است همچنین Atmega 16 دارای سی و دو رجیستر همه منظوره هشت بیتی است و قابلیت اجرای حداکثر شانزده میلیون دستورالعمل در ثانیه را دارد این قابلیت یکی دیگر از دلایل افزایش سرعت این میکروکنترلرهاست .Atmega 16 دارای 16 کیلو بایت حافظه فلش با قابلیت خواندن و نوشتن تا ده هزار مرتبه ،512 بایت حافظه EEprom با قابلیت خواندن و نوشتن تا صد هزار بار و 1 کیلوبایت حافظه داخلی SRAM می باشد.برای برنامه ریزی میکروکنترلرهای AVR می توان از استاندارد JTAG استفاده نمود. این استاندارد برای برنامه ریزی FLASH، EEprom فیوزها و Lockbit ها از طریق رابط JTAG به کاربرده می شود.یکی دیگر از مزیتهای میکروکنترلرهای AVR دارا بودن تجهیزات جانبی مختلف مورد نیازاست ، این تجهیزات که دارای کاربردهای متنوعی هستند، به شرح زیر می باشند:
1- دارای دو شمارنده هشت بیتی و یک شمارنده شانزده بیتی است ، فرکانس کار این شمارنده ها به طور جداگانه تنظیم می شود. این شمارنده ها دارای واحد مقایسه هستند که برای ایجاد شکل موجهای PWM در مدهای مختلف به کار برده می شود.

پيشگفتار ……………………………………………. ۴٧
٢-۴سنسور مادون قرمز hs0038a2…………….ا. 52
١-٢-۴ويژگيها ……………………………………… ۵٢
٢-٢-۴بلوک دياگرام سنسور مادون قرمز ……….. ۵٣
٣-٢-۴مقادير ماکزيمم مطلق ……………………. ۵٣
۴-٢-۴مشخصات اصلی …………………………… ۵۴
۵-٢-۴يک نمونه مدار کاربردی …………………… ۵۴
۶-٢-۴قالب داده های مناسب …………………… ۵۴
٧-٢-۴چند نمونه برای داده ها…………………….. ۵۵
٨-٢-۴چند نمونه برای سيگنالهاي حذفي …….. ۵۵
٩-٢-۴مشخصات استاندارد …………………….. ۵٧
١٠-٢-۴ابعاد در سايز ميلی متر)۶٠ …………ا… (mm
٣-۴ترانزيستور BC177…………ا………………… 61
١-٣-۴دياگرام شماتيک داخلی …………………… ۶١
٢-٣-۴اطلاعات دمايی ……………………………… ۶١
٣-٣-۴مقادير ماکزيمم مطلق …………………….. ۶١
۴-٣-۴مشخصات الکتريکی ……………………….. ۶٢
۵-٣-۴اطلاعات مکانيکی TO‐18…….ا…………… 64
١-۴-۴معرفی LCDکارکتری …………………….. ۶۵
٢-۴-۴اتصال پين داخلی ………………………… ۶۵

قصل 5 نقشه و توضيحات مدار اين پروژه

این مدار فرستنده گیرنده ی مادون قرمز دارای برد تقریباَ 2m بوده و عملکرد آن به این صورت است که در مدار فرستنده ابتدا یک سیگنال پالسی 38KHz توسط آی سی تایمر 555 ساخته شده و با سیگنال دیتای گرفته شده از میکرو کنترلر ، NAND میشود.
برای گیت NAND از آی سی 74132 استفاده شده که دارای گیت NAND اشمیت تریگر می باشد. خروجی گیت NAND ، همان سیگنال مدوله شده خواهد بود و در واقع سیگنال دیتا توسط این گیت روی سیگنال 38KHz سوار شده است. یعنی با عمل NAND این دو سیگنال ، خروجی به صورتی است که اگر در دیتا سطح 1 داشتیم در آن صورت یک سیگنال 38KHz به فرستنده اعمال می شود و اگر سطح صفر داشتیم به فرستنده هیچ سیگنالی اعمال نمی شود، در اینجا منظور از فرستنده همان خروجی گیت NAND است که پس از تقویت جریان توسط ترانزیستور این سیگنال به دیود مادون قرمز اعمال می شود.
در قسمت مدار گیرنده نیز ابتدا یک گیرنده ی سه پایه ی مادون قرمز ، سیگنال را دریافت کرده و با استفاده از فیلتر 38KHz داخلی خود، سیگنال دیتا را از روی سیگنال 38KHz پیاده می کند.
از آنجایی که خروجی این گیرنده ها به صورت وارون می باشد در خروجی ، یک وارونگر با استفاده از ترانزیستور قرار داده شده است تا سیگنال اصلی ایجاد شود و سپس این سیگنال به میکروکنترلر اعمال می شود.
در این مدار با استفاده از پروتکل ارتباطی uart سریال آسنکرون (بدون کلاک)، هر بار یک بایت از اطلاعات از فرستنده به گیرنده ارسال می شود. به طوریکه به عنوان مثال در این مدار میکروی فرستنده هر یک ثانیه یک بار یک عدد 8 بیتی را به طور افزایشی از 0 تا 255 ارسال می کند و میکروی گیرنده به محض گرفتن عدد، آن را روی LCD نمایش می دهد و پس از نمایش دوباره منتظر دریافت اطلاعات می ماند. که البته بایتی که ارسال می شود می تواند از یک کیبورد و یا هر ورودی دیگر گرفته شده باشد که در این پروژه ما یک بایت را به طور افزایشی و تقریباَ هر یک ثانیه یک بار، ارسال کرده ایم.
6.
پيشگفتار ……………………………………….. ۶٨
١-۵توضيحات مدار ……………………………… ۶٩
٢-۵مدار فرستنده ……………………………… ٧١
٣-۵برنامه ی مدار فرستنده ………………….. ٧٢
۴-۵مدار گيرنده …………………………………. ٧٣
۵-۵برنامه ي مدار گيرنده ……………………….. ٧۴
۶-۵برنامه ي مدار با استفاده از ريموت آنترل….. ٧۵

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل 6يک نمونه از مدولاتور مادون قرمز

روش های عملکرد یک نمونه مدولاتور به شرح زیر است:
مدولاتور سیگنال صوتی به دست آمده را تقویت کرده و همچنین می تواند نویز های به وجود آمده را پردازش نماید. مجموعه دستگاههایی که دارای یک فرستنده هستند به طور خودکار سطح مدولاسیون را کنترل می کند ، برای تمام مدولاتور های دیگر نیز سطح مدولاسیون به صورت دستی تنظیم شده است.
یک محدود کننده می تواند دامنه پیک سیگنال را محدود نماید، که در طی مراحل مدولاسیون این کار انجام می شود اگر یک فرکانس حامل رادیویی دامنه ی پیک را افزایش دهد با تنظیم کانال میتوان سطح مدولاسیون را تغییر داد.
مدار مدولاسیون فوق یک مدولاسیون صوتی و شنیداری است. که سیگنال اطلاعاتی مدوله شده فوق که بر روی RF مدوله و ارسال شده است را دریافت می کند.
مراحل مختلف این فرایند در شکل زیر آمده است:

6....

پيشگفتار …………………………………………….. ٨٠
١-۶اصول عملکرد يک مدولاتور ……………………. ٨٢
٢-۶فيلترهای هارمونيک ………………………….. ٨۴
٣-۶مسيرانتقال کابل ٨۴ …………………………. RF
۴-۶اصول عملکرد يک تشعشع کننده ……………. ٨۶
۵-۶مسير انتقال IR……………………………..ا… IR
۶-۶موقعيت ها قرارگيري فرستنده ها ………… ٩۶
٧-۶نحوه ی عملکرد يک گيرنده……………….. ٩٨
٧ضميمه ها ……………………………………. ١٠٠
سنسور مادون قرمز hs0038a2……ا………….. 110
ترانزيستور BC177….ا……………………………..117

 



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان