赤外線データ通信(USART)
概要
屋内から、少し離れた場所(数m)のデータを測定し、その結果を長期に渡り記録したい場合が多々あります。
しかし、電源や記録媒体迄を含め、屋外に持ち出すには困難な場合(雨天、設置場所の狭さ、電源供給不可等)があります。
そこで、屋外での計測そのものは出来るだけコンパクトにし、その測定結果は、無線(赤外線など)で送信し、屋内では、受信したデータを表示または記録することが可能な方法を考えてみました。
<仕様>
- 通信速度は、1200bpsとする。(スタートビット、データ8ビット、ストップビット)
- 送信モードでは、アナログデータを4チャネル分測定し、赤外線で送信する。(約1秒周期)
- 受信モードでは、受信したデータをLCDに表示させる。
- 到達距離は、赤外線の送受信モジュールに左右されるが、約3m~10mとする。
- 同一ソフトで、送受のモードを切り替えを可能とする。
- ノイズ対策をある程度考慮する。(38kHzキャリア変調方式)
動作原理
無線によるデータ通信には、最も安価な“赤外線方式“を採用しました。
また、ノイズ対策をも考慮し、リモコン等で使われている“38kHzの搬送波(キャリア)“で送信します。
市販されている、“赤外線リモコン受信モジュール”は、殆どのものが標準で、アンプ、バンドパスフィルタ、広域トラップ回路等を内臓し、出力はTTLレベルとなっているので、とても使いやすくなっています。
<赤外線リモコン受信モジュールと赤外線発光LED>
※黒っぽいものが、赤外線リモコン受信モジュール(SPS-443)です。
※SPS-443以外にも、SPS-440、SPS-442、SPS-444、SPS-448等が販売されています。
※透明(少し緑色)のものが、赤外線発光LED(OSIR5113A)です。
<SPS-443のブロックダイアグラム>
※アンプ+バンドパスフィルタ+広域トラップ回路を内臓し、インバータ蛍光灯対策が行われています。また、TTL出力のため使いやすい構造になっています。
<データの送信と受信のブロックダイアグラム>
※データの送信側では、PICのUSARTモジュールの出力を、PICのI/Oポートで直接入力し、その状態(“1”、“0“)に応じて、CCPモジュール(PWMモード、発振周波数=38kHz)をON/OFFし、CCPモジュールの出力で、赤外線発光LEDをON/OFFさせる。
※データの受信側では、赤外線リモコン受信モジュールの出力を、PICのUSARTモジュールで受信する。
<出力波形>
※シリアルデータの出力波形は、“調歩同期式”の基本的な波形です。
※赤外線発光LEDの出力波形は、“38kHzキャリア変調“された波形になります。
※赤外線リモコン受信モジュールの出力波形は、“シリアルデータの出力波形”とほぼ同一になります。
回路図
送信も受信もプログラムは同じです。SW1によって双方を切り替えます。
赤外線発光LEDは、1個でも動作しますが、複数を並列に接続すると精度が向上します。
ソースコード
- remoteControl_v1.c
//********************************************************************** /* ＜赤外線データ通信（ＵＳＡＲＴ）＞ */ //********************************************************************** #define SW_MODE PORTA.F5 #define EOF 0x1A #define LED PORTB.F1 //********************************************************************** void Pwm_Change_DutyEx(unsigned int duty_ratio) { CCPR1L = duty_ratio >> 2; CCP1CON.CCP1Y = duty_ratio & 0b00000001; CCP1CON.CCP1X = (duty_ratio & 0b00000010) >> 1; } //********************************************************************** void Usart_Write_Ex(unsigned short data) { Usart_Write(data); // while (1) { while (PORTB.F3 == 1) { if (TXSTA.TRMT == 1) return; } Pwm_Start(); while (PORTB.F3 == 0) ; Pwm_Stop(); } } //********************************************************************** void Usart_Write_Str_Ex(unsigned short* pData) { while (*pData != 0x00) { Usart_Write_Ex(*pData); Delay_ms(10); pData++; } } //********************************************************************** void dataSendProc() { static unsigned short buf[32]; static double ad; // while (1) { ad = Adc_Read(0); ad = ad * 4.8828125; WordToStr(ad, buf); Usart_Write_Str_Ex("1:"); Usart_Write_Str_Ex(&buf[1]); Usart_Write_Str_Ex("mV"); Usart_Write_Ex(EOF); // ad = Adc_Read(1); ad = ad * 4.8828125; WordToStr(ad, buf); Usart_Write_Str_Ex("2:"); Usart_Write_Str_Ex(&buf[1]); Usart_Write_Str_Ex("mV"); Usart_Write_Ex(EOF); // ad = Adc_Read(2); ad = ad * 4.8828125; WordToStr(ad, buf); Usart_Write_Str_Ex("3:"); Usart_Write_Str_Ex(&buf[1]); Usart_Write_Str_Ex("mV"); Usart_Write_Ex(EOF); // ad = Adc_Read(3); ad = ad * 4.8828125; WordToStr(ad, buf); Usart_Write_Str_Ex("4:"); Usart_Write_Str_Ex(&buf[1]); Usart_Write_Str_Ex("mV"); Usart_Write_Ex(EOF); // Delay_ms(100); } } //********************************************************************** void dataRecvProc() { static unsigned short dt, cnt, buf[32]; // while(1) { cnt = 0; while (1) { if (Usart_Data_Ready() != 1) { continue; } // dt = Usart_Read(); if (dt != EOF) { buf[cnt] = dt; cnt++; } else { buf[cnt] = 0x00; LED = ~LED; break; } // if (cnt == 16) { cnt = 0; continue; } } // switch (buf[0]) { case '1': Lcd_Custom_Out(1, 1, &buf[2]); break; case '2': Lcd_Custom_Out(1, 9, &buf[2]); break; case '3': Lcd_Custom_Out(2, 1, &buf[2]); break; case '4': Lcd_Custom_Out(2, 9, &buf[2]); break; } } } //********************************************************************** void main() { static unsigned short dt, cnt, buf[32]; static unsigned int ad; // OSCCON = 0b01110000; // クロックを8Mhzに設定する。 TRISA = 0b11111111; TRISB = 0b00001100; // LED = 0; // if (SW_MODE == 1) { //データ送信モード ANSEL = 0b00001111; // Pwm_Init(38000); // 38kHz duty=50% Pwm_Change_DutyEx((PR2 * 4) / 2); Pwm_Stop(); } else { //データ受信モード ANSEL = 0b00000000; Lcd_Custom_Config(&PORTA,1,0,7,6,&PORTB,4,6,7); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR); for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) { Lcd_Custom_Chr(1, cnt + 1, 0xFF); Delay_ms(50); } for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) { Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, 0xFF); Delay_ms(50); } Delay_ms(1000); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR); } // Usart_Init(1200); // while (1) { if (SW_MODE == 1) { //データ送信モード dataSendProc(); } else { //データ受信モード dataRecvProc(); } } } //**********************************************************************
動作確認
上側:受信モード時の回路です。
下側:送信モード時の回路です。
左側:受信モード時の回路です。
右側:送信モード時の回路です。
測定データを受信し、LCDに表示したところです。
LCDの表示内容￫<左上:CH1、右上:CH2、左下:CH3、右下:CH4>
如何ですか?
測定器と表示(記録)器が分離(無線)しているので、身近な測定には大いに重宝するのではないでしょうか!?