مقاله بررسی انتقال داده‌هاي اطلاعاتي در باند M 433 بين دو ميكروكنترلر

دسته بندي : فنی و مهندسی » کامپیوتر و IT
مقاله بررسي انتقال داده‌هاي اطلاعاتي در باند M 433 بين دو ميكروكنترلر در 58 صفحه ورد قابل ويرايش

مقدمه:

از آنجايي كه ساخت و ارائه پروژه يكي از مهمترين اركان تحصيل يك دانشجو در رشته الكترونيك ميباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه اي متناسب با رشته تحصيلي بسيار شايان اهميت است.

پروژه اي كه در اينجا به بررسي آن مي‎پردازيم به ما اين امكان را مي‎دهد كه اطلاعات را در باند 433M بين دو ميكروكنترلر انتقال دهيم اين كار بصورت بي سيم و بدون استفاده از پورت سريال صورت گرفته ما در اين پروژه ابتدا از ماژولهاي RF استفاه كرديم اما به دليل ساخت نامناسب آنها و فركانس بالايي كه ما در آن كار مي كرديم شاهد نويزهايي بوديم كه نتيجه دلخواه را به ما نمي داد بنابراين براي اخذ نتيجه بهتر تصميم بر استفاده ازكيتهاي PT گرفتيم. PT ها به ما اين امكان را مي دادند كه با كد كردن اطلاعات در برد فرستنده آنها را بدون هيچ پارازيتي درگيرنده ببينيم البته برنامه نويسي مربوط به PT ها نقش مهمي را در اين امر ايفا مي‎كند كه ما در پيوست برنامه فرستنده و گيرنده را خواهيم ديد.

بدين ترتيب هر عددي كه ما در برد و فرستنده بوسيله كيبرد انتخاب مي كنيم پس از نمايش روي LCD بوسيله pt22 كد مي‎شود و به برد گيرنده فرستاده مي‎شود pt22 وظيفه Dcode كردن ديتا را به عهده دارد و پس از بازگشايي كد ميكرو آن را روي LCD نمايش مي‎دهد.







فهرست مطالب



مقدمه

فصل 1: اصول و نحوه عملكرد ميكروكنترلرها

فصل 2: اصول و نحوه عملكرد فرستنده ها و گيرنده هاي راديويي

فصل 3: مدار فرستنده و گيرنده


-1) آشنايي با ميكروكنترلرها

گر چه كامپيوترها تنها چند دهه اي است كه با ما همراهند، با اين حال تأثير عميق آنها بر زندگي ما با تأثير تلفن، اتومبيل و تلويزيون رقابت مي كنند … تصور ما از كامپيوتر معمولاً «داده پردازي» است كه محاسبات عددي را بطور خستگي ناپذير انجام مي‎دهد.

ما كامپيوترها را به عنوان جزء مركزي بسياري از فرآورده هاي صنعتي و مصرفي از جمله درسوپرماركت ها،‌ داخل صندوق هاي پول و ترازو، در اجاق ها و ماشين هاي لباسشويي،‌ ساعتهاي داراي سيستم خبر دهنده و ترموستات ها، VCR ها و … در تجهيزات صنعتي مانند مته هاي فشاري و دستگاه هاي حروفچيني نوري مي يابيم. در اين مجموعه ها كامپيوترها وظيفه «كنترل» را در ارتباط با «دنياي واقعي»، براي روشن و خاموش كردن وسايل و نظارت بر وضعيت آنها انجام مي دهند. ميكروكنترلرها (برخلاف ريزكامپيوترها و ريز پرازنده ها) اغلب در چنين كاربردهايي يافت مي‎شوند.

با اين كه بيش از بيست سال از تولد ريزپردازنده ها نمي گذرد، تصور وسايل الكترونيكي و اسباب بازيهاي امرزوي بدون آن كار مشكلي است. در 1971 شركت اينتل، 8080 را به عنوان اولين ريزپردازنده موفق عرضه كرد.

مدت كوتاهي پس از آن شركت موتورولا، RCA و سپس تكنولوژي MOS و شركت زايلوگ انواع مشابهي را به ترتيب به نامهاي 6800 و 1801 و 6502 و Z80 عرضه كردند. گر چه اين IC ها (مدارهاي مجتمع) به خودي خود فايده اي زيادي نداشتند اما به عنوان بخشي از يك كامپيوتر تك بورد يا SBC ، به جزء مركزي فرآورده هاي مفيدي براي آموزش طراحي با ريزپردازنده ها تبديل شدند. از اين SBC ها كه به سرعت به آزمايشگاه هاي طراحي در كالج ها و شركهاي الكترونيك راه پيدا كردند مي‎توان براي نمونه از D2 ساخت موتورولا، KIM-1 ساخت Mos Technology و SCK-85 متعلق به شركت اينتل نام برد.

«ريزكنترلگر» قطعه اي شبيه به ريز پردازندها ست در 1976 اينتل 8748 را به عنوان اولين قطعه ي خانواده ي ريزكنترلرگرهاي MCS-48TM معرفي كرد. 8748 با 17000 ترانزيستور در يك مدار مجتمع شامل يك CPU ، 1 كيلوبايت EPROM ، 64 بايت RAM ،‌27 پايه ورودي - خروجي (I/O) ويك تايمر 8 بيتي بود.

اين IC و ديگر اعضاي MCS-48TM كه پس از آن آمدند، خيلي زود به يك استاندارد صنعتي در كاربردهاي كنترل گرا تبديل شدند. جايگزين كردن اجزاء الكترومكانيكي در فرآورده هايي مثل ماشينهاي لباسشويي و چراغ هاي راهنمايي از ابتداي كار يك كاربرد مورد توجه براي اين ميكروكنترلرها بودند و همين طور باقي ماندند. ديگر فرآورده هايي كه در آنها مي‎توان ميكروكنترلر را يافت عبارتند از اتومبيلها، تجهيزات صنعتي، وسايل سردرگمي و ابزارهاي جانبي كامپيوتر (افرادي كه يك PC از IBM دارند كافي است به داخل صفحه كليد نگاه كنند تا مثالي ازيك ميكروكنترلر را در يك طراحي با كمترين اجزاء ممكن ببينند).

توان ، ابعاد و پيچيدگي ميكروكنترلرها با اعلام ساخت 8051 يعني اولين عضو خانواده ميكروكنترلر MCS-51TM در 1980 توسط اينتل پيشرفت چمشگيري كرد. در مقايسه با 8084 اين قطعه شامل بيش از 60000 ترانزيستور، 4K بايت ROM ،‌128 بايت RAM ، 32 خط I/O، يك درگاه سريال و دو تايمر 16 بيتي است كه از لحاظ مدارات داخلي براي يك IC ، بسيار قابل ملاحظه است.

امروزه انواع گوناگوني از اين IC وجو ددارند كه به طور مجازي اين مشخصات را دو برابر كرده اند. شركت زيمنس كه دومين توليد كننده قطعات MCS-51TM است ، SAB 80515 را بعنوان يك 8051 توسعه يافته در يك بسته ي 68 پايه با 6 درگاه (پورت) I/O بيتي، 13 منبع وقفه و يك مبدل آنالوگ به ديجيتال با 8 كانال ورودي عرضه كرده است. وخانواده ي 8051 به عنوان يكي از جامعترين و قدرتمندتر ين ميكروكنترلرهاي 8 بيتي شناخته شده و جايگاهش را به عنوان يك ميكروكنترلر مهم براي سالهاي آينده يافته است.

7-2) مزايا و كاربردهاي مدولاسيون

هدف اصلي مدولاسيون در يك سيستم مخابراتي ايجاد سيگنال مدوله شده اي است كه با مشخصات كانال مخابراتي همخواني داشته باشد. در واقع مدولاسيون چند مزيت و كاربرد عملي دارد كه در زير به اختصار در مورد آنها صحبت خواهيم كرد.

مدولاسيون براي انتقال مؤثر انتقال سيگنال به فواصل دور هميشه با حركت امواج الكترومغناطيسي همراه است چه محيط هدايت كننده اي باشد و چه نباشد بازده هر روش انتقالي به فركانس سيگنال منتقل شده بستگي دارد با استفاده از خاصيت انتقال فركانسي مدولاسيون CW مي‎توان اطلاعات پيام را روي حاملي سوار كرد كه فركانسش براي روش انتقال برگزيده شده مناسب باشد.

به عنوان مثال در مخاربره راديوي در خط ديد بايد انتنهايي به كاربرده شود كه ابعادشان حداقل يك دهم طول موج سيگنال باشد. انتقال يك سيگنال صوتي مدوله نشده كه مولفه هاي فركانسي آن تا KHz هم مي رسد، مستلزم به كارگيري آنتنهايي با ابعاد حدود km 300 است. انتقال سيگنال مدوله شده در MHz 100 به صورت FM اين امكان را مي‎دهد كه مخابره با آنتنهاي داراي اندازه هاي معقول بازده بهتري دارند. Tomasi مبحث فشرده اي راجع به انتشار امواج و آنتنها دارد.

مدولاسيون براي غلبه بر محدوديتهاي سخت افزاري: طراحي سيستم مخابراتي ممكن است با قيودي راجع به هزينه و در دسترس بودن امكانات سخت افزاري همراه باشد، سخت افزارهايي كه عملكردشان غالباً به فركانس مورد استفاده بستگي دارد. مدولاسيون به طراحي اين امكان را مي‎دهد كه سيگنال را در گستره اي قرار دهد كه در آن محدوديت سخت افزاري وجود ندارد. يك نكته در اين ارتباط مسئله پهناي باند كسري است كه به صورت پهناي باند مطلق تقسيم بر فركانس مركزي تعريف مي‎شود. هزينه ها و پيچيدگي هاي سخت افزاري در صورت پهناي باند مطلق تقيسم بر فركانس مركزي تعريف مي‎شود. هزينه ها و پيچيدگي هاي سخت افزاري در صورت قرارداشتن پهناي باند كسري در محدوده 1 تا 10 درصد مي نيمم مي‎شود . ملاحظات پهناي باند كسري از آنجا ناشي مي شوند كه واحد مدولاسيون هم در گيرنده ها وجود دارد و هم در فرستنده ها

پس مي‎توان نتيجه گرفت كه سيگنالهاي با پهناي باند زياد بايد روي حاملهاي فركانس بالا مدوله شوند. چون آهنگ اطلاعات طبق قانون هارتلي- شنون با پهناي باند متناسب است. نتيجه مي گيريم كه براي ارسال اطلاعات با آهنگ بالا به يك حامل فركانس بالا نياز داريم. براي مثال يك سيستم ميكروويو GHz 5 مي‎تواند در يك فاصله زماني معين ، 10000 برابر يك كانال راديويي kHz 500 انتقال مي‎كند. اگر در طيف الكترومغناطيسي بالاتر برويم مثلا مي توانيم به يك پرتو نور ليزري با امكان پهناي باندي معادل 10 ميليون كانال تلويزيوني دست يابيم.

مدولاسيون براي كاهش نويز و تداخل : يك روش سر راست براي مبارزه با نويز و تداخل افزايش توان سيگنال، براي غلبه بر آلودگيهاي نويزي و تداخلي است. ولي افزايش توان هزينه دارد و ممكن است به وسائل آسيب برساند. (يكي از كابلهاي بين قاره اي در اثر افزايش ولتاژي كه براي دستيابي به سيگنال دريافتي قابل استفاده صورت گرفته بود از بين رفت). خوشبختانه FM و بعضي روشهاي مدولاسيون ديگر ويژگيهاي با ارزشي از لحاظ حذف نويز و تداخل دارند.

اين خاصيت كاهش نويز پهن باند نام دارد زيرا پهناي باند لازم براي انتقال بسيار برزگتر از پهناي باند سيگنال مدوله كننده است. مدولاسيون پهن باند به طرح اين امكان را مي‎دهد كه كاهش توان سيگنال را با افزايش پهناي باند جبران كند اين بده بستان در قانون هارتلي - شنون نيز ديده مي شود.

مدولاسيون براي اختصاص فركانسي: وقتي راديو را روشن مي‎كنيد و ايستگاه خاصي را مي گيريد، داريد از ميان سيگنالهاي متعددي كه دريافت مي‎شوند يكي را بر مي گزينيد. چون هر ايستگاه فركانس حامل اختصاصي خود را دارد ، سيگنال مطلوب را مي‎توان با فيلتر كردن جدا كرد. اگر مدولاسيون نبود در هر ناحيه اي تنها يك ايستگاه مي توانست برنامه پخش كند و پخش همزمان توسط ايستگاهي ديگر باعث تداخلي نوميد كننده مي شد.