Escuela Politécnica Nacional Facultad De Ingeniería
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA CONTROL REMOTO PARA PC Tesis previa a la obtención del Título de Ingeniero en Electrónica v Telecomunicaciones JUAN MANUEL REAL PAREDES Quito, agosto de 1999 DEDICATORIA A Dios, Gracias por darme la preciosa familia que tengo. A mis queridos Padres, nada será suficiente para expresarles mi amor y gratitud. Ustedes día a día estimulan mi superación. Certifico que la presente tesis ha sido realizada en su totalidad por Sr. Juan Manuel Real P. Ing. Alüánso Espinosa R. DIRECTOR DE TESIS AGRADECIMIENTO Para la Escuela Politécnica Nacional dejo constancia de mi gratitud imperecedera, porque en sus aulas se forjaron mis ideales de lucha, superación y de (rabajo. Para el Ing. Alfonso Espinosa, director de ésta tesis un profundo agradecimiento por sus N consejos y su apoyo siempre positivo; al igual que a todos los profesores de ésta universidad que me prestaron su valiosa colaboración tanto en mi formación, cuanto para llevar a feliz termino ésta tesis, síntesis de una constante investigación científica. También expreso mi gratitud a mis compañeros y amigos que siempre fueron solídanos a lo largo de mi vida estudiantil El autor CONTENIDO INTRODUCCIÓN 1 L COMUNICACIONES INFRARROJAS DE BAJA VELOCIDAD 4 1.1 Lias comunicaciones ópticas 4 1.1.a El medio de propagación 5 l.l.b El espectro de luz y el espectro infrarrojo 6 1.2 Elementos del sistema de comunicación en controles remotos de baja velocidad 7 1.2.a Características de los emisores 8 1.2.b Características de los receptores 10 1.3 Controles remotos infrarrojos, 12 1.4 Estándares usados por controles remotos infrarrojos de baja velocidad 14 1.4.a Comparación entre los diferentes estándares 15 1.4.b Estándar RC5 16 II. SUBSISTEMA DEINTERFAZDE TECLADO DEL COMPUTADOR PERSONAL 21 2.1 El teclado 22 2.1.a Adquisición de las teclas pulsadas 22 2.1.b Codificación de las teclas 24 2.2 Interfaz del teclado 26 2.2.a Transmisión de los códigos 28 ///. INTERFAZ DE RATÓN DEL COMPUTADOR 34 3.1 Mouse serial y Microsoft serial mouse 36 3.2 Sistema PS/2 mouse 39 IV. DISEÑO DEL EQUIPO 42 4.1 Diseño del control remoto de teclado 43 4.1.a Descripción del circuito de control 45 4.1.b Formato de trama usado 46 4.1.cMicrocontroJador y programa usado 50 4.2 Diseño del control remoto de ratón 63 4.2.a Descripción del circuito de control 63 4.2.b Programa usado 65 4.3 Diseño del receptor 70 4.3.a Recepción de tramas infrarrojas 70 4.3.b Simulación de la comunicación bidireccional con el ¡nterfaz de teclado 3' arranque 71 4.3.C Envío de datos al interfaz de ratón y arranque 72 4.3.d Encendido y apagado del equipo 73 4.3.e Circuito de control usado 75 4.3JT Programa usado 77 4.4 Consideraciones sobre alimentación y consumo de energía de los equipos remotos 92 4.5 Tramas generadas en los equipos y alcance efectivo del sistema de control remoto 94 4. 6 Construcción del equipo y costos 104 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 108 BIBLIOGRAFÍA 110 ANEXOS A. Manual de usuario B. Códigos Phillips C. Códigos de rastreo para un teclado MFIE operando en el modo 2 D. Set de instrucciones del PIC 16f84 E. Programas usados F. Hoja de datos de Baterías Alcalinas AA INTRODUCCIÓN La tecnología al servicio del hombre tiene entre sus misiones principales ayudarle a realizar sus tareas en forma más rápida, eficiente, fácil y cómoda, ofreciéndole todas las ayudas posibles. Se ha creado numerosos y complejos productos que requieren un proceso inteligente y funcionan en base a procesadores o microcontroladores, "no es aventurado pronosticar que en el siglo XXI habrá pocos elementos que carezcan de un microcontrofador" 1. Esto ha facilitado que tengamos gran variedad de equipos controlados, mediante "controles remotos" que son hoy totalmente comunes y que están expandiendo su uso a más aplicaciones. Es también indudable que la presencia de computadores personales en hogares y oficinas, que duplican su capacidad a velocidades vertiginosas, facilita la extensa tarea en las diversas actividades que realiza el ser humano. Se ha introducido'tanto el uso de computadores, que los hay ahora en actividades en las que ni remotamente antes se hubiese pensado sería necesario ira computador. Su forma ha variado y seguirá evolucionando mucho más aún. Las tendencias actuales son facilitar el uso del mismo al máximo, hacerlo más amigable, para que más personas puedan manejar un computador, aprovechando todas sus facilidades y las autopistas de información a las que puede acceder. Al operar un computador es necesario tener los medios para introducir información en el mismo. El teclado y actualmente el ratón son por excelencia los mecanismos primarios para introducir información al computador, operarlo y hacer que éste siga su proceso y envíe posteriormente dicha información hacia un dispositivo de salida de información como el monitor, la impresora, etc. Por tanto, es necesario comprender el funcionamiento de estos elementos: ratón y teclado, para posteriormente crear un interfaz que permita operar estos dispositivos en forma remota. En cuanto al interfaz, el de mayor uso es uno de tipo inalámbrico, por la libertad y comodidad que brinda el operar cualquier equipo de esta manera. El alcance efectivo en distancia que se necesita para la operación de un computador es corto, en el orden de las unidades de metros. Lo más usado para sistemas de control remoto en cortas distancias son las comunicaciones ópticas, por ser un sistema económico del que se tiene mucha información, tiene bajo consumo de energía, es óptimo para usarse con pilas, un alcance de distancia efectivo apropiado para la aplicación y permite velocidades de transporte de información digital suficientes. Es además bastante inmune a interferencias y al ruido, y existe hardware estándar, ya que los controles remotos comerciales son hoy muy comunes. 1 Ángulo, 1997, pág. 1. La meta que persigue está tesis es precisamente facilitar el manejo del computador personal, convirtiéndolo en un equipo que pueda operarse de forma remota de manera natural, siendo transparente, incluso en su instalación a cualquier usuario. El equipo a diseñarse será un "Control Remoto de PC" y cumplirá con las siguientes características: Ser totalmente amigable, para que pueda ser usado por cualquier usuario. Ser manejado de forma remota desde su encendido hasta su apagado cerrando los programas de software apropiadamente. El control remoto debe tener una distancia razonable de operación (usando luz infrarroja). El equipo remoto será estándar, fácil de instalar y compatible con los sistemas de controles remotos universales. Permitir conectarse al Internet usando un módem telefónico. Tener dimensiones adecuadas para poder ser colocado en cualquier lugar cercano al computador. Aprovechar todas las facultades actuales del PC y del Internet En la presente tesis se diseña un prototipo práctico, fácil de implementar y operar, que siga las tendencias actuales como son: el bajo consumo de energía, usar equipo con la máxima integración posible, y bajo costo. Se espera también colaborar con futuras tesis, pues las aplicaciones que pueden tener los sistemas de control remoto son infinitas y únicamente limitadas por la imaginación. Los tres primeros capítulos examinan todo lo necesario para comprender el funcionamiento normal de los sistemas de control remoto, el interfaz de teclado y el interfaz jde ratón. El cuarto capitulo explica el diseño del equipo. Finalmente, en la realización de esta tesis se ha buscado una relación entre el rendimiento técnico del equipo y su costo. Es misión de la Universidad colaborar con el país desarrollando equipos localmente; el Ecuador debe necesariamente realizar adaptaciones tecnológicas, usando equipo de punta, persiguiendo las tendencias y creando prototipos que se puedan implementar de acuerdo a nuestra realidad. Caminando con pasos pequeños pero seguros se puede llegar muy lejos; la meta del ingeniero es ser imaginativo en la creación de dispositivos que faciliten las labores cotidianas de todo ser humano. La presente tesis, espera fervorosamente cumplir estas expectativas. Adicionalmente, el equipo diseñado será utilizado, por una tesista en la Facultad de Ingeniería de Sistemas, para la elaboración de un t£Navegador dedicado al Internet ". Este es un equipo de uso especifico, similar a un VHS operado por control remoto, permitirá al usuario conectarse al Internet mediante i:n módem, aprovechando todos sus recursos y usando un monitor de televisión común. Esto requerirá en esencia la creación de una plataforma de software especial, sumamente fácil de operar, que emplee un navegador de Internet comercial y un procesador con los puertos y dispositivos de entrada y salida necesarios. CAPITULO I. COMUNICACIONES INFRARROJAS DE BAJA VELOCIDAD Desde hace aproximadamente dos décadas es común tener equipos domésticos muy comerciales, operados por control remoto. Este tipo de control facilita su operación, mejora la calidad del sistema y da mayor comodidad a su manejo. La presente tesis persigue implemento un sistema de control remoto con similares características, por esto el presente capitulo explica los conceptos básicos necesarios para poder diseñar un sistema de comunicaciones infrarrojas de baja velocidad. 1.1 LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS La comunicación es la transferencia de información desde un punto en espacio y tiempo a otro punto en espacio y tiempo. Todo sistema de comunicación comprende tres aspectos: Transmisión Recepción Procesamiento de la Información. La información puede ser analógica o digital. Esta información debe convertirse en una forma de energía electromagnética antes de poder propagarse en un sistema de comunicaciones. La Figura 1.1 representa una forma de comunicación unidireccional (comunicación simplex). Si la comunicación es en los dos sentidos se requiere duplicar los equipos a cada lado. Sistema de comunicaciones unidireccional Información de la Fuente Destino Estación A Estación B Medio de Transmisión Fig, 1.1 En el caso de la comunicación óptica la información viajará en forma de una señal luminosa, a través del medio de comunicación.