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Controle a Distância com 8051



Usando o Módulo RF.

8051 Modulo RF
Aqui vou explicar como usar o 8051 para se comunicar com dispositos externos através de Módulos de RF, mas as explicações são válidas para qualquer família de uC.

Este artigo destina-se aos projetos onde se quer acionamentos remotos de dispositivos microcontrolados. Situações comuns quando a unidade de controle precisa estar distante da unidade controlada.

Vamos primeiramente falar dos módulos de RF.
Tratam-se de módulos pré-fabricados que operam em frequencias de rádio pré-determinadas e são muito encontrados em controles remotos de garagens, portões, e alguns brinquedos, e os mais comuns conseguem alcançar por volta de 100m em campo aberto.
Estes módulos são vendidos em pares, com um Transmissor (TX) e um Receptor (RX), e os aspectos mais comuns são os vistos abaixo. Eles são também conhecidos como Módulos ASK.

Modulo RF com 8051 Modulo RF com 8051
Modulo RF com 8051 Modulo RF com 8051


Note que em cada par se vê:

  • uma unidade maior: o Receptor
  • Uma unidade menor: o Transmissor

    As unidades de cada par operam sempre na mesma frequencia, e as mais usuais são 433MHz e 315MHz. Note que tanto o módulo transmissor quanto o módulo receptor devem operar na mesma frequência para que seu projeto funcione corretamente!

    Não existe uma pinagem padrão para este módulos, portanto,o é importante identificar cada terminal nos módulos que você adquirir.
    A maioria vem com os terminais identificados na própria placa, e se as placas que você adquirir não contar com esta facilidade, é importante ter em mãos o datasheet antes de ligá-las.
    Via de regra, as placas (tanto a RX quanto a TX) devem ter os terminais:

  • VCC : Positivo da Alimentação - normalmente 5VCC
  • GND : Negativo da Alimentação
  • DATA: Entrada / Saída das informações transmitidas
  • ANT: Antena

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    HT12-D DIP (5 peças por lote)

    HT12-E DIP (10 peças por lote)



    ANTENAS.

    Para os módulos de RF deste artigo, os tamanhos de antenas recomendados são 17,2cm ou 34,5cm. E esta antena pode ser um fio fino (rígido).
    Você poderá perceber que há casos onde a antena pode ser omitida, principalmente no transmissor. Mas, vale lembrar que o uso da antena aumenta significativamente o alcance da transmissão.

    Codificadores e Decodificadores


    Entre o módulo de RF e nosso microcontrolador é preciso um componente capaz de codificar e decodificar os sinais que serão enviados via Radio Frequencia.
    Para este fim usamos o par de circuitos integrados HT12E e HT12D da Holtek.
    Destro Modulo RF

    Trata-se de um par de codificador e decodificador com frequencia ajustada através de um simples resistor, e que você poderá notar, se trata de uma "mão na roda" para quem projeta dispositivos que usam módulos de RF.

    Suas caracteristicas mais notáveis:

  • Fácil de ajustar: Basta 1 resistor.
  • Porta de dados com 4 Bits: Transmite até 16 tipos de comandos por vez.
  • 8 Bits de endereçamento: 256 combinações de endereços.

    Talvez algumas desta vantagens não estejam muito claras ainda, mas você vai descobrir como elas podem ser úteis em seus projetos.

    Porta de dados com 4 Bits

    Vamos imaginar algo bem simples para demonstrar a utilidade da Porta de Dados do HT12D/E
    Destro II Exemplo RF


    De um lado temos um transmissor com um teclado numérico, e do outro um receptor com 16 Leds.
    Imagine que digitamos no teclado qualquer número entre 0 e 16, pressionamos a tecla "#" para confirmar e no receptor acende o led correspondente.
    Isto é perfeitamente possível com a porta de 4 Bits do par HT12D/E.

    Como?


    Examine a pinagem do HT12D e HT12E na imagem acima.
    Os pinos 10, 11, 12 e 13 de ambos são as portas de dados.
    Os sinais que aplicarmos na porta do HT12E serão recebidos no HT12D, e como temos 4 pinos, temos ao todo 16 combinações possíveis.
    Basta então ligar estes pinos ao nosso microcontrolador para decidirmos livremente o que transmitir.

    Particularidades

    A Porta de dados do HT12E se ativa com sinal negativo e desativa em aberto. No entanto, um microcontrolador é incapaz de "enviar sinal aberto".
    Para resolver esta questão o modo mais simples é o uso de diodos de uso geral, como o 1N4148, conectados como se vê abaixo.



    Alguns projetistas dispensam os diodos pois a entrada de dados do HT12E possui resistores pull-ups internos, mas recomendo testes com os diodos se por alguma razão os sinais enviados de modo direto cuasarem algum conflito.

    No HT12D este arranjo é desnecessário. Basta conectar as saídas diretamente ao 8051. As saídas de dados são de modo latch, ou seja, os dados recebidos se mantém ativos até que se recebam novos dados. Pense nisso em seus projetos.


    Endereçamento de 8 bits

    A porta de endereçamento define a paridade entre O HT12E e o HT12D e ela fica entre os pinos 1 a 8 de ambos CI's.



    Temos nesta porta 8 pinos. E a combinação usada no HT12D deve ser exatamente a mesma no HT12E para que haja comunicação.
    Ou seja, se setarmos os pinos A0 e A2 no HT12E, estes devem estar setados também no HT12D para que eles "conversem entre si".
    Você pode setar cada pino com uma ligação ao negativo ou os mantendo em aberto, e você pode escolher todas as combinações possíveis.

    Este recurso parece se limitar à segurança, mas como veremos agora, com ele podemos tornar nossos projetos muito mais dinâmicos e sofisticados.

    Vamos imaginar o exemplo da imagem abaixo



    temos um transmissor e 4 receptores diferentes.
    O endereçamento do transmissor (HT12E) é definido pelo microcontrolador 8051, e cada receptor (4 X HT12D) tem um endereço diferente, definido na placa de circuito impresso.

    Nem é preciso muito para perceber que podemos nos comunicar individualmente com cada um dos 4 receptores facilmente. Basta mudar o endereçamento no HT12E (no transmissor) para se comunicar com cada um dos receptores.
    Importante! No exemplo acima nos comunicamos com 4 dispositivos diferentes, mas se você notar, a porta de endereçamento do HT12E nos permite ter até 256 dispositivos atendidos pelo mesmo transmissor.

    Exatamente como vimos na Porta de Dados, a Porta de Endereçamento também exige sinal negativo ou aberto. E usamos o mesmo recurso com os diodos para ter os sinais de modo apropriado entre o 8051 e o HT12E.



    TE - Transmisson Enable (HT12E)

    Um sinal negativo neste pino autoriza o HT12E a enviar os dados presentes na Porta de Dados.

    VT - Valid Transmission (HT12D)

    Um sinal positivo é apresentado neste pino tão logo uma transmissão válida seja recebida.
    Um uso inteligente deste pino é conectá-lo à uma interrupçãop do 8051. Deste modo, assim que uma transmissão é recebida, a interrupção leva o programa a ler a posta onde estão os dados recebidos pelo HT12D.

    Frequencia de trabalho

    O HT12E e HT12D tem sua frequencia de trabalho definida pela tensão que operam (entre 2,4VCC e 12VCC) e um resistor.
    Como o 8051 opera com 5VCC, o resistor de operação de ambos os CI's pode ser estabelecido sem cálculos.
  • HT12D: 33K
  • HT12E: 750K

    Montagens


    Abaixo temos as montagens padrões do HT12D/E com os modulos de RF.

    Note que o endereçamento é 255 (todos os pinos em nivel 0) e que os dados e transmissão são manuais.
    A saída dos dados recebidos está em aberto, ou seja, pode-se testar com leds por exemplo.
    O capacitor de 0.01uf (10nF) serve apenas para filtrar eventuais ripples da alimentação.
    A pinagem adotada nos módulos é apenas referencial. Use a pinagem específica dos módulos que você adquirir.

    Receptor (RX)



    Transmissor (TX)



    Exemplos Práticos



    1. Transmissor com endereço fixo.
    8051 RF Module
    Clique para ampliar


    Neste exemplo de transmissor o endereçamento é fixo. Note que todos os terminais de endereçamento estão em nivel 0. Deste modo, o endereçamento do receptor deve estar setado do mesmo modo.
    Note que dispensamos o uso dos diodos na porta de dados do HT12E. Considere usá-los se encontrar problemas na transmissão.

    O programa do 8051 deve ter esta rotina para transmitir:

    1. Definir os sinais a transmitir nos pinos P0.0, P0.1, P0.2 E P0.3;
    2. Em seguida, enviar um pulso momentâneo ao pino P2.0.


    2. Receptor com endereço fixo.
    8051 RF Module
    Clique para ampliar


    Este recetor está com endereçamento setado para operar com o transmissor citado acima.
    O detalhe importante está no uso do terminal VT (Valid Transmission) do HT12D para sinalizar uma interrupção no 8051.

    O programa do 8051 deve ter esta rotina para receber:

    1. Habilitar a interrupção INT0;
    2. Quando um sinal for percebido na interrupção, examine os sinais nos pinos P0.0, P0.1, P0.2 E P0.3;


    Conclusão


    Como vimos, o uso do par HT12D e HT12E com o 8051 é extremamente simples, e podemos com eles ter comunicações com até 256 dispositivos diferentes, enviando até 16 informações diferentes para cada receptor.
    Faça seus testes e aproveite da imaginação.

    E, se você ainda não domina o mundo dos microcontroladores, clique aqui para começar!

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