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Omar Gurrola

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Diseño de un Receptor Infrarrojo para Control Multimedia Omar Gurrola Protocolo del Proyecto ReX Dificultad: Bajo-Medio

Ciudad Juárez, Chihuahua Miércoles 11 de Agosto del 2010 Domingo 22 de Agosto del 2010


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Contenido

Antecedentes ........................................................................................................ 1 Planteamiento del Problema ................................................................................ 1 Justificación ........................................................................................................... 1 Objetivo General ................................................................................................... 2 Marco Teórico ....................................................................................................... 3 Radiación Infrarroja ............................................................................................ 3 Comunicación infrarroja ..................................................................................... 4 Universal Serial Bus............................................................................................. 4 Metodología .......................................................................................................... 6 Etapa de Diseño: ................................................................................................. 6 Etapa de Construcción: ....................................................................................... 9 Etapa de Pruebas: ............................................................................................. 10 Cronograma......................................................................................................... 13 Referencias .......................................................................................................... 14


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Antecedentes Desde la invención de las computadoras se busco la forma de brindar comodidad y facilidad al usuario permitiéndole utilizarla a distancia, lo cual llevo a crear varios dispositivos remotos, varios de ellos fueron los controles infrarrojos y otro que utilizan señales de radio frecuencia, en la actualidad se siguen utilizando los infrarrojos por ser más económicos y sencillos de fabricar. Algunos de estos tipos de dispositivos brindan un control total sobre la PC, desde entorno multimedia, ratón y teclado. Existen varios receptores comerciales que van desde $15.00 hasta los $80.00 dlls, al igual que varios proyectos que rondan por internet los cuales se pueden fabricar desde $10.00 dlls.

Planteamiento del Problema La mayoría de los receptores infrarrojos requieren de controladores especiales y programas genéricos de control para realizar muchas de las funciones básicas, aparte de ser necesario su pre configuración y de utilizar interfaces de computadoras que están quedando obsoletas como el puerto paralelo y serial.

Justificación Se busca desarrollar este modulo con funciones multimedia para facilitar el control a distancia de la computadora, utilizando un control infrarrojo universal. Además se busca poner en práctica los conocimientos adquiridos en arquitectura de software para sistemas embebidos, siendo este el proyecto #001.

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Objetivo General El desarrollo de este proyecto se centra en dise単ar y realizar un modulo receptor infrarrojo capaz de identificarse como un teclado ante la computadora utilizando la interface USB y que decodifique se単ales de un control remoto universal, las cuales ser叩n utilizadas por programas multimedia sin la necesidad de controladores especiales ni programas de control general. De igual forma debe ser capaz de poder visualizar se単ales infrarrojas para su estudio. Asimismo debe permitir actualizaciones del firmware por USB para futuras actualizaciones o correcciones.

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Marco Teórico Radiación Infrarroja La luz infrarroja (IR) es una radiación electromagnética, su nombre es de origen latín donde “infra” significa abajo, su traducción literal es abajo del rojo. El color rojo tiene la longitud de onda más grande de la luz visible (por lo tanto la frecuencia más baja). La IR tiene una longitud de onda entre 0.7 y 300 µm con una frecuencia entre 1 y 430 THz dejándola entre la luz visible por el humano y las ondas de microondas como se puede observar en la figura siguiente.

Figura del Espectro Electromagnético

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Comunicación infrarroja La comunicación infrarroja utiliza la luz IR para transferir datos. Se utiliza universalmente para manejar a distancia la televisión y para la transferencia de datos en impresoras, celulares, PDAs, PCs, cámaras digitales, equipamiento médico y dispositivos de almacenamiento. Es una alternativa a los discos y cables ya que es inalámbrica. Proporciona una forma rentable de comunicación entre aparatos electrónicos. La distancia de la comunicación IR es muy corta y en comparación a las tecnologías como Bluetooth y Wi-Fi, IR no puede atravesar paredes u otros objetos que obstruyan, por esa razón se dice que solo funciona con “visión directa”.

Universal Serial Bus El Universal Serial Bus (USB) fue original mente creado en 1995 por varias industrias lideres en el área. El objetivo principal de USB fue crear un bus de expansión el cual conectar dispositivos a la PC fuera tan fácil como conectar un teléfono a la línea telefónica. Los objetivos que se buscaron son: Plug & Play, una interface para muchas aplicaciones, expandible, veloz, bajo costo y que no requiera baterías o alimentación adicional. Los primeros dispositivos que surgieron con esta tecnología fueron ratones y teclados, en la actualidad es un estándar para conectar dispositivos personales como

iPods,

impresoras,

PDAs,

cámaras,

celulares,

dispositivos

de

almacenamiento, etc.

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Existen varias versiones y velocidades soportadas de USB, las cuales se muestran en la tabla siguiente. Versi贸n:

Low Speed (LS)

High Speed (HS)

Fast Speed (FS)

Super Speed (SS)

1.1

1.5 Mbps

12 Mbps

-

-

2.0

1.5 Mbps

12 Mbps

480 Mbps

-

3.0

1.5 Mbps

12 Mbps

480 Mbps

5 Gbps

Tabla de USB (versiones y velocidades)

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Metodología Objetivos Específicos, Metas, Acciones y Requerimientos Etapa de Diseño: 1. Realizar una tabla comparativa entre diferentes receptores infrarrojos 1.1 Investigar al menos 8 receptores para comparar en una tabla 08/25/10 1.1.1 Investigar en internet 4 receptores comerciales 1.1.1.1

Computadora personal con Internet y Word

1.1.1.2

Tiempo (4 horas)

1.1.2 Investigar en internet 4 receptores de proyectos personales 1.1.2.1

Computadora personal con Internet y Word

1.1.2.2

Tiempo (4 horas)

2. Realizar una investigación documental sobre USB e Infrarrojo 2.1 Investigar al menos 3 fuentes para USB y 3 de infrarrojo

08/30/10

2.1.1 Investigar en la biblioteca de la UACJ libros sobre USB 2.1.1.1

Credencial vigente de la UACJ

2.1.1.2

Tiempo (2 horas)

2.1.2 Investigar en Internet fuentes sobre USB e Infrarrojo 2.1.2.1

Computadora personal con Internet

2.1.2.2

Tiempo (10 horas)

3. Establecer los requerimientos de Hardware y Software 3.1 Establecer los requerimientos de Hardware y Software

09/01/10

3.1.1 Análisis de funciones del dispositivo 3.1.1.1

Tiempo (2 horas)

3.1.2 Análisis de requerimientos de Hardware 6


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3.1.2.1

Computadora personal con Internet

3.1.2.2

Tiempo (2 horas)

3.1.3 Análisis de requerimientos de Software 3.1.3.1

Computadora personal con Internet

3.1.3.2

Tiempo (2 horas)

4. Crear la topología del receptor 4.1 Crear un diagrama de bloque general del receptor

09/02/10

4.1.1 Generar el diagrama a bloque general 4.1.1.1

Computadora personal

4.1.1.2

Programa de diagramación

4.1.1.3

Tiempo (4 horas)

5. Diseño del Hardware 5.1 Diseño y desarrollo del Hardware

09/07/10

5.1.1 Análisis del Hardware necesario 5.1.1.1

Computadora personal con Internet

5.1.1.2

Tiempo (3 horas)

5.1.2 Crear un diagrama esquemático 5.1.2.1

Computadora personal

5.1.2.2

Programa para hacer el diagrama esquemático

5.1.2.3

Tiempo (8 horas)

6. Diseño del Software 6.1 Diseño y desarrollo del Software

10/14/10

6.1.1 Diseñar el diagrama de bloque y flujo general del software 6.1.1.1

Computadora personal

6.1.1.2

Programa para hacer los diagramas 7


Omar Gurrola 6.1.1.3

www.proprojects.wordpress.com Tiempo (6 horas)

6.1.2 Buscar un stack HID y programa para el bootloader 6.1.2.1

Computadora personal con Internet

6.1.2.2

Compilador del uC

6.1.2.3

Tiempo (20 horas)

6.1.3 Buscar un stack y programa para anĂĄlisis de seĂąales infrarrojas 6.1.3.1

Computadora personal con Internet

6.1.3.2

Compilador del uC

6.1.3.3

Tiempo (30 horas)

6.1.4 Buscar el stack del teclado USB HID 6.1.4.1

Computadora personal con Internet

6.1.4.2

Compilador del uC

6.1.4.3

Tiempo (20 horas)

6.1.5 Crear el stack para infrarrojo en base al protocolo del control 6.1.5.1

Computadora personal con Internet

6.1.5.2

Compilador del uC

6.1.5.3

Tiempo (10 horas)

6.1.6 Realizar el programa principal 6.1.6.1

Computadora personal con Internet

6.1.6.2

Compilador del uC

6.1.6.3

Tiempo (10 horas)

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Etapa de Construcci贸n: 7. Obtener material, equipo y herramienta necesaria 7.1 Listar y localizar material, equipo y herramienta necesaria

10/18/10

7.1.1 Realizar una lista de material, equipo y herramienta 7.1.1.1

Computadora personal

7.1.1.2

Tiempo (2 horas)

7.1.2 Buscar en Internet los componentes 7.1.2.1

Computadora personal con Internet

7.1.2.2

Tiempo (4 horas)

7.1.3 Localizar equipo y herramienta 7.1.3.1

Tiempo (3 horas)

8. Armar y programar prototipo del receptor 8.1 Armar y programar prototipo

10/21/10

8.1.1 Armar el prototipo en el Protoboard 8.1.1.1

Protoboard

8.1.1.2

Cable para conexiones

8.1.1.3

Herramienta (Pinzas de corte y de garza)

8.1.1.4

Tiempo (4 horas)

8.1.2 Programar el uC con el bootloader 8.1.2.1

Computadora personal

8.1.2.2

El programador del uC y su software

8.1.2.3

Tiempo (4 horas)

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Etapa de Pruebas: 9. Realizar pruebas al prototipo 9.1 Realizar pruebas al prototipo

12/04/10

9.1.1 Pruebas con el stack del bootloader 9.1.1.1

Computadora personal

9.1.1.2

El software del bootloader para la PC

9.1.1.3

Tiempo (10 horas)

9.1.2 Pruebas con el stack analizador de señales infrarrojas 9.1.2.1

Computadora personal

9.1.2.2

Software para análisis de señales infrarrojas de la PC

9.1.2.3

Tiempo (20 horas)

9.1.3 Pruebas de comunicación y función con el stack del teclado HID 9.1.3.1

Computadora personal

9.1.3.2

Tiempo (30 horas)

9.1.4 Pruebas de comunicación con el stack decodificador de infrarrojo 9.1.4.1

Computadora personal

9.1.4.2

Control remoto

9.1.4.3

Programa para análisis de señales infrarrojas

9.1.4.4

Tiempo (20 horas)

9.1.5 Pruebas generales de todo el sistema 9.1.5.1

Computadora personal

9.1.5.2

Tiempo (20 horas)

9.1.6 Pruebas eléctricas de todo el sistema 9.1.6.1

Multimetro y Osciloscopio

9.1.6.2

Tiempo (15 horas) 10


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10.Corrección y ajustes al diseño 10.1 Realizar las correcciones y ajustes al prototipo

12/09/10

10.1.1Realizar correcciones de hardware y corregir el esquemático 10.1.1.1 Tiempo (4 horas) 10.1.2Realizar correcciones de software y corregir los diagramas 10.1.2.1 Tiempo (8 horas) 11.Diseño del PCB final y el BOM 11.1 Diseñar el esquema del PCB final y el BOM

12/14/10

11.1.1Realizar el PCB con el programa de diseño 11.1.1.1 Computadora personal 11.1.1.2 Programa de diseño para PCB 11.1.1.3 Tiempo (8 horas) 11.1.2Realizar la tabla con los componentes y precios 11.1.2.1 Computadora personal con Internet 11.1.2.2 Tiempo (3 horas) 12.Plasmar las especificaciones del sistema 12.1 Plasmar las especificaciones del sistema

en tablas

12/18/00

12.1.1Especificaciones eléctricas 12.1.1.1 Tiempo (4 horas) 12.1.2Especificaciones de software 12.1.2.1 Tiempo (4 horas) 12.1.3Especificaciones del control transmisor 12.1.3.1 Tiempo (2 horas) 12.1.4Especificaciones generales del sistema 12.1.4.1 Tiempo (4 horas) 11


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13.Terminar documentaci贸n 13.1 Finalizar documento

12/25/10

13.1.1Analizar y escribir las conclusiones 13.1.1.1 Computadora personal 13.1.1.2 Tiempo (4 horas) 13.1.2Formato, ortograf铆a y detalles finales 13.1.2.1 Computadora personal 13.1.2.2 Tiempo (14 horas)

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Cronograma

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Referencias  Wiki, Infrared, Agosto 2010, Agosto 2010 o http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared  Paz Digital, Electromagnetismo, Julio 2008, Agosto 2010 o http://paz-digital.org/new/content/view/7974/26/  Microsoft Corporation, Comunicación por infrarrojos, Agosto 2010 o http://technet.microsoft.com/es-es/library/cc737808%28WS.10%29.aspx  Wiki, Infrared Data Association, Mayo 2010, Agosto 2010 o http://es.wikipedia.org/wiki/IrDA#Aplicaciones  Bradley Mitchell, infrared, Agosto 2010 o http://compnetworking.about.com/od/homenetworking/g/bldef_infrared.h tm  USB.org, A Technical Introduction to USB 2.0, Agosto 2010 o http://www.usb.org/developers/usb20/developers/whitepapers/usb_20g.p df  Microchip, USB Overview, Agosto 2010 o http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/General%20USB%20v er%201.1.pdf  USB.org, SuperSpeed USB from the USB-IF, Agosto 2010 o http://www.usb.org/developers/ssusb

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