Universidad Centroamericana José Simeón Cañas

Facultad de ingeniería y arquitecturaDepartamento de electrónica e informática

Electrónica Digital

Proyecto:Trasmisión inalámbrica de datos

Catedrático:Ing. Jonathan Josué Gámez

Estudiantes:Américo Alexander Hernández Gómez 00119010Alan Christopher Cornejo Guzmán 00048411

Antiguo Cuscatlán, Lunes 25 de noviembre del 2013

I. Objetivo del proyecto.El proyectos consiste en el envió de bit de información de una computadora a otra a través del puerto db9 del pc y como medio, el vacío. Esto se hará haciendo uso de un trasmisor RWS-371-6_433.92MHz y un receptor TWS-BS-3_433.92MHz como lo muestra la figura 1.

Figura1. Esquema general del proyecto

II. Metodología del proyecto:La metodología utilizada para el desarrollo del proyecto fue: primero la investigación teórica, segundo la simulación en software Isis Proteus y tercero toma de medidas en el laboratorio.

III. Planteamiento del problema:El objetivo era simple, trasmitir información de forma inalámbrica de una pc a otra pc. Para hacer esto se investigó como trabaja el puerto rs232. de la PC, el cual es un puerto serial que recibe y envía información a través de un software determinado, para nuestro caso usamos el que por defecto vienen en las computadores, y es el hyperterminal. La configuración de los pines es la siguiente:

Figura2. Asignación de pin en conector db9

Los pines fueron conectados de la manera siguiente:

Figura3.conexion física de los pines

Esto se hizo para configurar el puerto de manera que en todo momento pueda, enviar y recibir datos. En la figura siguiente se manda el dato binario 01011001, que corresponde a apretar la tecla “Y”.

Figura4. Codificación de información en señales de voltaje.

Es importante tener en cuenta que en el protocolo RS232 utiliza lógica negativa, un nivel alto (1) es de -3V a -15 voltios, y un nivel bajo (0) es de +3V a +15 voltios. Usualmente los valores son +/-12 voltios.

Al configurar el puerto a una velocidad de 1200 bit/s, 8 bit de datos, 1 bit de parada, ningún bit de paridad y con el control de flujo a través del hardware. Y apretar la tecla “s” Se obtuvo la siguiente señal:

Figura5. Señal salida del puerto rs232

La cual corresponde al binario en 010000110 donde se evidencia dos cosas: la primera que los bits de parada y inicio son de valor 0, y no de valor uno como en el teórico, la segunda que primero se mandan los bits menos significativos.

Este resultado fue el se esperaba, y a la vez mostró el primer problema, que era que los niveles no estaban en un estándar TTL, sino en protocolo rs232, lo cual era necesario, ya que el trasmisor y el receptor trabajan con niveles TTL. Esto se soluciono usando un MAX232N, es cual es un conversor de niveles rs232 a niveles TTL. La forma de conectar el MAX232N es la siguiente:

Figura6. Diagrama de conexión del MAX232

Al medir la señal en el circuito se obtuvo:

Figura7. Señal de salida del MAX232 y señal de salida serial db9, respectivamente.

Habiendo resuelto este inconveniente se armó el circuito y se probó en el laboratorio.

Figura8. Diagrama del circuito utilizado para prueba de trasmisión.

IV. DISCUSIÓN Y RESULTADOSSe Obtuvieron los siguientes resultados:

Figura9. Señal de ruido que llega al receptor.

Figura10. Caracteres recibidos cuando no se trasmiten datos y se recibe ruido.

Entonces se detectó el segundo problema, el cual era que cuando el trasmisor no enviaba ningún dato, la línea de salida del trasmisor enviaba un nivel lógico alto y el receptor lo que recibía era ruido.Esto se solucionó codificando la señal a través del código Manchester (también conocida como la fase de codificación , o PE ) es un código de línea en el que la codificación de cada uno de los datos de bits tiene

al menos una transición y ocupa el mismo tiempo. Por lo tanto, no tiene ningún componente DC, y tiene auto-sincronización , lo que significa que puede ser fácilmente acoplado, y que una señal de reloj puede ser recuperado de los datos codificados. Para codificar se utilizan los siguiente pasos transición en mitad del intervalo de duración del bit, transición Bajo a Alto representa “1”, transición Alto a Bajo representa “0”. Con el código Manchester la señal de salida teórica resultó de la siguiente manera:

Figura11. la señal azul es la salida del max232N cuando se envía un carácter, la señal roja: señal de reloj, señal rosa: señal codificada en Manchester.

Para la codificación Manchester se hace la tabla de verdad en base figura 7:

CLK DATA Y0 0 10 1 01 0 01 1 1

Figura12. Tabla de verdad para compuerta Xnor.

Por tanto para codificar en código Manchester se utiliza una compuerta X-NOR, con dos entradas, una la señal de reloj y la otra la señal a codificar. Cabe mencionar que las señales a codificar y la señal de reloj deben estar sincronizadas, si no se dan los siguientes problemas:

Figura13. Señal azul: señal a codificar, señal roja: reloj, señal rosa: codificación desincronizada, señal lila: codificación Manchester sincronizada con registro.

En la figura13 se aprecian las grandes diferencias entre la señal codificada correctamente y la que no se codificó correctamente. Para sincronizar se utilizó un registro SISO, el 74LS166. Configurado para tener entrada serial.

Figura14. Configuración del 74LS166

Al simular se obtuvo:

Figura 15. Simulación del circuito de trasmisión de datos sincronizado, con; azul: señal de reloj, fucsia: señal a codificar, verde: señal codificada con código Manchester

Y la señal medida en el laboratorio fue la siguiente:

Figura 16. Señal con entrada serial utilizando registro SISO, 74LS166. Siendo señal a codificar y la señal codificada en Manchester respectivamente.

El circuito codificador simulado es el siguiente:

Figura17. Circuito codificador /trasmisor sincronizado.

Para el circuito receptor, se buscó sincronizar la señal de reloj con la señal codificada que venía del receptor, el circuito es el siguiente:

Figura 18. Decodificador de señal

Un diagrama de la señal a través de los diferentes dispositivos permitirá interpretar cómo funciona:

Figura19. Señal rosa; señal a decodificar desincronizada, señal verde; señal de reloj 2400 Hz, roja; señal a decodificar sincronizada, señal azul; señal de reloj a 1200 Hz señal negra; señal decodificada

El único problema en el circuito receptor es que hay que sincronizar las señales de reloj (CLK 2) y la señal de receptor Rx. Esto para poder ser decodificada. Para resolver este problema se generó una señal de reloj (CLK 2) con una frecuencia 2400 Hz. Esto para poder muestrear la señal Rx, en medio de cada bit de información. Usando el FF JK 74L76 como FF tipo D. obteniendo así la señal roja. Al hacer esto se genera el problema de que la señal ahora sincronizada CLK 2, tenía 2400 Hz y para el bloque de decodificación (X-NOR) se necesitaba CLK sincronizado con una frecuencia de 1200 Hz. Que es la velocidad de trasmisión y codificación. Esto se solucionó configurando un FF JK como divisor de frecuencia. Para así obtener CLK 2 a 1200 Hz sincronizado, señal azul. Al ingresar la señal sincronizada y reloj a 1200 Hz en una X-NOR se obtenía la señal decodificada.Al simular en Proteus se obtuvieron:

Figura 20. Señal amarilla: señal trasmitida; señal roja: codificada; señal azul: CLK 2, señal verde: señal decodificada.

Al simular en el laboratorio:

Figura 12. CLK a 1200 Hz y CLK a 2400 Hz sincronizado.

Figura 21. CLK a 1200 Hz y señal sincronizado.

Lo único que faltaba era convertir los niveles TTL a Rs232. Lo cual se hiso con el MAX232N. Se armó el circuito y se tomaron datos del laboratorio:

Figura22. Señal de salida del MAX232

Esto mostro un problema no evidenciado en la simulación, y era que los niveles de salida cambiaban periódicamente, cuando tendría que recibir -12 V cuando no se trasmiten datos y cuando se trasmiten los que se mostraron en la figura4.

Al hacer pruebas en el simulador para saber por que la simulación funcionaba y el circuito real no, se demostró que era porque cuando los CLK se alejaban del valor exacto, la salida empezaba a oscilar.

Lo cual se muestra en las siguientes figuras:

Figura23. Oscilador trasmisor a 1.199 K

Figura 24. Oscilador trasmisor a 1.197 K

Lo cual demostró que entre más alejado este de 1.200K mas oscilara la salida. Y lo mismo se aplica para el receptor.

V. CONCLUSIONES

Se logró el objetivo principal del proyecto, el cual fue la transmisión inalámbrica de datos a partir de un dispositivo transmisor y receptor mediante la configuración adecuada de un circuito que fuera capaz de dicho propósito, al mismo tiempo fue posible concluir a través de las simulaciones que el dispositivo configurado funciona de una manera adecuada.

No resulta eficiente utilizar el circuito para un propósito más útil que no sea el de la simple transmisión y recepción de alguna señal, esto debido a los problemas físicos que en las simulaciones no se toman en cuenta pero que en la realidad afectan violentamente los resultados esperados, donde incluso se reciben datos que en ningún momento se han enviado.

Los problemas de ruido fueron solucionados en el circuito, pero la causa de recepción errónea de datos fue debido a la desincronización periódica que sufren las señales de reloj a causa de los instrumentos utilizados, no se cuenta con una precisión mayor lo cual interrumpe todo propósito más sólido que se pudiera tener para el circuito.

Se demostró que incluso un cambio de frecuencia de magnitud mínima fuera del valor establecido en las simulaciones distorsiona todo el proceso de codificación y decodificación del circuito, esto se aprecia en figura23, figura24.

Referencias:

[1] (2013) Sitio de Radio electronics, telecom and networks [en línea]. Disponible: http://www.radio-electronics.com/info/telecommunications_networks/rs232/serial-data-cables.php

[2](2013) sitio de profesores [en línea]. Disponble: http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica /ElectronicaAplicadaIII/Aplicada/Cap10Transmisores.pdf

[3]Sitio de Universidad de Vigo, [en línea]. Disponible: http://www-gris.det.uvigo.es/wiki/pub/Main/ PracticasFT/puerto-serie.pdf

[4]Sitio de Universidad de León, [en línea]. Disponible: http://glossarium.bitrum.unileon.es/Home/codificador-y-decodificador

[5](2013) FIME, redes de comunicaciones, [en línea]. Disponible: http://docente.ucol.mx/al000408/public_html/CODIGO%20MANCHESTER.html