RU2787304C1 - Microcontroller stand for studying and researching algorithms for data transmission from wireless sensors - Google Patents
Microcontroller stand for studying and researching algorithms for data transmission from wireless sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787304C1 RU2787304C1 RU2022110389A RU2022110389A RU2787304C1 RU 2787304 C1 RU2787304 C1 RU 2787304C1 RU 2022110389 A RU2022110389 A RU 2022110389A RU 2022110389 A RU2022110389 A RU 2022110389A RU 2787304 C1 RU2787304 C1 RU 2787304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mcu
- outputs
- radio
- microcontroller
- algorithms
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract description 7
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 108060000203 dacZ Proteins 0.000 claims description 4
- 108060002264 disA Proteins 0.000 claims description 4
- 230000000051 modifying Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 229910004682 ON-OFF Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение относится к области электротехники, цифровой электроники и радиотехники и может быть использовано для проведения учебных лабораторных работ и научных исследований в указанной области. The invention relates to the field of electrical engineering, digital electronics and radio engineering and can be used for educational laboratory work and scientific research in this area.
Современные беспроводные датчики наделены функциями высококачественных встраиваемых вычислительных систем, в т.ч. и функциями обмена информацией по радиоканалам с удаленными микропроцессорными системами контроля и управления. Разработка и совершенствование беспроводных датчиков невозможны без изучения и исследования алгоритмов их работы, в т.ч. и алгоритмов работы средств обмена данными по радиоканалам ISM диапазонов. Modern wireless sensors are endowed with the functions of high-quality embedded computing systems, incl. and functions of information exchange via radio channels with remote microprocessor control and management systems. The development and improvement of wireless sensors is impossible without studying and researching the algorithms for their operation, incl. and algorithms for the operation of means of data exchange over ISM radio channels.
Уровень техникиState of the art
Известен стенд для изучения микроконтроллерных систем управления, содержащий плату контроллера, на которой установлен микроконтроллер, постоянное и оперативное запоминающие устройства, преобразователь интерфейса передачи данных, а также группу интерфейсных устройств, состоящую из блока клавиатуры и блока индикации, связанных с определенными выводами микроконтроллера. По сети внешнего информационного обмена осуществляется связь микроконтроллера с компьютером, на котором подготавливается и с которого загружается отлаживаемая программа для микроконтроллера. (Лукичев А.Н. Расширение возможностей лабораторного комплекса SDK-1.1 // Научно-технический вестник СПбГИТМО (ТУ). Выпуск 10. Информация и управление в технических системах. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2003. С. 86-90.). A stand is known for studying microcontroller control systems, containing a controller board on which a microcontroller is installed, permanent and random access memory, a data transfer interface converter, as well as a group of interface devices consisting of a keyboard unit and a display unit associated with certain microcontroller outputs. Through the network of external information exchange, the microcontroller communicates with the computer on which the debugged program for the microcontroller is prepared and loaded. (Lukichev A.N. Expanding the capabilities of the laboratory complex SDK-1.1 // Scientific and technical bulletin of SPbGITMO (TU).
Недостатки известного решения — ограничены функциональные возможности, стенд не позволяет изучать и исследовать алгоритмы работы беспроводных датчиков и передачу информации по радиоканалам ISM диапазонов с использованием управляемых микроконтроллерами радиомодулей, The disadvantages of the known solution are limited functionality, the stand does not allow studying and researching the algorithms of wireless sensors and the transmission of information over ISM radio channels using radio modules controlled by microcontrollers,
Известен стенд для изучения микроконтроллерных систем управления, содержащий плату контроллера, на которой установлен микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и преобразователь интерфейса передачи данных, служащий для связи с внешними устройствами, а также группу пользовательских интерфейсных устройств, состоящую из блока клавиатуры и блока индикации, группу периферийных тестовых и имитирующих устройств, состоящую из источника гармонических сигналов с регулируемой амплитудой и частотой, источника импульсных сигналов с регулируемой частотой и скважностью, потенциометра и интегрирующего RC-звена первого порядка с изменяемыми параметрами, а также коммутационное поле, первая группа выводов которого связана с выводами микроконтроллера, вторая группа выводов связана с выводами указанных пользовательских интерфейсных устройств, а третья группа выводов связана с выводами указанных тестовых и имитирующих устройств. (Патент РФ № 2 402 882, опубл. 27.10.2010 Бюл. № 30, МПК G09B 23/18).A well-known stand for the study of microcontroller control systems, containing a controller board on which a microcontroller is installed, a read-only memory, a random access memory and a data transfer interface converter used to communicate with external devices, as well as a group of user interface devices, consisting of a keyboard unit and a block indication, a group of peripheral test and simulating devices, consisting of a source of harmonic signals with adjustable amplitude and frequency, a source of pulsed signals with adjustable frequency and duty cycle, a potentiometer and a first-order integrating RC-link with variable parameters, as well as a switching field, the first group of outputs of which is connected to the pins of the microcontroller, the second group of pins is connected to the pins of the indicated user interface devices, and the third group of pins is connected to the pins of the indicated test and simulating devices. (Patent of the Russian Federation No. 2 402 882, published on October 27, 2010 Bull. No. 30, IPC G09B 23/18).
Недостатки известного решения — ограничены функциональные возможности, стенд не позволяет изучать и исследовать алгоритмы работы беспроводных датчиков и передачу информации по радиоканалам ISM диапазонов с использованием радиомодулей, управляемых микроконтроллерами. The disadvantages of the known solution are that the functionality is limited, the stand does not allow studying and researching the algorithms of the operation of wireless sensors and the transmission of information over ISM radio channels using radio modules controlled by microcontrollers.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое за прототип, является стенд микроконтроллерный для изучения и исследования алгоритмов цифровой модуляции, используемой в цифровом телерадиовещании и в системах мобильной связи, содержащий компьютер, первое, второе и третье микроконтроллерное устройство (МКУ), блок индикации, блок имитирующих устройств, первый и второй цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), первый, второй и третий усилители, первую, вторую и третью антенны, программатор, при этом, компьютер подключен через цифровые интерфейсы к второму и третьему МКУ, к цифровым выходам первого и второго МКУ подключены, соответственно, первый и второй ЦАПы, выходы которых подключены к входам, соответственно, первого и второго усилителей, выходы которых подключены, соответственно, к первой и второй антеннам, третья антенна подключена к входу третьего усилителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) встроенного в микроконтроллер третьего МКУ, цифровые выходы которого подключены к блоку индикации. Первый, второй и третий усилители выполнены на базе операционных усилителей. (Патент РФ № 2 656 974, опубл. 07.06.2018 Бюл. № 16, МПК G09B 23/18).The closest in technical essence to the claimed technical solution and taken as a prototype is a microcontroller stand for studying and researching digital modulation algorithms used in digital television and radio broadcasting and in mobile communication systems, containing a computer, the first, second and third microcontroller device (MCU), block indicators, a block of simulating devices, the first and second digital-to-analog converters (DAC), the first, second and third amplifiers, the first, second and third antennas, the programmer, while the computer is connected via digital interfaces to the second and third MCU, to the digital outputs the first and second MCU are connected, respectively, the first and second DACs, the outputs of which are connected to the inputs, respectively, of the first and second amplifiers, the outputs of which are connected, respectively, to the first and second antennas, the third antenna is connected to the input of the third amplifier, the output of which is connected to input of analog-to-digital converter (ADC) built into the mic rocontroller of the third MKU, the digital outputs of which are connected to the display unit. The first, second and third amplifiers are based on operational amplifiers. (Patent of the Russian Federation No. 2 656 974, published on 06/07/2018 Bull. No. 16, IPC G09B 23/18).
Недостатки известного решения — ограничены функциональные возможности, стенд не позволяет изучать и исследовать алгоритмы передачи данных от беспроводных датчиков по радиоканалам ISM диапазонов с использованием управляемых микроконтроллерами радиомодулей.The disadvantages of the known solution are limited functionality, the stand does not allow studying and researching algorithms for transmitting data from wireless sensors via ISM radio channels using radio modules controlled by microcontrollers.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения сводится к расширению функциональных возможностей, которые позволяют изучать и исследовать алгоритмы передачи данных, с использованием управляемых микроконтроллерами радиомодулей ISM диапазонов.The technical result that can be achieved with the help of the present invention is to expand the functionality that allows you to study and explore data transmission algorithms using ISM bands controlled by microcontrollers.
Технический результат достигается тем, что стенд микроконтроллерный для изучения и исследования алгоритмов передачи данных от беспроводных датчиков, содержащий компьютер, первое, второе и третье МКУ, первый и второй ЦАП, программатор, блок индикации, при этом, компьютер подключен через цифровой интерфейс к первому, второму и третьему МКУ, к цифровым выходам первого МКУ подключен первый ЦАП, цифровые выходы третьего МКУ подключены к блоку индикации, выход программатора подключен к входам программирования первого, второго и третьего МКУ, причем, что стенд дополнительно содержит, четвертое МКУ, двухканальный осциллограф, первый и второй радиомодули, при этом, компьютер подключен через цифровой интерфейс к четвертому МКУ, выход программатора подключен к входу программирования четвертого МКУ, выводы первого МКУ подключены в выводам первого радиомодуля, выводы четвертого МКУ подключены в выводам второго радиомодуля, к цифровым выходам четвертого МКУ подключен второй ЦАП, выходы первого и второго ЦАП подключены, соответственно к входам первого и второго каналов осциллографа, программатор снабжен разъемом, позволяющим подключать его к входам любого из четырех МКУ, которые выполнены на базе устройства Arduino Uno. The technical result is achieved by the fact that the microcontroller stand for studying and researching algorithms for transmitting data from wireless sensors, containing a computer, the first, second and third MCU, the first and second DACs, a programmer, an indication unit, while the computer is connected via a digital interface to the first, to the second and third MCU, the first DAC is connected to the digital outputs of the first MCU, the digital outputs of the third MCU are connected to the display unit, the output of the programmer is connected to the programming inputs of the first, second and third and the second radio module, while the computer is connected via a digital interface to the fourth MCU, the output of the programmer is connected to the programming input of the fourth MCU, the outputs of the first MCU are connected to the outputs of the first radio module, the outputs of the fourth MCU are connected to the outputs of the second radio module, the second is connected to the digital outputs of the fourth MCU DAC, outputs of the first and second Many DACs are connected, respectively, to the inputs of the first and second channels of the oscilloscope, the programmer is equipped with a connector that allows you to connect it to the inputs of any of the four MCUs, which are based on the Arduino Uno device.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. представлена структурная схема стенда микроконтроллерного для изучения и исследования алгоритмов передачи данных от беспроводных датчиков.In FIG. a block diagram of a microcontroller stand for studying and researching algorithms for transmitting data from wireless sensors is presented.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Стенд микроконтроллерный для изучения и исследования алгоритмов передачи данных от беспроводных датчиков содержит (фиг.): компьютер 1, первое МКУ 2, второе МКУ 3, третье МКУ 4, первый ЦАП 5, второй ЦАП 6, программатор 7, блок индикации 8, четвертое МКУ 9, осциллограф 10 (двухканальный), первый радиомодуль 11, второй радиомодуль 12, представляют собой, соответственно, радиопередатчик и радиоприемник ISM диапазонов, работающие с использованием амплитудной модуляции типа ООК (On-Off Keying).The microcontroller stand for studying and researching algorithms for transmitting data from wireless sensors contains (Fig.):
Компьютер 1 подключен, через цифровые интерфейсы, например USB интерфейс, к первому МКУ 2, второму МКУ 3, третьему МКУ 4 и четвертому МКУ 9. К цифровым выходам первого МКУ 2 и четвертого МКУ 9 подключены, соответственно, первый ЦАП 5 и второй ЦАП 6, выходы которых подключены, соответственно к входам первого и второго каналов осциллографа 10, цифровые выходы третьего МКУ 4 подключены к блоку индикации 8. выводы первого МКУ 2 подключены в выводам первого радиомодуля 11, выводы четвертого МКУ 5 подключены в выводам второго радиомодуля 12, выход программатора снабжен разъемом, позволяющим подключать его к входам программирования любого из четырех МКУ.
Стенд микроконтроллерный для изучения и исследования алгоритмов передачи данных от беспроводных датчиков работает следующим образом.The microcontroller stand for studying and researching data transmission algorithms from wireless sensors works as follows.
Первый МКУ 2 формирует двоичные коды цифровых сигналов имитирующих сигналы датчиков физических величин и выводит на вход первого ЦАП 5, а также преобразует во временные интервалы, которые выводит на модулирующий вход радиомодуля 11 (радиопередатчика). Временные интервалы представляют собой высокие уровни напряжения (логические единицы), разделенные низкими уровнями напряжения (логическими нулями). The
Второй МКУ 3 принимает на вход временные интервалы преобразовывает их в двоичный код и передает по USB интерфейсу на компьютер, который выводит на монитор десятичный эквивалент этих кодов. Таким образом второй МКУ 3 предназначен для организации контроля передаваемых первым МКУ 2 данных. Программное обеспечение для второго МКУ 3 разработано на языке высокого уровня, например С/С++.The second MKU 3 takes time intervals as input, converts them into binary code and transfers them via USB interface to a computer, which displays the decimal equivalent of these codes on the monitor. Thus, the
Третий МКУ 4 принимает на вход временные интервалы преобразовывает их в двоичный код и выводит на индикатор 8. Таким образом третий МКУ 4 предназначен для организации контроля передаваемых первым МКУ 3 данных. Программное обеспечение для третьего МКУ 4 разработано на языке Ассемблера.The
Радиомодуль (радиоприемник) 12 формирует на выходе временной интервал, который принимается четвертым МКУ 5, преобразовывается в двоичный код и поступает на входы второго ЦАП 6, с выхода которого поступает на вход второго канала осциллографа 10. Таким образом осциллограф 10 позволяет визуально наблюдать сигнал, поступающий на вход радиопередатчика 11 и сигнал принятый радиоприемником 12, что позволяет выполнять оценку качества передачи данных. The radio module (radio receiver) 12 generates a time interval at the output, which is received by the
На монитор компьютера 1 может быть выведена информация от любого из четырех МКУ. Эта информация может быть представлена десятичными цифрами эквивалентными двоичным кодам, отражающим данные необходимые для анализа и синтеза алгоритмов работы, как стенда, так и третьего МКУ 4. В качестве программатора 7 может быть использован программатор фирмы Atmel, например, AVRISPmkII. Information from any of the four MCUs can be displayed on the
Предлагаемого изобретения сводится к расширению функциональных возможностей, а именно, введению возможности изучения и исследования алгоритмов передачи данных от датчиков, в т.ч. и обмен данными с использованием управляемых микроконтроллерами радиомодулей ISM диапазонов, работающих с использованием модуляции типа ООК и применяемых для построения систем контроля и управления.The proposed invention is reduced to the expansion of functionality, namely, the introduction of the possibility of studying and researching algorithms for transmitting data from sensors, incl. and data exchange using ISM bands controlled by microcontrollers, operating using OOK type modulation and used to build control and management systems.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787304C1 true RU2787304C1 (en) | 2023-01-09 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007104243A1 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | The managing system of accounts security based on the instant message and its method |
WO2011066666A1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-09 | Juan Carlos Gonzalez Pellegrini | Method for identity self-validation, suitable for use in computer environments or in real life |
US8867743B1 (en) * | 2013-11-13 | 2014-10-21 | MGM Resorts International | Encryption of large amounts of data using secure encryption methods |
US9584507B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-02-28 | International Business Machines Corporation | Distributed password verification |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007104243A1 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | The managing system of accounts security based on the instant message and its method |
WO2011066666A1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-09 | Juan Carlos Gonzalez Pellegrini | Method for identity self-validation, suitable for use in computer environments or in real life |
US8867743B1 (en) * | 2013-11-13 | 2014-10-21 | MGM Resorts International | Encryption of large amounts of data using secure encryption methods |
US9584507B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-02-28 | International Business Machines Corporation | Distributed password verification |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5020135A (en) | Computerized multistandard, field-convertible, multiregional/multiservice, remote controllable, remote programmable mobile two-way radio system with digital serial bus link, built-in programmer and autodiagnostics | |
US20140220538A1 (en) | Audience response system data communication incorporating non user selection signals | |
CN208270756U (en) | Airborne fire control radar echo signal simulation system | |
RU2787304C1 (en) | Microcontroller stand for studying and researching algorithms for data transmission from wireless sensors | |
CN104504974A (en) | Experiment instrument for designing and developing single-chip microcomputer | |
US20200200821A1 (en) | Oscilloscope and method for testing a device under test | |
CN111624559A (en) | Electronic countermeasure in-situ test equipment | |
RU2656974C1 (en) | Microcontroller stand for study and research of digital modulation algorithms used in digital broadcasting and mobile communication systems | |
CN108873786A (en) | Data collection system based on digital quantity conditioning | |
RU2784824C1 (en) | Microcontroller stand for studying and researching the operation algorithms of smart electricity meters | |
KR102274140B1 (en) | System for educating measurement of vital signs | |
CN103582262A (en) | Arbitrary waveform white light signal generator | |
Chizh et al. | Development of embedded and user-side software for interactive setup of a frequency-modulated continuous wave ground penetrating radar dedicated to educational purposes | |
CN203466923U (en) | Dual-channel two-channel video optical transceiver | |
RU2010153196A (en) | RADAR SYSTEM OF REMOTE SENSING OF THE EARTH | |
USH241H (en) | Programmable telemetry word selector | |
CN219716105U (en) | Computer module and computer module application system | |
KR20150116278A (en) | Terminal and Board device for education | |
KR20160088001A (en) | Method for controlling function setting of multi-functional remote controller | |
CN212181035U (en) | Portable GPS signal simulation device | |
CN103269386A (en) | System and method for wireless communication | |
CN116193304A (en) | Wireless microphone system for multimode communication | |
CN210840036U (en) | Audio generation unit of portable communication and navigation tester | |
JP2503858B2 (en) | Wireless base station test equipment | |
CN218601392U (en) | Multifunctional signal simulation equipment |