Cet appareil permet de visualiser sur l’écran d’un PC l’état des bits de codage, donc le code, des émetteurs de télécommande standards basés sur le MM53200 de National Semiconductor et sur les MC145026, 7 ou 8 de Motorola, transmettant sur 433,92 MHz. Le tout fonctionne grâce à une interface reliée au port série RS232-C du PC et à un simple logiciel en QBasic.
Si vous utilisez des télécommandes, vous avez certainement déjà souhaité pouvoir “dupliquer” un émetteur soit pour en obtenir une “copie” de sécurité soit parce que votre commande d’origine est en piteux état !
Dans cet article, nous vous proposons un système d’analyse, interfacé sur PC par l’intermédiaire du port série, qui est capable d’afficher à l’écran des nombres qui, correctement interprétés, représentent la combinaison des bits utilisés pour le codage de l’émetteur de télécommande.
Une fois que l’on connaît ces derniers, il est possible de déterminer le positionnement des dip-switchs correspondants.
Notre prototype, une fois le montage terminé. Ici, le module hybride a été soudé directement sur l’interface.
Si vous voulez vous réserver la possibilité d’interchanger les modules 300 et 433,92 MHz, vous devrez utiliser de la barrette tulipe sécable comme support.
Constitution du décodeur
Précisons immédiatement que l’interface de décodage de télécommande est composée, en tout et pour tout, de quatre circuits principaux : un régulateur de tension, un module hybride SMD, un microprocesseur PIC et un “driver” RS232.
Viennent ensuite s’ajouter quelques résistances, quelques condensateurs, un relais et une diode LED (LD1), servant à indiquer la présence de tension d’alimentation.
Nous partons de l’antenne (ANT) qui reçoit le signal radio envoyé par l’émetteur et qui le relie à l’entrée de U4, un module Aurel RF290A, contenant l’étage de syntonisation, le démodulateur AM, ainsi que le dispositif nécessaire pour obtenir le signal digital d’origine.
Signalons que le récepteur est interchangeable, c’est-à-dire que l’on peut aussi bien monter sur le circuit imprimé, le RF290A traditionnel à 300 MHz que celui à 433,92 MHz, selon le type de télécommande à identifier. Sur les photos du prototype, le module hybride a été soudé directement sur l’interface (nous avons réalisé deux interfaces séparées). Si vous voulez vous réserver la possibilité d’interchanger les modules 300 et 433,92 MHz, vous devrez utiliser de la barrette tulipe sécable comme support.
A ce propos, rappelons que la majeure partie des radiocommandes pour ouverture électronique de portails fonctionne à 300 MHz. Les systèmes homologués, y compris ceux permettant d’activer et d’éteindre des systèmes antivol et les alarmes en général, se partagent entre 300 et 433,92 MHz. Afin de connaître la fréquence d’émission de la télécommande et pouvoir ainsi choisir le bon module hybride, un fréquencemètre peut s’avérer précieux.
Le module U4 est alimenté par les 5 volts fournis par le régulateur intégré U1 et donne, en sortie (broche 14), une série d’impulsions à niveau TTL complètement compatibles avec l’entrée des données du microprocesseur, affecté - après l’initialisation et le démarrage - à la broche 3.
Le microprocesseur U3 se charge de la lecture des bits qui arrivent ainsi que de la mémorisation en RAM, il extrait donc de la mémoire du logiciel les deux matrices relatives aux codages Motorola et MM53200 National, puis il les compare avec le bloc de données reçu.
Si le format de ce qui est parvenu au récepteur hybride est compatible avec celui d’un des systèmes connus, il met en route le logiciel de transmission série.
Pour effectuer l’envoi à l’ordinateur, le PIC16C84 divise le train d’impulsions décodé en deux blocs, dont l’un est composé de 8 bits et l’autre de 4 dans le cas du codage National Semiconductor, ou bien en 3 parties lorsqu’il s’agit d’un codage de type Motorola MC145026.
Sans trop rentrer dans les détails, disons qu’une telle division est faite pour pouvoir représenter la suite des données sous forme ASCII : étant donné qu’un caractère est composé d’un maximum de 8 bits, il est évident que chaque portion de code ne peut pas être plus grande.
Le Motorola, lui, étant un système à trois étages devant être représenté en binaire, il a été décidé d’affecter à chaque combinaison un couple de valeurs exprimé avec deux bits, qui sont “00” pour le niveau logique “0”, “01” pour l’état “open” (dip en position centrale), et “11” pour le niveau logique “1”.
Cela entraîne la représentation des 8 bits d’un caractère ASCII en seulement 4 bits three-state (trois états), ce qui - considérant que le MC145026 a 9 broches de codage - oblige à effectuer la représentation avec 3 caractères : un pour le premier bloc de quatre, un autre pour le second, et encore un pour la dernière broche.
Une fois ce concept compris, nous pouvons dire que le PIC16V84 effectue le calcul et génère les données correspondantes, sous forme série, avec lesquelles il pilote la broche 10 de U2, qui correspond à la section de transmission RS232-C.
Cette dernière n’est rien d’autre qu’un MAX232 de chez Maxim, contenant un “line-driver” (réseau Darlington) et un récepteur pour canal série en format standard RS232-C.
Le circuit U2 est alimenté par une tension 5 volts qu’il transforme ensuite en +10 V et –10 V, grâce aux circuits internes à charge capacitive, complétés par les condensateurs externes C4, C5, C6 et C7.
Nous utilisons, sur ce microcircuit, la section “driver” seulement, laissant ainsi inactive la section de réception.
Les impulsions sortent de la broche 7 de U2, se dirigent vers le contact 3 du connecteur à 25 broches puis rejoignent le RXD du port série de l’ordinateur par l’intermédiaire d’un câble approprié.
Figure 1: Schéma de l’interface décodeur de télécommande sur PC.
Figure 2 : Schéma d’implantation des composants. Notre système prévoit l’utilisation du module RF290/433 mais le microcontrôleur est capable de gérer tous les récepteurs Aurel, y compris les modèles 300 MHz.
Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.
Liste des composants
R1 = 1 kΩ
R2 = 22 kΩ
R3 = 4,7 kΩ
R4 = 100 kΩ
R5 = 1 kΩ
C1 = 100 μF 25 V électrolytique
C2 = 100 μF 25 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 1 μF tantale
C5 = 1 μF tantale
C6 = 1 μF tantale
C7 = 1 μF tantale
C8 = 1 μF 25 V électrolytique
C9 = 1 μF tantale
C10 = 1 μF tantale
D1 = Diode 1N4007
LD1 = LED rouge 5 mm
LD2 = LED verte 5 mm
U1 = Régulateur 7805
U2 = Intégré MAX 232CPE
U3 = μcontrôleur PIC16F84 préprogr. (MF255)
U4 = Module Aurel RF290/433
T1 = Transistor NPN BC547
Q1 = Quartz 4 MHz
RL1 = Relais miniature 12 V 1 RT
Divers :
1 Support 2 x 8 broches
1 Support 2 x 9 broches
1 Bornier 2 pôles
1 Bornier 3 pôles
1 Connecteur DB25 femelle 90° pour ci
1 Antenne 300 ou 433,92 MHz (fil rigide)
1 Circuit imprimé réf. S255
Sauf indication contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Le logiciel
Maintenant que la description du hardware (matériel) est terminée, occuponsnous de la partie software (logiciel), car l’ordinateur doit à présent prélever les signaux, les traiter et, enfin, les afficher sur l’écran.
Naturellement, tout ceci est possible grâce à un logiciel spécial en QBasic (dans MS-DOS) dont nous faisons une description détaillée dans ces pages : il vous suffira de le taper (en entrant dans l’éditeur de MS-DOS) puis de le sauvegarder. Après quoi, pour le “lancer”, vous n’aurez plus qu’à entrer dans QBasic, ouvrir le fichier que nous venons de citer, puis aller dans le menu d’exécution (Exécuter) et cliquer sur Entrée.
Observons à présent ce qui se passe exactement en imaginant avoir relié un port série de l’ordinateur et le connecteur de la carte à l’aide d’un câble RS232-C, et d’avoir alimenté le montage avec une alimentation capable de débiter 9, 10, 11, ou 12 volts en courant continu sous 150 milliampères.
Une fois l’ordinateur allumé et le logiciel lancé, il suffira de se procurer un mini-émetteur codé à base de MM53200 ou de MC145026, travaillant évidemment sur la fréquence de l’hybride RF290A monté sur le circuit, et d’appuyer sur un des boutons (ou sur le seul, s’il s’agit d’une télécommande monocanal…) en restant à au moins un mètre de distance afin d’éviter de saturer l’étage d’entrée du module AUREL.
Vous avez, sur l’écran de contrôle, une commande très utile pour changer de port série, c’est-à-dire l’adresse du port RS232-C où l’ordinateur doit se rendre pour prélever les données qui arrivent de la carte.
Il est courant de relier la souris ou tout autre dispositif de pointage sur COM1.
Ce port est également choisi par défaut par notre logiciel. Sachez que pour basculer entre COM1 et COM2, il suffit de taper la touche C sur le clavier du PC.
L’écran indique “PORT UTILISE : COM2”.
En appuyant à nouveau sur la touche C, le message “PORT UTILISE : COM1” apparaît. Lorsque vous avez choisi le port à utiliser, confirmez en appuyant sur n’importe quelle touche, par exemple “ENTER”.
La page de lancement disparaît alors de l’écran pour laisser place à l’information “RECEPTION CODE” au centre et l’instruction “pour finir, appuyer sur F” en bas à gauche, qui indique qu’on sort du logiciel à l’aide de la touche “F”.
“Appuyer sur B pour basculer le relais”, indique qu’en appuyant sur la touche “B” du clavier, il est possible de changer l’état du relais RL1. En fait, en appuyant une première fois sur “B”, le relais RL1 se ferme et en appuyant une nouvelle fois, le relais s’ouvre et ainsi de suite.
Les codages
Si vous activez un émetteur pour radiocommande ayant le codage National ou Motorola, vous verrez apparaître sous “PORT UTILISE”, une série de chiffres, 2 pour le système à base de MM53200 et 3 pour celui à base de MC145026.
Les chiffres visualisés sont l’équivalent en décimal de la situation binaire des groupes respectifs de bits dans lesquels se trouve le code en entier.
Pour les interpréter, sachez que dans chaque byte (groupe de 8 bits) le bit ayant le poids le plus faible se trouve le plus à gauche. Si on prend le cas du premier bloc de 8 bits du MM53200, le dip-switch 1 correspond au bit le moins significatif et le 8, au plus important.
En outre, lorsqu’il s’agit du codage National, rappelez-vous que :
- “0” équivaut à un dip-switch ouvert (OFF) et
- “1” équivaut à un dip-switch fermé (ON).
Par contre, en ce qui concerne le codage Motorola :
- “0” (dip-switch sur “–”) vaut “11” binaire
- “nul” (dip au centre) correspond à “01” tandis que le
- “1” (dip sur “+”) équivaut à “00”.
Les codages les plus utilisés
Aujourd’hui, les systèmes de radiocommande les plus répandus fonctionnent avec deux types de codage, réalisés par deux groupes de circuits intégrés.
Le plus ancien et traditionnel est basé sur le MM53200 de chez National Semiconductor (ou sur les modèles équivalents UM3750 et UM86409 de chez UMC) et dispose de 12 bits binaires donnant accès à un total de 4 096 combinaisons.
Pour réaliser des systèmes émetteurs à plusieurs canaux en ayant un seul codeur, il faut que la première partie du code reste constante (les bits ont un poids croissant de la broche 1 à 12, c’est-à-dire que le premier vaut 2 puissance 0, le second 2, le troisième 2 puissance 2, etc.) et que l’on ne change que les bits de la fin. En somme, en changeant l’état logique du deuxième bit en “0”, on obtient un canal, tandis qu’en le changeant en “1”, on obtient l’autre canal.
Si l’on souhaite avoir 4 canaux, il faut considérer que le bit 12 est le bit de droite et que celui de gauche correspond à la broche 11 du circuit intégré.
Dans ces conditions, le premier canal est égal à “00”, le second à “01”, le troisième à “10” et le quatrième à “11”.
C’est le codage standard utilisé dans la plupart des émetteurs.
Le grand avantage du système utilisant le MM53200 est qu’un circuit intégré peut être utilisé comme codeur ou comme décodeur, selon l’état logique attribué à la broche 15 : haut dans le premier cas et bas dans le second.
En mode décodeur, la broche 17 est la sortie qui bascule de l’état logique “1” à l’état logique “0” lorsque le code reçu est égal à la combinaison des 12 bits.
Le codage Motorola utilise un codeur spécifique, le MC145026 ainsi que deux décodeurs, le MC145027 et MC145028, qui se distinguent par leur mode de fonctionnement.
Le premier utilise 5 bits pour le codage et les 4 restants comme données, à condition qu’on en fasse de même sur le codeur.
Quant au MC145028, il est surtout utilisé pour les radiocommandes car il permet d’activer une seule sortie (elle bascule de l’état “0” à l’état “1” logique) lorsque le code reçu coïncide avec l’état de ses 9 broches de codage, c’est-à-dire quand celles-ci sont disposées de même façon que celles du MC145026.
Même s’il possède moins de bits que le MM53200, le système Motorola assure une plus grande sécurité car il permet beaucoup plus de combinaisons, étant donné que chaque bit peut assumer trois différents niveaux (three-state) : “1”, “0” et “nul” (haute impédance), c’est-à-dire intermédiaire.
C’est pourquoi il permet de disposer de plus de 19 600 combinaisons (3 puissance 9 = 19 683). C’est donc d’une meilleure protection contre toute tentative de violation du système.
L’utilisation du MC145027 permet d’avoir une sortie qui s’active lorsque l’émetteur envoie un code dont les 9 bits coïncident avec ceux du décodeur.
Pourtant, les 4 bits terminaux de la télécommande peuvent être réglés librement et permettent de réaliser des commandes à plusieurs canaux, en utilisant toutefois un seul décodeur (contrairement au MM53200, qui demande un récepteur pour chaque canal) qui active sa sortie lorsque les 5 premiers bits coïncident seulement. Les quatre bits restants doivent être réglés de la même façon que les quatre derniers du codeur.
A gauche, une télécommande utilisant le codage Motorola à 9 bits 3-state, pour un total de 19 683 combinaisons.
A droite, une télécommande qui emploie un codage de type MM53200 à 12 bits, pour un total de 4 096 combinaisons possibles.
Le codage National Semiconductor
Supposons appuyer sur le bouton d’une télécommande avec encodeur UM86409 (qui équivaut au MM53200) et opérant sur la fréquence d’accord de l’hybride RF290A monté sur la carte d’interface.
En partant de l’hypothèse que les nombres “100” et “8” apparaissent à l’écran, voyons à quoi ils correspondent, considérant que “100” correspond au premier bloc de 8 bits et que “8” représente la seconde partie de seulement 4 bits.
“100” décimal exprimé en forme binaire devient “01100100”.
Dans cette représentation, qui suit en tout et pour tout les 8 premiers dipswitchs du codeur, le bit “1” (broche 1 du UM86409 ou du MM53200) est le plus significatif, c’est-à-dire le premier, tandis que celui de droite est le huitième.
Passons au second byte et traduisons sa valeur décimale en binaire : “8” décimal exprimé en forme binaire devient “00001000”.
On doit toutefois considérer les quatre bits de droite seulement car les quatre de gauche sont toujours à zéro. On peut alors déduire la disposition des quatre dip-switchs restants, du neuvième au douzième compris: le “1” (quatrième bit en partant de droite) correspond au dipswitch 9, tandis que les trois “0” (toujours de droite à gauche) sont, respectivement, les dip-switchs 10, 11 et 12.
Pour résumer, nous pouvons affirmer que notre télécommande en test a un codage de ce type: “011001001000”, le “0” de gauche étant le bit “1” (broche 1 du codeur) tandis que celui de droite est le “12”.
Souvenez-vous qu’en règle générale les télécommandes basées sur le MM53200 ou autres équivalents, utilisent seulement 10 ou 11 dip-switchs, tandis que le dernier (le douzième) ou les deux derniers, sont reliés aux boutons pour réaliser différents codes pour les différents canaux.
Le codage Motorola
Supposons appuyer sur le bouton d’une télécommande avec encodeur MC145026 et opérant sur la fréquence d’accord de l’hybride RF290A monté sur la carte d’interface. En partant de l’hypothèse que le nombre “116” apparaisse à l’écran, suivi, en dessous, d’encore “116”, et, dessous, du nombre “3”. On analyse alors chaque byte pour connaître les valeurs finales.
“116” décimal exprimé en forme binaire devient “01110100”.
Ces 8 bits sont donc subdivisés en groupes de 2, indiquant chacun l’état d’un dip-switch three-state (à trois positions).
Donc, “01” représente la position du premier dip-switch, “11” celle du second, “01” celle du troisième et “00” celle du quatrième.
Examinons à présent le second byte, toujours égal à “116”, dont la décomposition nous donnera bien entendu : 01, 11, 01 et 00, qui représentent dans l’ordre le cinquième, le sixième, le septième et le huitième dip-switch.
Pour finir, le “3” décimal - qui est le troisième byte - exprime la valeur binaire 00000011, correspondant à la position du neuvième dip-switch de codage : dans notre cas, égal à 11.
Sachant que les valeurs attribuées aux positions des switchs sont “00” pour le “+” (1 logique), “01” pour le “nul” (central) et “11” pour le “–” (0 logique), nous pouvons déduire que les bits de notre émetteur sont ainsi disposés, dans l’ordre du premier au neuvième : nul - 0 - nul - 1 - nul - 0 - nul - 1 - 0.
C’est clair ? Si toutefois ça ne l’est pas, ne vous inquiétez pas car tout deviendra plus simple en assemblant l’interface, en la reliant à l’ordinateur et en faisant plusieurs essais pour apprendre à fond le mécanisme.
Sur l’écran se trouve également une commande pour activer ou désactiver le relais RL1 présent sur la carte: comme nous l’avons déjà dit auparavant, ce composant peut servir pour différentes applications, comme appliquer ou retirer l’alimentation d’un circuit, ou bien encore, gérer une serrure électrique ou une ouverture automatique. Cette dernière application nécessite logiquement un logiciel permettant la reconnaissance automatique d’un ou de plusieurs codes valables, et permettant d’envoyer le signal d’impulsion sur la broche 20 de la porte série à 25 broches, de façon à enclencher et déclencher le relais RL1.
Réalisation pratique
Il faut commencer par se procurer ou réaliser le circuit imprimé. Chacun pratiquera selon sa méthode habituelle.
Le dessin à l’échelle 1 du circuit imprimé est donné sur la figure 3.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé, commencez par monter les résistances et la diode au silicium, en faisant bien attention à sa polarité (la bague colorée sur son corps indique la cathode), puis les supports 2 x 9 broches pour le microcontrôleur et les supports 2 x 8 broches, pour le MAX232.
Installez ensuite la diode LED rouge, sachant que la cathode est placée du côté arrondi. Puis montez tous les condensateurs, en faisant particulièrement attention à l’orientation des électrolytiques.
Continuez par le quartz et le relais et finissez par le régulateur de tension 7805, qui doit être positionné comme sur le plan d’implantation.
A présent, insérez le module hybride en dirigeant le côté composants vers l’extérieur du circuit imprimé. Après avoir terminé le montage, vérifiez le circuit et éliminez les erreurs éventuelles et/ou les faux contacts, ponts de soudure, etc.
Soudez un morceau de fil de 17 cm derrière le module hybride, à l’emplacement marqué “ANT”.
Insérez ensuite chaque circuit intégré dans son emplacement en veillant à ne pas plier les broches et en accordant chaque encoche-détrompeur avec celles du support correspondant.
Maintenant, vous pouvez essayer le montage : pour cela, reliez sur le bornier “+V–” une alimentation quelconque, capable de débiter de 9 à 15 volts continus sous environ 150 mA, en veillant au respect de la polarité.
La diode D1 protège le circuit en cas d’inversion accidentelle des deux fils d’alimentation.
Schémas fonctionnels du MM53200
Dans ces schémas nous avons rassemblé toutes les données concernant le circuit intégré codeur/décodeur MM53200 à 4 096 bits, utilisé par de nombreuses radiocommandes.
En fonction du fabriquant, ce composant s’appelle MM53200, UM3750 ou bien UM86409, et présente, selon les modèles, des petites variantes.
Dans la plupart des applications, la fréquence de l’horloge (clock) est comprise entre 100 et 120 kHz. Le dispositif peut être utilisé soit comme émetteur, soit comme récepteur, en fonction du niveau logique appliqué sur la broche 15 (mode “select”).
Figure 4 : A g. : configuration en récepteur, à d. configuration en émetteur.
Figure 5 : Forme d’onde en sortie (avec f = 100 kHz).
Figure 6: Configuration typique.
Figure 7 : Brochage du MM53200.
Schémas fonctionnels du MC145026/7/8
L’utilisation de 9 broches de codage de type 3-state (à trois positions), permet d’obtenir 19 683 combinaisons.
Dans presque toutes les applications, on utilise une fréquence d’horloge (clock) de 1,7 kHz.
Figure 8 : Schéma fonctionnel du MC145026.
Figure 9 : Schéma fonctionnel du MC145027.
Figure 10 : Schéma fonctionnel du MC145028.
Figure 11 : Brochage des circuits intégrés MC145026 (codeur) et MC145027/8 (décodeurs).
Instructions du logiciel en QBasic à “charger” dans le PC.
De l’interface à l’ordinateur
Reliez le port série femelle de la carte, à l’aide d’un câble, au port série mâle de l’ordinateur (d’ordinaire, le COM2 est disponible), puis démarrez celui-ci et attendez le “prompt” du MS-DOS ou alors vous pouvez y accéder en vous servant des commandes spécifiques de Windows 3.x, NT ou 95.
Démarrez QBasic, puis tapez les instructions du logiciel que vous trouverez dans ces pages, en essayant de ne pas commettre d’erreurs et en respectant fidèlement la forme et la syntaxe utilisée.
Pour terminer, contrôlez et corrigez les erreurs éventuelles, puis ouvrez le menu “file” (fichier), cliquez sur “sauvegarde” et attribuez un nom au fichier, sachant que son extension doit être obligatoirement de type “.BAS” : vous pouvez par exemple l’appeler “DECODER.BAS”.
Une fois sauvegardé, vous pouvez directement démarrer le programme sans avoir besoin de sortir ou de rappeler le fichier : avec les instructions affichées sur l’écran, vous pouvez ouvrir le menu “exécute” et cliquer sur “démarrer”.
Le logiciel doit alors s’exécuter et afficher à l’écran “DÉCODEUR DE TÉLÉ-COMMANDES” puis en bas, “PORT UTILISE : COM1”, “Appuyer sur C pour changer le port et “Appuyer sur une touche pour confirmer”.
Choisissez, à travers la lettre “C”, le port série à utiliser, confirmez et des nouveaux messages apparaîtront à l’écran indiquant au milieu “RECEPTION DU CODE” et en bas à gauche “Appuyer sur F pour finir”.
A partir de maintenant, vous pouvez transmettre et observer ce qui se passe.
Appuyez ensuite sur la touche “B” pour vérifier également le fonctionnement du relais.
Si vous utilisez des télécommandes, vous avez certainement déjà souhaité pouvoir “dupliquer” un émetteur soit pour en obtenir une “copie” de sécurité soit parce que votre commande d’origine est en piteux état !
Dans cet article, nous vous proposons un système d’analyse, interfacé sur PC par l’intermédiaire du port série, qui est capable d’afficher à l’écran des nombres qui, correctement interprétés, représentent la combinaison des bits utilisés pour le codage de l’émetteur de télécommande.
Une fois que l’on connaît ces derniers, il est possible de déterminer le positionnement des dip-switchs correspondants.
Si vous voulez vous réserver la possibilité d’interchanger les modules 300 et 433,92 MHz, vous devrez utiliser de la barrette tulipe sécable comme support.
Constitution du décodeur
Précisons immédiatement que l’interface de décodage de télécommande est composée, en tout et pour tout, de quatre circuits principaux : un régulateur de tension, un module hybride SMD, un microprocesseur PIC et un “driver” RS232.
Viennent ensuite s’ajouter quelques résistances, quelques condensateurs, un relais et une diode LED (LD1), servant à indiquer la présence de tension d’alimentation.
Nous partons de l’antenne (ANT) qui reçoit le signal radio envoyé par l’émetteur et qui le relie à l’entrée de U4, un module Aurel RF290A, contenant l’étage de syntonisation, le démodulateur AM, ainsi que le dispositif nécessaire pour obtenir le signal digital d’origine.
Signalons que le récepteur est interchangeable, c’est-à-dire que l’on peut aussi bien monter sur le circuit imprimé, le RF290A traditionnel à 300 MHz que celui à 433,92 MHz, selon le type de télécommande à identifier. Sur les photos du prototype, le module hybride a été soudé directement sur l’interface (nous avons réalisé deux interfaces séparées). Si vous voulez vous réserver la possibilité d’interchanger les modules 300 et 433,92 MHz, vous devrez utiliser de la barrette tulipe sécable comme support.
A ce propos, rappelons que la majeure partie des radiocommandes pour ouverture électronique de portails fonctionne à 300 MHz. Les systèmes homologués, y compris ceux permettant d’activer et d’éteindre des systèmes antivol et les alarmes en général, se partagent entre 300 et 433,92 MHz. Afin de connaître la fréquence d’émission de la télécommande et pouvoir ainsi choisir le bon module hybride, un fréquencemètre peut s’avérer précieux.
Le module U4 est alimenté par les 5 volts fournis par le régulateur intégré U1 et donne, en sortie (broche 14), une série d’impulsions à niveau TTL complètement compatibles avec l’entrée des données du microprocesseur, affecté - après l’initialisation et le démarrage - à la broche 3.
Le microprocesseur U3 se charge de la lecture des bits qui arrivent ainsi que de la mémorisation en RAM, il extrait donc de la mémoire du logiciel les deux matrices relatives aux codages Motorola et MM53200 National, puis il les compare avec le bloc de données reçu.
Si le format de ce qui est parvenu au récepteur hybride est compatible avec celui d’un des systèmes connus, il met en route le logiciel de transmission série.
Pour effectuer l’envoi à l’ordinateur, le PIC16C84 divise le train d’impulsions décodé en deux blocs, dont l’un est composé de 8 bits et l’autre de 4 dans le cas du codage National Semiconductor, ou bien en 3 parties lorsqu’il s’agit d’un codage de type Motorola MC145026.
Sans trop rentrer dans les détails, disons qu’une telle division est faite pour pouvoir représenter la suite des données sous forme ASCII : étant donné qu’un caractère est composé d’un maximum de 8 bits, il est évident que chaque portion de code ne peut pas être plus grande.
Le Motorola, lui, étant un système à trois étages devant être représenté en binaire, il a été décidé d’affecter à chaque combinaison un couple de valeurs exprimé avec deux bits, qui sont “00” pour le niveau logique “0”, “01” pour l’état “open” (dip en position centrale), et “11” pour le niveau logique “1”.
Cela entraîne la représentation des 8 bits d’un caractère ASCII en seulement 4 bits three-state (trois états), ce qui - considérant que le MC145026 a 9 broches de codage - oblige à effectuer la représentation avec 3 caractères : un pour le premier bloc de quatre, un autre pour le second, et encore un pour la dernière broche.
Une fois ce concept compris, nous pouvons dire que le PIC16V84 effectue le calcul et génère les données correspondantes, sous forme série, avec lesquelles il pilote la broche 10 de U2, qui correspond à la section de transmission RS232-C.
Cette dernière n’est rien d’autre qu’un MAX232 de chez Maxim, contenant un “line-driver” (réseau Darlington) et un récepteur pour canal série en format standard RS232-C.
Le circuit U2 est alimenté par une tension 5 volts qu’il transforme ensuite en +10 V et –10 V, grâce aux circuits internes à charge capacitive, complétés par les condensateurs externes C4, C5, C6 et C7.
Nous utilisons, sur ce microcircuit, la section “driver” seulement, laissant ainsi inactive la section de réception.
Les impulsions sortent de la broche 7 de U2, se dirigent vers le contact 3 du connecteur à 25 broches puis rejoignent le RXD du port série de l’ordinateur par l’intermédiaire d’un câble approprié.
Liste des composants
R1 = 1 kΩ
R2 = 22 kΩ
R3 = 4,7 kΩ
R4 = 100 kΩ
R5 = 1 kΩ
C1 = 100 μF 25 V électrolytique
C2 = 100 μF 25 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 1 μF tantale
C5 = 1 μF tantale
C6 = 1 μF tantale
C7 = 1 μF tantale
C8 = 1 μF 25 V électrolytique
C9 = 1 μF tantale
C10 = 1 μF tantale
D1 = Diode 1N4007
LD1 = LED rouge 5 mm
LD2 = LED verte 5 mm
U1 = Régulateur 7805
U2 = Intégré MAX 232CPE
U3 = μcontrôleur PIC16F84 préprogr. (MF255)
U4 = Module Aurel RF290/433
T1 = Transistor NPN BC547
Q1 = Quartz 4 MHz
RL1 = Relais miniature 12 V 1 RT
Divers :
1 Support 2 x 8 broches
1 Support 2 x 9 broches
1 Bornier 2 pôles
1 Bornier 3 pôles
1 Connecteur DB25 femelle 90° pour ci
1 Antenne 300 ou 433,92 MHz (fil rigide)
1 Circuit imprimé réf. S255
Sauf indication contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Le logiciel
Maintenant que la description du hardware (matériel) est terminée, occuponsnous de la partie software (logiciel), car l’ordinateur doit à présent prélever les signaux, les traiter et, enfin, les afficher sur l’écran.
Naturellement, tout ceci est possible grâce à un logiciel spécial en QBasic (dans MS-DOS) dont nous faisons une description détaillée dans ces pages : il vous suffira de le taper (en entrant dans l’éditeur de MS-DOS) puis de le sauvegarder. Après quoi, pour le “lancer”, vous n’aurez plus qu’à entrer dans QBasic, ouvrir le fichier que nous venons de citer, puis aller dans le menu d’exécution (Exécuter) et cliquer sur Entrée.
Observons à présent ce qui se passe exactement en imaginant avoir relié un port série de l’ordinateur et le connecteur de la carte à l’aide d’un câble RS232-C, et d’avoir alimenté le montage avec une alimentation capable de débiter 9, 10, 11, ou 12 volts en courant continu sous 150 milliampères.
Une fois l’ordinateur allumé et le logiciel lancé, il suffira de se procurer un mini-émetteur codé à base de MM53200 ou de MC145026, travaillant évidemment sur la fréquence de l’hybride RF290A monté sur le circuit, et d’appuyer sur un des boutons (ou sur le seul, s’il s’agit d’une télécommande monocanal…) en restant à au moins un mètre de distance afin d’éviter de saturer l’étage d’entrée du module AUREL.
Vous avez, sur l’écran de contrôle, une commande très utile pour changer de port série, c’est-à-dire l’adresse du port RS232-C où l’ordinateur doit se rendre pour prélever les données qui arrivent de la carte.
Il est courant de relier la souris ou tout autre dispositif de pointage sur COM1.
Ce port est également choisi par défaut par notre logiciel. Sachez que pour basculer entre COM1 et COM2, il suffit de taper la touche C sur le clavier du PC.
L’écran indique “PORT UTILISE : COM2”.
En appuyant à nouveau sur la touche C, le message “PORT UTILISE : COM1” apparaît. Lorsque vous avez choisi le port à utiliser, confirmez en appuyant sur n’importe quelle touche, par exemple “ENTER”.
La page de lancement disparaît alors de l’écran pour laisser place à l’information “RECEPTION CODE” au centre et l’instruction “pour finir, appuyer sur F” en bas à gauche, qui indique qu’on sort du logiciel à l’aide de la touche “F”.
“Appuyer sur B pour basculer le relais”, indique qu’en appuyant sur la touche “B” du clavier, il est possible de changer l’état du relais RL1. En fait, en appuyant une première fois sur “B”, le relais RL1 se ferme et en appuyant une nouvelle fois, le relais s’ouvre et ainsi de suite.
Les codages
Si vous activez un émetteur pour radiocommande ayant le codage National ou Motorola, vous verrez apparaître sous “PORT UTILISE”, une série de chiffres, 2 pour le système à base de MM53200 et 3 pour celui à base de MC145026.
Les chiffres visualisés sont l’équivalent en décimal de la situation binaire des groupes respectifs de bits dans lesquels se trouve le code en entier.
Pour les interpréter, sachez que dans chaque byte (groupe de 8 bits) le bit ayant le poids le plus faible se trouve le plus à gauche. Si on prend le cas du premier bloc de 8 bits du MM53200, le dip-switch 1 correspond au bit le moins significatif et le 8, au plus important.
En outre, lorsqu’il s’agit du codage National, rappelez-vous que :
- “0” équivaut à un dip-switch ouvert (OFF) et
- “1” équivaut à un dip-switch fermé (ON).
Par contre, en ce qui concerne le codage Motorola :
- “0” (dip-switch sur “–”) vaut “11” binaire
- “nul” (dip au centre) correspond à “01” tandis que le
- “1” (dip sur “+”) équivaut à “00”.
Les codages les plus utilisés
Aujourd’hui, les systèmes de radiocommande les plus répandus fonctionnent avec deux types de codage, réalisés par deux groupes de circuits intégrés.
Le plus ancien et traditionnel est basé sur le MM53200 de chez National Semiconductor (ou sur les modèles équivalents UM3750 et UM86409 de chez UMC) et dispose de 12 bits binaires donnant accès à un total de 4 096 combinaisons.
Pour réaliser des systèmes émetteurs à plusieurs canaux en ayant un seul codeur, il faut que la première partie du code reste constante (les bits ont un poids croissant de la broche 1 à 12, c’est-à-dire que le premier vaut 2 puissance 0, le second 2, le troisième 2 puissance 2, etc.) et que l’on ne change que les bits de la fin. En somme, en changeant l’état logique du deuxième bit en “0”, on obtient un canal, tandis qu’en le changeant en “1”, on obtient l’autre canal.
Si l’on souhaite avoir 4 canaux, il faut considérer que le bit 12 est le bit de droite et que celui de gauche correspond à la broche 11 du circuit intégré.
Dans ces conditions, le premier canal est égal à “00”, le second à “01”, le troisième à “10” et le quatrième à “11”.
C’est le codage standard utilisé dans la plupart des émetteurs.
Le grand avantage du système utilisant le MM53200 est qu’un circuit intégré peut être utilisé comme codeur ou comme décodeur, selon l’état logique attribué à la broche 15 : haut dans le premier cas et bas dans le second.
En mode décodeur, la broche 17 est la sortie qui bascule de l’état logique “1” à l’état logique “0” lorsque le code reçu est égal à la combinaison des 12 bits.
Le codage Motorola utilise un codeur spécifique, le MC145026 ainsi que deux décodeurs, le MC145027 et MC145028, qui se distinguent par leur mode de fonctionnement.
Le premier utilise 5 bits pour le codage et les 4 restants comme données, à condition qu’on en fasse de même sur le codeur.
Quant au MC145028, il est surtout utilisé pour les radiocommandes car il permet d’activer une seule sortie (elle bascule de l’état “0” à l’état “1” logique) lorsque le code reçu coïncide avec l’état de ses 9 broches de codage, c’est-à-dire quand celles-ci sont disposées de même façon que celles du MC145026.
Même s’il possède moins de bits que le MM53200, le système Motorola assure une plus grande sécurité car il permet beaucoup plus de combinaisons, étant donné que chaque bit peut assumer trois différents niveaux (three-state) : “1”, “0” et “nul” (haute impédance), c’est-à-dire intermédiaire.
C’est pourquoi il permet de disposer de plus de 19 600 combinaisons (3 puissance 9 = 19 683). C’est donc d’une meilleure protection contre toute tentative de violation du système.
L’utilisation du MC145027 permet d’avoir une sortie qui s’active lorsque l’émetteur envoie un code dont les 9 bits coïncident avec ceux du décodeur.
Pourtant, les 4 bits terminaux de la télécommande peuvent être réglés librement et permettent de réaliser des commandes à plusieurs canaux, en utilisant toutefois un seul décodeur (contrairement au MM53200, qui demande un récepteur pour chaque canal) qui active sa sortie lorsque les 5 premiers bits coïncident seulement. Les quatre bits restants doivent être réglés de la même façon que les quatre derniers du codeur.
A droite, une télécommande qui emploie un codage de type MM53200 à 12 bits, pour un total de 4 096 combinaisons possibles.
Le codage National Semiconductor
Supposons appuyer sur le bouton d’une télécommande avec encodeur UM86409 (qui équivaut au MM53200) et opérant sur la fréquence d’accord de l’hybride RF290A monté sur la carte d’interface.
En partant de l’hypothèse que les nombres “100” et “8” apparaissent à l’écran, voyons à quoi ils correspondent, considérant que “100” correspond au premier bloc de 8 bits et que “8” représente la seconde partie de seulement 4 bits.
“100” décimal exprimé en forme binaire devient “01100100”.
Dans cette représentation, qui suit en tout et pour tout les 8 premiers dipswitchs du codeur, le bit “1” (broche 1 du UM86409 ou du MM53200) est le plus significatif, c’est-à-dire le premier, tandis que celui de droite est le huitième.
Passons au second byte et traduisons sa valeur décimale en binaire : “8” décimal exprimé en forme binaire devient “00001000”.
On doit toutefois considérer les quatre bits de droite seulement car les quatre de gauche sont toujours à zéro. On peut alors déduire la disposition des quatre dip-switchs restants, du neuvième au douzième compris: le “1” (quatrième bit en partant de droite) correspond au dipswitch 9, tandis que les trois “0” (toujours de droite à gauche) sont, respectivement, les dip-switchs 10, 11 et 12.
Pour résumer, nous pouvons affirmer que notre télécommande en test a un codage de ce type: “011001001000”, le “0” de gauche étant le bit “1” (broche 1 du codeur) tandis que celui de droite est le “12”.
Souvenez-vous qu’en règle générale les télécommandes basées sur le MM53200 ou autres équivalents, utilisent seulement 10 ou 11 dip-switchs, tandis que le dernier (le douzième) ou les deux derniers, sont reliés aux boutons pour réaliser différents codes pour les différents canaux.
Le codage Motorola
Supposons appuyer sur le bouton d’une télécommande avec encodeur MC145026 et opérant sur la fréquence d’accord de l’hybride RF290A monté sur la carte d’interface. En partant de l’hypothèse que le nombre “116” apparaisse à l’écran, suivi, en dessous, d’encore “116”, et, dessous, du nombre “3”. On analyse alors chaque byte pour connaître les valeurs finales.
“116” décimal exprimé en forme binaire devient “01110100”.
Ces 8 bits sont donc subdivisés en groupes de 2, indiquant chacun l’état d’un dip-switch three-state (à trois positions).
Donc, “01” représente la position du premier dip-switch, “11” celle du second, “01” celle du troisième et “00” celle du quatrième.
Examinons à présent le second byte, toujours égal à “116”, dont la décomposition nous donnera bien entendu : 01, 11, 01 et 00, qui représentent dans l’ordre le cinquième, le sixième, le septième et le huitième dip-switch.
Pour finir, le “3” décimal - qui est le troisième byte - exprime la valeur binaire 00000011, correspondant à la position du neuvième dip-switch de codage : dans notre cas, égal à 11.
Sachant que les valeurs attribuées aux positions des switchs sont “00” pour le “+” (1 logique), “01” pour le “nul” (central) et “11” pour le “–” (0 logique), nous pouvons déduire que les bits de notre émetteur sont ainsi disposés, dans l’ordre du premier au neuvième : nul - 0 - nul - 1 - nul - 0 - nul - 1 - 0.
C’est clair ? Si toutefois ça ne l’est pas, ne vous inquiétez pas car tout deviendra plus simple en assemblant l’interface, en la reliant à l’ordinateur et en faisant plusieurs essais pour apprendre à fond le mécanisme.
Sur l’écran se trouve également une commande pour activer ou désactiver le relais RL1 présent sur la carte: comme nous l’avons déjà dit auparavant, ce composant peut servir pour différentes applications, comme appliquer ou retirer l’alimentation d’un circuit, ou bien encore, gérer une serrure électrique ou une ouverture automatique. Cette dernière application nécessite logiquement un logiciel permettant la reconnaissance automatique d’un ou de plusieurs codes valables, et permettant d’envoyer le signal d’impulsion sur la broche 20 de la porte série à 25 broches, de façon à enclencher et déclencher le relais RL1.
Réalisation pratique
Il faut commencer par se procurer ou réaliser le circuit imprimé. Chacun pratiquera selon sa méthode habituelle.
Le dessin à l’échelle 1 du circuit imprimé est donné sur la figure 3.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé, commencez par monter les résistances et la diode au silicium, en faisant bien attention à sa polarité (la bague colorée sur son corps indique la cathode), puis les supports 2 x 9 broches pour le microcontrôleur et les supports 2 x 8 broches, pour le MAX232.
Installez ensuite la diode LED rouge, sachant que la cathode est placée du côté arrondi. Puis montez tous les condensateurs, en faisant particulièrement attention à l’orientation des électrolytiques.
Continuez par le quartz et le relais et finissez par le régulateur de tension 7805, qui doit être positionné comme sur le plan d’implantation.
A présent, insérez le module hybride en dirigeant le côté composants vers l’extérieur du circuit imprimé. Après avoir terminé le montage, vérifiez le circuit et éliminez les erreurs éventuelles et/ou les faux contacts, ponts de soudure, etc.
Soudez un morceau de fil de 17 cm derrière le module hybride, à l’emplacement marqué “ANT”.
Insérez ensuite chaque circuit intégré dans son emplacement en veillant à ne pas plier les broches et en accordant chaque encoche-détrompeur avec celles du support correspondant.
Maintenant, vous pouvez essayer le montage : pour cela, reliez sur le bornier “+V–” une alimentation quelconque, capable de débiter de 9 à 15 volts continus sous environ 150 mA, en veillant au respect de la polarité.
La diode D1 protège le circuit en cas d’inversion accidentelle des deux fils d’alimentation.
Schémas fonctionnels du MM53200
Dans ces schémas nous avons rassemblé toutes les données concernant le circuit intégré codeur/décodeur MM53200 à 4 096 bits, utilisé par de nombreuses radiocommandes.
En fonction du fabriquant, ce composant s’appelle MM53200, UM3750 ou bien UM86409, et présente, selon les modèles, des petites variantes.
Dans la plupart des applications, la fréquence de l’horloge (clock) est comprise entre 100 et 120 kHz. Le dispositif peut être utilisé soit comme émetteur, soit comme récepteur, en fonction du niveau logique appliqué sur la broche 15 (mode “select”).
Schémas fonctionnels du MC145026/7/8
L’utilisation de 9 broches de codage de type 3-state (à trois positions), permet d’obtenir 19 683 combinaisons.
Dans presque toutes les applications, on utilise une fréquence d’horloge (clock) de 1,7 kHz.
Figure 8 : Schéma fonctionnel du MC145026.
Figure 9 : Schéma fonctionnel du MC145027.
Instructions du logiciel en QBasic à “charger” dans le PC.
REM *******************************************************REM ***
DECODEUR DE TELECOMMANDES
1/03/2000 ****REM *** (C) 2000 by E.L.M
****REM *******************************************************ON
ERROR GOTO erreurDIM RX$(4)PORTA$ = “2”DEBUT:CLSIF PORTA$ = “1” THEN PORT$ = “2”:
RS232 = &H2FCIF PORTA$ = “2” THEN PORT$ = “1”: RS232 = &H3FCPORTA$
= PORT$COLOR 2, 0LOCATE 2, 15: PRINT “DECODEUR DE TELECOMMANDES”LOCATE 10, 5:
PRINT “PORT UTILISE: COM”; : PRINT PORTA$LOCATE 20, 5: PRINT
“Appuyez sur C pour changer de port”LOCATE 22, 5: PRINT
“Appuyez sur une touche pour confirmer”DO:A$ =
INKEY$IF A$ = “C” OR A$ = “c” THEN GOTO DEBUTIF A$ <>
“” THEN EXIT DOLOOPCLSIF PORTA$ = “1” THENCLOSE #1:
OPEN “COM1:2400,N,8,1,CS,DS,CD” FOR RANDOM AS #1ON COM(1)
GOSUB RXCOM(1) ONXX = INP(&H3FC): OUT &H3FC, (XX XOR 1)ELSECLOSE #1:
OPEN “COM2:2400,N,8,1,CS,DS,CD” FOR RANDOM AS #1ON COM(2) GOSUB RXCOM(2)
ONXX = INP(&H2FC): OUT &H2FC, (XX XOR 1)END IFLOCATE 10, 15: PRINT
“RECEPTION DU CODE”LOCATE 20, 1: PRINT “Appuyez sur“; : COLOR 0, 2: PRINT
“B”; COLOR 2, 0: PRINT “ pour Basculer le relais”LOCATE 22, 1: PRINT
“Appuyez sur “; : COLOR 0, 2: PRINT “F”; COLOR 2, 0: PRINT “ pour Finir”DO:
A$ = INKEY$ IF A$ = “B” OR A$ = “b” THEN XX = INP(RS232):
OUT RS232,(XX XOR 1) IF A$ = “F” OR A$
= “f” THEN CLS END END IF
IF CNT = 4 THEN GOSUB VISUALISATIONLOOPVISUALISATION:CLSPRINT CHR$
(7);LOCATE 20, 1: PRINT “Appuyez sur “; : COLOR 0, 2: PRINT
“B”; COLOR 2, 0: PRINT “ pour Basculer le relais ”LOCATE 22, 1:
PRINT “Appuyez sur “; : COLOR 0, 2: PRINT “F”; COLOR 2, 0: PRINT
“ pour Finir”LOCATE 1, 1IF ASC(RX$(0)) = 0 THEN LOCATE 10, 15:
PRINT “CODE RECU 53200” LOCATE 11, 15: PRINT ASC(RX$(1))
LOCATE 12, 15: PRINT ASC(RX$(2))ELSE LOCATE 10, 15: PRINT
“CODE RECU MOTOROLA” LOCATE 11, 15: PRINT ASC(RX$(1))
LOCATE 12, 15: PRINT ASC(RX$(2)) LOCATE 13, 15:
PRINT ASC(RX$(3))END IFCNT = 0RETURNRX:WHILE NOT EOF(1)
RX$(CNT) = INPUT$(1, #1)REM PRINT RX$(CNT);
t! = TIMER WHILE (t! + .05) > TIMER WEND
CNT = CNT + 1WENDRETURNerreur:RESUME NEXT
De l’interface à l’ordinateur
Reliez le port série femelle de la carte, à l’aide d’un câble, au port série mâle de l’ordinateur (d’ordinaire, le COM2 est disponible), puis démarrez celui-ci et attendez le “prompt” du MS-DOS ou alors vous pouvez y accéder en vous servant des commandes spécifiques de Windows 3.x, NT ou 95.
Démarrez QBasic, puis tapez les instructions du logiciel que vous trouverez dans ces pages, en essayant de ne pas commettre d’erreurs et en respectant fidèlement la forme et la syntaxe utilisée.
Pour terminer, contrôlez et corrigez les erreurs éventuelles, puis ouvrez le menu “file” (fichier), cliquez sur “sauvegarde” et attribuez un nom au fichier, sachant que son extension doit être obligatoirement de type “.BAS” : vous pouvez par exemple l’appeler “DECODER.BAS”.
Une fois sauvegardé, vous pouvez directement démarrer le programme sans avoir besoin de sortir ou de rappeler le fichier : avec les instructions affichées sur l’écran, vous pouvez ouvrir le menu “exécute” et cliquer sur “démarrer”.
Le logiciel doit alors s’exécuter et afficher à l’écran “DÉCODEUR DE TÉLÉ-COMMANDES” puis en bas, “PORT UTILISE : COM1”, “Appuyer sur C pour changer le port et “Appuyer sur une touche pour confirmer”.
Choisissez, à travers la lettre “C”, le port série à utiliser, confirmez et des nouveaux messages apparaîtront à l’écran indiquant au milieu “RECEPTION DU CODE” et en bas à gauche “Appuyer sur F pour finir”.
A partir de maintenant, vous pouvez transmettre et observer ce qui se passe.
Appuyez ensuite sur la touche “B” pour vérifier également le fonctionnement du relais.
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