UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA IZTAPALAPA

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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

IZTAPALAPA

D I V I S I ~ N DE CIENCIAS

BASICAS

E INGENIERÍA.

LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTR~NICA.

PROYECTO DE INGENIEI~A ELECTR~NICA.

'I COMUNICACIóN I N A L Á ~ R I C A ENTRE DOS PC's 'I

ALUMNOS.

MATA LAMAS BEATRIZ 88228700

I

ALLENDE GONZÁLEZ JUAN RODRIGO 9 1223 822

ASESOR.

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PROYECTO DE INGENIEFdA ELECTFX5NICA COMUNICACI~N I N A L ~ ~ M ~ I U C A ENTRE DOS PC’s

CONTENIDO .

INTRODUCCI~N ... 1

JUSTFICACI~N ... 2

OBJETIVO . . . 3

EL PROTOCOLO RS-232 ... 4

Diagrama delDB9 ... 5

Distribución y asignación de pines del DB9 ... 5

Especificaciones ... 7

LA UART 8250 . . . 8

TRANSMISI~N DIGITAL CON PORTADORAS ANAL~GICAS ... 9

Diagrama de energías ... 10

Técnicas de sefialización ... 11

LA MODULACI~N DIGITAL FSK ... 12

MODULACI~N EN FRECUENCIA FM ... 14

DESARROLLO Y CONSTRUCCI~N ... 16

Esquema general del proyecto ... 16

Transmisión . . . 17

Modulador FSK m 2 0 6 ... 17

Diagrama de conexión del XR2206 ... 18

Modulador de FM ... 20

Esquema del modulador de

F M

... 20

Recepción ... 22

Demodulador FSK XR2211 ... 22

Diagrama de conexión del XR2211 ... 23

Software de Comunicación ... 25

Programación de la UART 8250 ... 32

Parámetros de la interrupción 14H del BIOS ... 32

c o N c L u s I o N E s ... 34

BIBLIOGRAFÍA ... 35

MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRóNICA COMUNICACI~N INALÁMI~RICA ENTRE DOS FJCS

El constante desarrollo en los equipos de cómputo, obliga a que la mayoría de los campos de estudio tengan una aplicación relacionada con el uso de una

PC,

ya sea para simulación de experimentos; adquisición, almacenamiento y procesamiento de datos; desarrollo de problemas matemáticos con una mayor velocidad; diseño de proyectos; o simplemente para el uso de procesadores de texto.

Sin embargo, el campo que con mayor frecuencia utiliza los recursos de un equipo de cómputo es el de la electrónica, ya que usualmente se realizan tareas como simulaciones computacionales de circuitos eléctricos; disefio de sistemas; etc.

Dentro del área de la electrónica, uno de los usos más recientes que se le da a los equipos de cómputo es el de las telecomunicaciones, es decir, la comunicación (intercambio de datos) entre dos o más

PC’s

con lo cual se generan grandes ventajas para el procesamiento de datos como podrían ser el intercambio de información; mediciones a distancia; control a distancia; y transferencia de archvos por citar solo algunas.

La comunicación entre equipos de cómputo ha sido de gran utilidad para el desarrollo de redes computacionales, ya que utilizando el principio bhsico de conexión entre dos equipos, puede ampliarse el intercambio de datos a más equipos, esto claro con ayuda de algún

paquete (software) y la inclusión de circuitos (hardware) necesarios para el control de dicha comunicación.

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MATA L A M A S BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRóNICA COMUNICACIÓN INALAMBRICA ENTRE M3S PC’s

El desarrollo del presente proyecto, nació de la inquietud de la conexión e intercambio de datos entre equipos de cómputo sin el uso de cables que pueden tener varios inconvenientes como son: é1 tener que restringir la distancia entre las PC’s debido a la longtud del cable en cuestión, lo que resulta en una limitante en la distancia de trabajo; podría pensarse que una solución al problema anterior sería la inclusión de más cable, o la sustitución del mismo por

uno de mayor longitud, sin embargo, esto trae como consecuencia el aumento en el costo de la conexión; otro problema es que se reduce la posibilidad del movimiento de alguno de los equipos debido, como en el punto anterior, al cableado.

El uso de un dispositivo de radio frecuencia para la transmisión de datos por medio del aire, otorga la ventaja de poder trabajar en cualquier lugar, sin importar longitudes de cableado ni costos del mismo; ya que simplemente con agregar un poco más de hardware pueden realizarse las tareas deseadas sin importar la ubicación de los equipos.

El tamaño del hardware de expansión no es problema, ya que, con los avances tecnológicos de la actualidad, los circuitos electrónicos han reducido sus dimensiones, logrando así, una disminución en el área ocupada.

Con respecto a los costos, puede considerarse que son relativamente bajos, ya que actualmente las escalas de integración en los circuitos integrados permiten la reducción del número de componentes, bajando los gastos totales del circuito; además de que dicho costo sería permanente, ya que una vez instalado, el hardware utilizado es útil sin importar los

movimientos que se realicen a los equipos de cómputo.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRóNICA COMUNICACIÓN INAL&BRICA ENTICE D O S PC’s

OBJETIVO.

Se planea comunicar, es decir enviar y recibir datos, de una PC hacia otra auxiliándose principalmente por m e l o de un modulador de FM, teniendo como medio de transmisión el aire, evitando así el uso de cableado para la conexión.

Todo el hardware necesario será construido basándose en circuitos integrados comerciales, además de componentes discretos como resistencias, capacitores, etc.

Las bobinas necesarias para el transmisor de FM, serán diseñadas de acuerdo a la frecuencia requerida para la transmisión.

Además del hardware, se realizarán los programas (software) necesarios para la obtención, envío, recepción, y almacenamiento de los datos procesados.

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PROYECTO DE INGENIE& ELECTR~NICA COMUMCACIÓN INALÁMBRICA ENTRE DOS PC's

EL PROTOCOLO DE COMUNICACIóN RS-232.

Toda computadora necesita de una serie de procedimientos formales por medio de los cuales tanto el hardware como el software estén capacitados para comunicarse con el resto del mundo.

Los procedimientos de más bajo nivel generalmente describen las interfaces de hardware (conectores) , interfaces eléctricas (niveles de voltaje o corriente), interfaces de tiempo e interfaces de seilal.

Al conjunto de procedimientos de bajo nivel se le llama protocolo de comunicación. El protocolo de comunicación mhs común es el protocolo serial RS-232, en el cual, los datos son transmitidos en secuencia, es decir, un bit seguldo de otro sobre un solo alambre, con una tierra de retorno.

El estándar RS-232 fue desarrollado por la Asociación de Industrias de Electrónica (EIA) en los principios de la era de la computación en Agosto de 1969. El nombre completo del estándar es "Estándar Recomendado 232, Interface Entre Equipos Terminales de Datos (DTE) y Equipos de Comunicación de Datos (DCE) Usando Interface Serial".

El Estándar EL4 interconecta el Equipo Terminal de Datos

(DTE),

típicamente una terminal o una computadora, al Equipo de Comunicación de Datos (DCE), típicamente un modem. El puerto serial en la mayoría de l a s computadoras y en la mayoría de los dispositivos de comunicaciones usa solo entre 9 y 11 pines, los cuales son suficientes para la mayoría de las aplicaciones de control, además de que es suficiente para operar un modem.

La mayoría de los modems, impresoras, controladores y otros dispositivos en el mercado de la comunicación de datos siguen los procedimientos del estándar RS-232. Existe además un equivalente europeo, conocido como la recomendación V.24 de CCITT, la cual no solo describe la interface eléctrica, sino también especifica muchos más de las funciones que contiene el estándar EIA.

Las asignaciones de los pines para el conector DB-9 como se usan por muchos fabricantes cumpliendo con las designaciones del estándar RS-232 se listan a continuación.

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PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTR~NICA COMUNICACI~N INALÁMBRICA ENTRE DOS PC’s

1 2 3 4 5

Abreviatura RLSDICD r

RD

TD

DTR SG

6 7 8 9

Diagrama de pines del RS-232 DB-9

Núm. de Pin

Descripcidn Detector de 1 Sefial Recibida en la Línea I

2 Dato

Recibido

3

Terminal de

4

Transmitido Dato

+

Datos Lista

Tierra de Seiial

Tipo de Funcidn

terminal local que indica que una sefial aceptable está siendo recibida en la

Datos

I

línea de comunicaciones entre DCE’s Información recibida en

la terminal local Datos Información enviada Control

Tierra

desde la terminal local Manejador de la terminal

que prepara al DCE para la comunicación

La conexión de tierra a la que otras sefíales del

RS-232 son referenciadas Direccidn Hacia DTE

-

DTE DCE DCE 5

MATA L A M A S BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTR~NICA

COMUNICACIÓN INALÁMl3RICA ENTRE DOS PC’s

ibreviatura

DSR

RTS

CTS

RI

-

Núm.

de Pin

6

-

9

Descripción

Set de Datos Listo Permiso para Envío Listo para Envío Indicador de Tono

Tipo de

Señal de control para la Control

Función

terminal local que indlca que el equipo de comunicación de datos

está conectado y listo Dara trabaiar

Señal

Control Señal de control de la determinar si un dato terminal local para

puede ser enviado Control Señal de control para la

terminal local que indica que puede comenzar la transmisión de datos de

la terminal remota Control Manejador enviado a la

terminal local que indica que una señal está siendo

recibida en la línea de comunicación. Dirección Hacia DTE

-

DCE DTE DTE 6

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PROYECTO DE INGENIEFdA ELEC'IRÓNICA

COMUNICACI~N IN-MCA ENTRE DOS PC's

El estándar RS-232 cubre principalmente las características eldctricas de las señales de datos. Las señales de datos recibidos, de acuerdo con la norma, se interpretan como sigue:

* Niveles de voltaje entre -3 y -15V es un '1' lógico.

6 Niveles de voltaje de +3 a +15V es un 'O' lógico.

Igualmente, voltajes negativos en comandos de control inchcan la condición de negación y voltajes positivos indican la condición de afirmación.

Niveles entre -3 y +3V no están definidos.

A continuación se presentan las especificaciones de la interface serial RS-232. Máxima distancia recomendada 15m.

Máxima velocidad de señalización 20kbauds Niveles de voltaje

Circuito abierto Afirmación, 'O'

Negación, '1'

<25V +5 a+15V -5 a -15V Máximos niveles de voltaje en el receptor *3 a *25V

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PROYECTO DE INGENIE- ELECrnÓNICA COMUNICACIÓN INALAMJ3RICA ENTRE DOS PC’s

EL TRANSMISORRECEPTOR ASÍNCRONO UNIVERSAL UART 8250.

Un TransmisorlReceptor Asíncrono Universal es un componente del puerto serial que actúa como un buffer para almacenar la información proveniente de un modem hasta que el CPU pueda procesarla.

El UART 8250, es un estándar aceptado hace algunos aAos, que utiliza un buffer de 1 bit. Aun cuando en ambientes tales como el sistema operativo OS/2 o Windows, donde pueden correrse más de un programa a la vez, es recomendable el uso de un buffer de 16 bits, el

UART 8250 es aceptable a velocidades de transmisión por debajo de 9600 bauds sin problemas de pérdida de datos.

También puede usarse el UART 8250 a velocidades mayores a 9600 bauds, solamente que en ambientes que no sean multitareas, como MS-DOS.

El UART 8250 realiza la conversión serial a paralelo de los datos recibidos de un dispositivo periférico, como un modem, y la conversión paralelo a serial de los datos recibidos del CPU.

El CPU puede leer el estado completo del UART; dicha información incluye el tipo y la condición de las operaciones de transferencia que están siendo realizadas por el UART, así como cualquier condición de error. El UART incluye también un generador de velocidad programable que es capaz de &vidir la frecuencia del reloj de entrada por divisores de 1

hasta 216 - 1.

El UART incluye un completo control de modem y un sistema de interrupción del

procesador. Dichas interrupciones pueden ser programadas para acoplarse a las necesidades del usuario, minimizando así los requerimientos de cómputo para el manejo de la liga de comunicaciones.

En general, el UART 8250 presenta las siguientes características:

4 Control sobre los bits para comunicación asíncrona (de inicio, de paro, y de paridad).

4 Registros de memoria y corrimiento que eliminan la necesidad de sincronización entre el

4 Interrupciones controladas independientes.

Generador de velocidad de transmisión programable. Características de interface serial totalmente programables: CPU y los datos seriales.

Palabras de 5,6,7, u 8 bits.

Generación y detección de bit de paridad par, impar o nula. Generación de 1, 1 o 2 bits de paro.

Detección de falso bit de paro.

4 Capacidad de reporte de estado.

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PROYECTO DE INGENIERk ELECTRóNICA COMUNICACIÓN INALAh4BRICA ENTRE D O S PC’s

TRANSMISI~N DE DATOS CON PORTADORAS ANAL~GICAS.

La transmisión de datos encierra el transmitir información digital desde un DTE hacia otro. En vez de construir líneas especiales para este propósito, es más conveniente usar la red telefónica pública. Desafortunadamente, dicha red fue construida mucho antes del

advenimiento de las comunicaciones de datos a gran escala, además de que fue diseñada para transportar información que fuera analógca en su naturaleza.

En suma, la información analógica está restringida al rango de frecuencias de 300 a 3200Hz. Es por esto que la función primaria de un modem en un extremo de la línea de transmisión es la de convertir pulsos dlgitales a seiiales analógicas capaces de ser

transmitidas sobre la red telefónica, y otro modem en el otro extremo se encargará entonces de reconvertir las señales analógicas en lo pulsos digitales originales.

Los modems se clasifican en categorías dependiendo si son síncronos o asíncronos. Si un procedimiento de comunicación de datos utiliza modems síncronos, los relojes internos tanto del modem transmisor como del modem receptor deberán ser sincronizados. Estos relojes son usados para controlar la velocidad a la cual los datos son transmitidos.

El tipo de modulación usado con modems síncronos es tal que el receptor extrae

información de sincronía de la señal recibida y la usa para mantener la sincronización con el modem transmisor. Además, la sincronización con la frecuencia portadora entre

transmisor y receptor debe ser establecida y mantenida con el propósito de demodular correctamente la señal en el extremo de recepción. En cambio, los modems asíncronos no se sujetan a estas restricciones, ya que la información de sincronía no es transmitida entre ellos.

Una señal digital transmitida sobre un canal telefónico contiene significantes componentes de energía que varían entre un nivel de DC y alrededor de tres veces la velocidad de sefialización. Por ejemplo, para una velocidad de sehlización de 600 Bauds, la energía de la señal variará entonces entre O y 1800Hz.

La mayoría de la energía de la seiial estaría concentrada a bajas frecuencias por debajo de la velocidad de señalización, o por debajo de 600Hz.

La red telefónica analógica, sobre la cual se transmiten las señales digitales, desafortunadamente no permite el paso de frecuencias menores a 300Hz, ni mayores a 3200Hz.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERfA ELECTRÓMCA COMUNICACIÓN INALhvBRICA ENTRE DOS PC’s

En la siguiente figura se realiza una comparación entre la distribución de energía de una

señal digital y la banda de paso de la red telefónica.

AMPLITUD

b

S

& DEDATOS DEFRECUENCIAf

f’

x

ESPECTRO

ESPECTRO DE ENERGIA DE UNA SEÑAL

vs.

ANCHO DE BANDA DEL C A N A L TELEFONICO

Con el propósito de acoplar la señal Qgital que se encuentra en la banda de O a 18OOHz (a una velocidad de 1200 bps) dentro de la banda de paso de la red telefónica (300 a 3200Hz),

la señal se modula con frecuencias portadoras localizadas dentro la banda de paso, logrando así, la transmisión.

El valor instantáneo de la fiecuencia portadora Y puede ser representada a un tiempo dado t por medio de una señal senoidal con tres parámetros, la amplitud máxima A, la frecuencia F, y la fase P:

Y = A.sen(2nFt + P)

En consecuencia, si la señal portadora llevará información digital, los tres parámetros, amplitud, frecuencia, y fase, serán modulados ya sea separadamente o conjuntamente por la señal digtal.

Los modems pueden operar en transmisión bidireccional alternada (semiduplex), o

simultánea (full duplex).

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PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRoNICA COMUNICACIoN INALAMBRICA ENTRE DOS PC’s

Las técnicas de señalización utilizan los siguientes métodos:

Modulación en amplitud (ASK: Amplitude Shift Keying). En esta técnica se varía solamente la amplitud de la señal analógica. Tiene ciertas desventajas, siendo la principal una baja inmunidad al ruido; consecuentemente casi no se usa en la práctica.

Modulación en frecuencia (FSK: Frecuency Shift Keying). Aquí la característica que varía es la frecuencia de la portadora y es usada para transmisiones a baja velocidad. Los modems FSK generalmente son asíncronos y pueden operar a una velocidad

máxima de transmisión de 1800bps.

Modulación en fase (PSK: Phase Shift Keying). En este caso se modifica la fase de la señal analógica. Esta técnica puede ser usada a velocidades arriba de 4800bps, además de que generalmente la transmisión es síncrona.

Modulación combinada en fase y amplitud (QASK: Quadrature/Amplitude Shift Keying). Varían tanto la fase como la amplitud de la portadora y se usa para velocidades mayores a 9600bps.

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PROYECTO DE INGEMERÍA ELECTRóNICA COMIJNICACIÓN INALÁh4J3RICA ENTRE DOS PC's

LA MODULACI~N DIGITAL

FSK.

FSK

es una técnica relativamente simple de modulación en la cual, la sefial analógica es modulada por una serie de pulsos digitales ('O' lógicos y '1' lógicos) que varían entre dos niveles discretos de voltaje.

La salida de una modulador

FSK

puede ser considerada una función escalón en el dominio de la frecuencia.

La figura muestra una gráfica de una simulación de una señal

FSK.

a

'I'

LOGIC0

'O'

LOGIC0

FRECUENCIA FRECUENCIA

I

ALTA

1

BAJA

SEÑAL

FSK

Una cantidad importante en la modulación

FSK

es el llamado factor h, el cual expresa el grado de modulación en este proceso.

El factor h se define como sigue:

Donde:

fm = frecuencia de un '1

'

fs

= frecuencia de un 'O'

v = velocidad de entrada de datos (bps)

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIE- ELECTRóNICA

COMUNICACI~N INALÁIVBFUCA ENTRE DOS PC’s

Como una regla general para mejorar el desempeño en FSK, el factor h esta limitado a valores menores que 1.

La circuitería necesaria para realizar una modulación y demodulación FSK es relativamente simple debido a los estándares de la actualidad, lo que hace que este tipo de modems sean muy barato.

El modulador requiere solamente de un switch electrónico para seleccionar una de las dos frecuencias para el modo ya sea de generación o detección.

El demodulador requiere un laso amarrador de fase (PLL: Phase Locked Loop) o filtros pasabanda, seguidos de un detector, para determinar que frecuencia es la que está recibiendo.

Para este tipo de modulación, no es necesario ningún tipo de sincronía entre el transmisor y

el receptor.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGlWERh ELECTRóNICA COMuMCACIoN INALÁMl3RICA ENTRE D O S PC's

MODULACIóN EN FRECUENCIA (FM).

En modulación lineal (como ejemplo Modulación en Amplitud

AM),

se varía la amplitud

de una señal portadora, en modulación angular la amplitud es constante, las variaciones se reflejan en la frecuencia de la portadora. En este tipo de modulación, las componentes espectrales de la forma de onda modulada dependen de la amplitud y frecuencia de la señal de banda base.

En general, la señal modulada angularmente se representa de la siguiente manera:

Para este caso, se tiene un ángulo total instantáneo

donde:

por lo que resulta:

X, =

&

cos(O,(t)) = x, =

&

Re[d ' e m ]

Si eC(t) contiene la información x(t), se tiene entonces el proceso denominado modulación

angular o modulación exponencial.

La frecuencia instantánea Kt) de la señal modulada esta dada por:

donde fa es la desviación de frecuencia, es decir, el máximo corrimiento de f(t) con respecto a la frecuencia de la señal portadora fc(t).

Para una señal FM, el ángulo total instantáneo queda de la siguiente manera:

integrando:

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENTERf.4 ELECmÓMCA COMUNICACIÓN NALÁMI3RICA ENTRE D O S PC’s

Si to se toma tal que: $(to) = O resulta:

4(t) = 2~ f A ~ ( h ) dh

Entonces, la forma de onda de la señal modulada en frecuencia queda :

Debido a que en FM la amplitud de la onda resultante es constante, la potencia promedio transmitida resulta de la siguiente forma:

ST

= (Ac)2/2

Partiendo del hecho que FM es un tipo de modulación exponencial, lo cual es un proceso no lineal, la onda modulada no tiene similitud evidente al mensaje transmitido.

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U T A LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRóNICA COMUNICACIdN INALÁMBIUCA ENTRE DOS PC’s

DESARROLLO Y CONSTRUCCI~N.

El diseño del proyecto se planeó de la siguiente manera:

Cada PC consta de tres módulos de hardware: un modem, un módulo para transmisión y

un

módulo para recepción.

En términos generales, la representación esquemática del proyecto se presenta en la siguiente figura.

ESQUEMA DE MóDULOS DE HARDWARE.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERIA ELECTR~NICA

COMUNICACIóN INALhBRICA ENTRE DOS PC's

Transmisibn.

El módulo de transmisión consta de 3 partes: Un DB-9.

Un circuito modulador FSK. Un circuito modulador de FM.

El DB-9 es un simple conector por medio del cual se obtendrán los datos digitales de la interface serial RS-232 de la PC, y se llevarán a la etapa de modulación FSK.

El circuito modulador de

FSK

es el encargado de convertir las señales digitales a señales

analógicas cuya frecuencia varia dependiendo del nivel de entrada. Para tal efecto se utilizó el CI XR2206 de la marca EXAR.

El diagrama de conexión para este circuito se muestra en las figuras siguientes.

AMSl

STO

M0

VCC

TCI

TC2

TRI

~ 7

TR2

181

W

SY"

SYMAI

~

WAVEAI

:

GND

j

SYNC0

~

BIAS

1

WAVEM

FSKl

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MATA LAMAS BEATRIZ

(20)

I

J

PROYECTO DE N G E N E R h ELECTRóNICA COMUNICACIóN INALÁMBRICA ENTRE DOS PC's

Fl =llR1C

F2=1IRpC

I I

4

IpF

&15K

" 1

DIAGRAMA DE

CONEXIóN

DEL

CI

XR2206

El

CI

XR2206 consta de cuatro bloques funcionales, un oscilador controlado por voltaje

(VCO),

un multiplicador analógico, un amplificador de ganancia unitaria (buffer), y un

conjunto de switches de corriente.

El

VCO

produce una frecuencia de salida proporcional a la corriente de entrada, la cual es

determinada por una resistencia conectada de una de sus terminales a tierra.

Con

dos de estas terminales, dos frecuencias discretas de salida pueden ser producidas independientemente una de otra, facilitando así la generación de FSK.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENEÚ4 ELECTRbNICA COMUNICACIÓN INALhvfl3RICA ENTRE DOS PC’s

Las resistencias antes mencionadas se localizan en el diagrama del XR2206 como R1 y R2, las cuales se conectan a los pines 7 y 8 respectivamente.

Dependiendo de la polaridad de la señal lógica en el pin 9, una de estas resistencias es activada. Si en el pin 9 se tiene un voltaje

2

2V, solamente R1 es activada.

Similarmente, si el nivel de voltaje en el pin 9 es 5

lV,

se activa solo a R2. Entonces, la frecuencia de salida puede ser acotada a dos niveles, fi y f2 como:

Para nuestro caso, dicho circuito se disefió para los siguientes valores de frecuencias: C = lOnf

R1= 33k de aquí fl = 3.3&

R2 = 77k de aquí f2 = 1.4kHz

Además de esto, armado el circuito con la configuración mostrada se obtiene un nivel de salida de:

Vsal= vc, 12

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRbNICA COMUMCACIoN INALÁMBRICA ENTRE DOS PC's

Una vez obtenidas las sefiales analógcas correspon&entes, la siguiente etapa es la de modulación en FM.

El circuito utilizado para este fin se muestra a continuación.

+9V

'f

SEÑAL DE FSK

d

I

MPS2222 MPS2222

MODULADOR

DE

FWI

-

SEÑAL DE FSK

d

I

MPS2222

MODULADOR

DE

FWI

Dicho circuito se obtuvo de la página electrónica de Internet: www.elektron.et.tude1ft.d; la

frecuencia de la portadora depende de los valores de C 1, C2 y L.

Debido a que el proyecto se planeó para que las dos terminales transmitieran

simultáneamente, se requerían dos diferentes frecuencias de portadora.

Se tomaron entonces las siguientes frecuencias, resultando en los siguientes valores para

c1,

c 2 y L.

Como se sabe, es muy complicado conseguir o diseñar una bobina de un valor específico, entonces, se propuso dejar el valor de C2 constante a lOpF, utilizar valores de L con los que se contaba, y así, determinar el valor de C1 de acuerdo a la frecuencia deseada.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRdNICA COMUNICACIÓN INALbrMBRICA ENTRE DOS PC’s

Teniendo los valores fijos para L y proponiendo la frecuencia de trabajo se encontraron los valores de C1 para cada transmisor:

Frecuencia

(MHz)

L

(pH)

C1 (pF)

91

4

24

101 40 3

Ya armados los transmisores, se probaron, y se encontró que las frecuencias variaban de los valores propuestos, pero no se traslapaban con valores de estaciones de la radio comercial, y cuando esto sucedía, se ajustaba un nuevo valor de frecuencia, modificando el tamaiio de la bobina para recorrer la frecuencia de portadora.

Cuando se encontró un valor estable de la frecuencia, se aislaron aplicándoles cera común para evitar cambios posteriores en sus dimensiones.

Con este procedimiento se logró tener portadoras constantes en el espectro comercial de FM.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGEMEaA ELECmÓNICA COMUNICACIóN INALÁMl3FUCA ENTRE MSS PC’s

Recepción.

El módulo de recepción consta de 3 partes: Un receptor de F.M.

Un circuito demodulador FSK. Un DB-9.

El receptor de F.M. se tomó de un rad0 de baterías, debido a que la señal portadora se colocó en la banda comercial de F.M. (88-106MHz), obteniendo a la salida de este, la seilal FSK correspondiente a los datos enviados en la otra PC.

El circuito demodulador de FSK es el encargado de reconvertir las señales analógicas recibidas a los pulsos digitales originales para así ser leídos por la PC receptora.

En este caso, el CI utilizado para la demodulación FSK fue el XR2211, igualmente de la

marca

EXAR.

El diagrama de conexión para este circuito se muestra en las figuras siguientes.

GND

B

4

LDOUN

151

LRQG

DO

B

7

TIMCI

TIMC2

TlMR

LDU

Vref

NC

CUMPI

22

MATA L A M A S BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIElÚA ELECTRóNICA COMuNICACI6N INALhíBRICA ENTRE DOS PC’s

ENTRADA

DIAGRAMA DE CONEXIóN DEL CI XR22 1 1

El XR2211 es un circuito que opera bajo el principio PLL y que está diseñado especialmente para aplicaciones de comunicación de datos; en particular, para aplicaciones de FSK.

Consiste en un sistema PLL básico para detectar una señal de entrada dentro de la banda de paso,

un

detector de fase en cuadratura que proporciona la detección de portadora, y un comparador de voltaje FSK que es propiamente el encargado de la demodulación

FSK.

El sistema PLL está constituido de un preamplificador de entrada, un multiplicador

analógico usado como detector de fase, y un oscilador controlado por voltaje (VCO) de precisión. El preamplificador es usado como un limitador tal que señales de entrada

típicamente alrededor de 1OmV R M S son amplificadas a una señal de nivel constante.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERIA ELECTR~MCA COMUNICACIÓN INALÁME3FUCA ENTRE DOS PC’s

El detector de fase actúa como una compuerta XOR cuya salida produce suma y diferencia

de frecuencias de la señal de entrada y de la salida del VCO.

Cuando estas frecuencias

(fm

y

fvco)

son iguales, entonces la suma de ellas resulta en 2fm

y la resta en OHz. Agregando un capacitor a la salida del detector de fase, la componente de

la resultante 2fm es reducida, dejando un voltaje de DC que representa la diferencia de fase entre las dos frecuencias. Esto cierra el laso y permite al VCO manejar la frecuencia de entrada.

El comparador de FSK es usado para determinar si el VCO es manejado por arriba o por abajo de la fiecuencia central (comparador de

FSK),

lo cual produce salidas activa alta y

activa baja para indicar cuando el PLL esta amarrado.

La función del DB-9 en este caso es para llevar los pulsos de la salida del demodulador de FSK hacia la PC.

Estos conectores, tanto del transmisor como del receptor, cumplen las dos funciones, ya que el proyecto se diseñó para funcional en la forma full-duplex, es decir, la comunicación se puede realizar en ambos sentidos a la vez.

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MATA LAMAS BEATRIZ

(27)

PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRdNICA COMUNICACIdN INALÁMBIUCA ENTRE D O S PC's

DESARROLLO DEL SOFTWARE DE COMUNICACI~N.

Con el propósito tanto de la transmisión, recepción y procesamiento de los datos, se desarrolló un programa capaz de realizar dichas funciones, sobre el cual se tuviera un

control total, ya sea para modificar la velocidad de transmisión, o para cambiar la aplicación que se realizaría sobre los datos recibidos.

El programa se realizó en lenguaje C debido a su facilidad de manejo, pero principalmente a su capacidad de compilar y ligar instrucciones de ensamblador dentro del mismo paquete. El motivo de usar instrucciones de ensamblador es la programación del puerto serial

(UART

8250), así como para la transmisiónhecepción de los datos debido a que es una herramienta muy poderosa ya que son instrucciones directas al microprocesador, pero también a su gran facilidad de manejo.

El listado del programa usado se presenta a continuación:

. . . . . .

* * * * * x * * * * * * * * * *

* * * * * * * * PROYECTO TERMINAL * * * * * * * *

* * * * * * * * COMUNICACION INALAMBRICA ENTRE DOS PC's IT * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * ALUMNOS : * * * * * * * *

* * * * * * * * MATA LAMAS BEATRIZ * * * * * * * *

* * * * * * * *

ALLENDE GONZALEZ JUAN RODRIGO * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * ASESOR : * * * * * * * *

* * * * * * * * JUAN CARLOS SANCHEZ GARCIA * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * * * * * *

. . . . . .

. . .

DECLARACION DE LIBRERIAS * * * * * * * * * * * * * * *

. . . * * * * * * * * * * * * * * * * * *

#include <conio.h> #include <stdio.h>

#include <graphics.h> #include <stdlib.h> #include <bios.h> #include <dos.h>

#define ESC OxlB

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE LNGENIERfA ELECTRóNICA COMUNICACI~N INALAMBRICA ENTRE DOS PC's

. . . * * * * * * * * * * PROGRAMAR 8250 PROGRAMA EL PUERTO SERIE PARA LA * * * * *

* * * * * * * * * * * * TW-SMISION Y RECEPCION DE INFORMACION * * * * * *

. . .

void Programar 8250(void) {asm push ax

asm push dx

asm mov ax,03h / * 110 bps, no paridad, no bit de paro,

asm xor dx,dx / * puerto=coml*/ asm int 14h

asm pop dx asm pop ax

-

long=8bits*/

1

. . .

BARRA DIBUJA UN RECUADRO DE FONDO SEGUN LOS * * * * * *

* * * * * * * * COLORES SELECCIONADOS * * * * * *

. . . * * * * * * * *

void barra (int a, int b, int e, int d, int Colin, int colout) {setfillstyle (1, Colin) ;

bar (a, b, e, d) ;

setcolor (colout) ;

rectangle (a, b, e, d) ;

rectangle (a+l,b+l,e-1,d-1) ;

rectangle (ai-2, b+2, e-2, d-2 ) ;

1

. . . * * * * * * * * ESPERA DESPLIEGA EN PANTALLA UN MENSAJE DE * * * * * * *

. . .

* * * * * * * * OPCION DE SALIDA * * * * * * *

void espera (void)

{ cleardevice ( ) ;

barra (O, O, getmaxx ( )

,

getmaxy ( ) ,1,10) ;

barra(140,1O,getmaxx()-l40,60,7,4);

setcolor (14 ) ;

settextstyle (4, O, 1) ;

outtextxy (210,14, " T W S M I S I O N SERIAL") ;

settextstyle (O, O, 1) ;

outtextxy (240,45, "PARA SALIR OPRIMA ESC") ;

setcolor (15) ; 1

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MATA LAMAS BEATRIZ

(29)

PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRóNICA COMUNICACIÓN INALÁMl3RICA ENTRE DOS PC's

. . .

* * * * * * * CARACTERES TRANSMITIDOS * * * * * * *

. . . * * * * * * * CAR TRANS PRESENTA UN RECUADRO PARA LOS - * * * * * * *

void car trans (int xl, int yl, int x2, int y2)

I setviewport (XI, yl, x2, y2,1) ;

clearviewport ( ) ;

setviewport (O, O, getmaxx ( 1 , getmaxy ( 1 , O) ;

barra(xl,yl,x2,y2,2,11);

barra(140,y1+10,getmaxx()-l40,yl+30,7,4); settextstyle (O, O, 1) ;

setcolor (14) ;

outtextxy (230, y1+17, "CARACTERES TRANSMITIDOS") ;

settextstyle (O, O, 1) ;

setcolor (15) ;

1

. . . * * * * * * * CAR RECIB PRESENTA UN RECUADRO PARA LOS * * * * * *

CARACTERES RECIBIDOS * * * * * *

-

* * * * * * *

. . .

void car recib (int xl, int yl, int x2, int y2) {setviewport ( x I , Y I , x ~ , Y ~ , 1) ;

clearviewport ( ) ;

setviewport(O,O,getmaxx(),getmaxy(),O); barra(xl,yl,x2,y2,2,11);

barra (140, y1+10, getmaxx ( ) -140, y1+30,7,4) ;

settextstyle (O, O, 1) ;

setcolor (14) ;

outtextxy (238,y1+17, "CARACTERES RECIBIDOSf1) ;

settextstyle (O, O, 1) ;

setcolor (15) ; 1

. . . * * * * * * * * * * VALIDO VALIDA CARACTERES PERMITIDOS * * * * * * * * * * * * * * *

. . .

int valido(char cr) {int a=O;

a=cr;

if ((a=='\n') I I (a==")) return(0); else

{if ( ( (a>=48) & & (a<=57)

I

I ((a>=65) & & (a<=90) )

I I

(a==' ' 1

I I ((a>=97) & & (a<=122) ) I I (a=='ñ') I I (a=='Ñ') )

return ( 1) ;

return ( O) ;

else

1 I

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRóNICA COMUNICACI~N INALÁMBRICA ENTRE DOS

. . .

. . . * * * * * DESPLIEGAR PINTA EN PANTALLA EL CARACTER RECIBIDO * * * * * * *

void despliegar(char c,int *cx,int *cy) {char tec [ 11 ='"';

int x=*cx,y=*cy; t e ~ [ l ] = ~ ~ ; tec [O] =c;

setcolor (15) ;

outtextxy (x, y, tec) ;

x+=l

o

;

if (x>=getmaxx ( ) -71) {x=70; y+=20;

if (y>=410)

{car - recib (50,260, getmaxx ( 1 -50,450) ;

1

y=300;

1

* cx=x ;

*

cy=y;

. . . * * * * * * DESPLIEGAT PINTA EN PANTALLA EL CARACTER TRANSMITIDO * * * *

. . .

void despliegat(char c,int *cx,int *cy) {char tec [ 11 ="";

int x=*cx,y=*cy; tec[l]=";

tec E O] =c;

setcolor (15) ;

outtextxy (x, y, tec) ;

x+=lO ;

if (x>=getmaxx ( ) -71) {x=70; y+=20;

if (y>=220)

{car trans (50,70, getmaxx ( 1 -50,240) ;

1

y=110;

-

1

* cx=x ;

*cy= y;

1

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE N G E N E R h ELECTRóNICA COMUNICACIÓN NALÁMBRICA ENTRE DOS PC's

. . . * * * * * * TRANSMITE ENVIA UN CARACTER POR EL PUERTO SERIAL * * * * * * *

. . .

void transmite(char t) tint sale=t;

asm mov ax,sale asm mov dx,03f8h asm out dx,ax

1

. . . * * * * * * * * * PROCEDIMIENTO DE TRANSMISION RECEPCION * * * * * * * * * * * * * *

. . .

void serial(void) {char Car=",rec;

int cxt=70,cyt=110,cxr=7O,cyr=3OO,entra;

espera ( 1 ;

car trans (50,70, getmaxx ( ) -50,240) ;

car-recib (50,260, getmaxx ( ) -50,450) ;

Programar - 8250 ( ) ; / * INICIALIZA CI 8250 * /

do

{asm mov dx, 03f8h asm in ax,dx

recib :

asm cmp al, O

asm je norecib asm mov entra,ax rec=entra;

if ( (entra>=O) & & (valido (rec) ) )

despliegar (rec, &cxr, &cyr) ;

norecib : if (kbhit ( ) )

{Car=getch ( ) ;

if (valido (Car) )

{transmite (Car) ;

1

despliegat (Car, &cxt, &cyt) ;

1

)while (Car!=ESC) ;

1

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIER~ ELECTR~NICA COMUNICACI~N INALÁIVBRICA ENTRE DOS P C ' ~

. . . * * * * * * * NOMBRES DESPLIEGA UNA PANTALLA DE PRESENTACION * * * * * * *

. . .

void nombres (void)

t cleardevice ( ) ;

barra(O,O,getmaxxO,getmaxy~),l,l0);

barra (140,40,getmaxx ( ) -140,80,7,4) ;

settextstyle (4, O, 3) ;

setcolor (14) ;

outtextxy (190,45, "PROYECTO TERMINAL") ;

settextstyle (8, O, 3) ;

setcolor (12) ;

setcolor (3) ;

outtextxy (50,150, "ALUMNOS: I T ) ;

setcolor (15) ;

outtextxy(100,170, "MATA LAMAS BEATRIZ") ;

OutteXtxy (100,190, "ALLENDE GONZALEZ JUAN RODRIGO") ;

OUtteXtXy(50,100, "COMUNICACION INALAMBRICA ENTRE 2 PC's") ;

1

. . . * * * * * * * * OPCION PRESENTA UNA PANTALLA AL USUARIO PARA LA * * * * * *

EJECUCION O SALIDA DEL PROGRAMA * * * * * *

* * * * * * * *

. . .

void opcion(void)

t nombres ( ) ;

setfillstyle (1,2) ;

pieslice ( (getmaxx ( 1 / 2 ) -50,315,90,270,15) ;

fillellipse ( (getmaxx ( 1 /2) +50,315,15,15) ;

bar ( (getmaxx ( 1 /2) -50,300, (getmaxx ( ) /2) +50,330) ;

setcolor (15) ;

line ( (getmaxx ( 1 /2) -50,300, (getmaxx ( ) / 2 ) +50,300) ;

line ( (getmaxx 0 /2) -50,330, (getmaxx ( ) / 2 ) +50,330) ;

pieslice ( (getmaxx ( 1 /2) -50,365,90,270,15) ;

fillellipse ( (getmaxx ( 1 /2) +50,365,15,15) ;

bar ( (getmaxx ( 1 /2) -50,350, (getmaxx ( 1 /2) +50,380) ;

setcolor (15) ;

line((getmaxx0/2)-50,350, (getmaxx()/2)+50,350);

line ( (getmaxx ( 1 /2) -50,380, (getmaxx ( ) /2) +50,380) ;

settextstyle (4, O, 4) ;

setcolor (14 ) ;

outtextxy (271,293, l l C 1 l ) ;

outtextxy(289,344, 1 1 ~ 1 1 ) ;

settextstyle (3, O, 1) ;

setcolor (15) ;

outtextxy (291,302, llOMENZARt') ;

outtextxy(309,352, llALIRtl) ;

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERiA ELECTF¿ÓNICA

COMUNICACI~N INAL,&E~RICA ENTRE DOS PC's

. . .

* * * * * * * * EJECUCION O SALIDA DEL PROGRAMA * * * * * * *

. . . * * * * * * * * EMPIEZO ESPERA UNA TECLA DEL USUARIO PARA LA * * * * * * *

void empiezo(void) {char siono;

for(;;)

{ opcion ( ) ;

do

while( (siono!='c') & & (siono!='C') & & (siono!='s') & &

if ((siono=='c') I I (siono=='C'))

else

siono=getch ( 1 ;

(siono!='S') ) ;

serial ( 1 ;

break;

1

1

. . .

* * * * * * * * A LOS PROCEDIMIENTOS DE EJECUCION * * * * * *

. . . * * * * * * * * PRESENTACION INICIALIZA EL MODO GRAFICO Y ENTRA * * * * * *

void presentacion(v0id)

{int gdriver = DETECT, gmode, errorcode; initgraph (&gdriver, &gmode, '"') ;

errorcode = graphresult();

if (errorcode ! = gr0k)

{printf ("Error de Graficos: %s\n", grapherrormsg (errorcode) ) ;

printf ("Presiona una tecla para salir:") ;

getch ( 1 ;

exit (1) ;

1

empiezo ( ) ;

closegraph ( 1 ;

1

. . .

* * * * * * * * CUERPO PRINCIPAL DEL PROGRAMA * * * * * * * *

. . .

void main (void)

{ primeraini ( ) ;

1

presentacion ( 1 ;

3 1

MATA L M S BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRóNICA COMUNICACIóN INALÁh4BRICA ENTRE D O S PC’s

Como puede verse, en el procedimiento Programar 8250 se programa al puerto serial, es decir, al UART 8250 para realizar la comunicaciói con las características deseadas por medio de la función O de la interrupción 14 del BIOS (JNT14H).

Los registros para dicha interrupción son lo siguientes:

Registro

AH

= OOH

Registro

AL

= parámetros del puerto:

Bits 7 a 5: velocidad de transmisión de acuerdo a la siguiente tabla:

bits 7 6 5 Velocidad Valor

hexadecimal (bps) O 0 0

4800 06

1 1 0

2400

05

1 0 1

1200 04

1 0 0

600

03 o 1 1

300

02 O 1 0

150 o1 0 0 1

110 O0

1 1 1 07 9600

I

Bits 4 a 3: paridad.

I

Bits 4 3

I

Valor

I

Paridad

I

hexadecimal

ninguna impar ninguna

Bit 2: bits de paro

I

Bit 2

I

Valor

1

# bits de

1

hexadecimal paro

O O0 1

32

MATA LAMAS BEATRIZ

(35)

PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRdNICA

COMUNICACI~N INALÁMI~RICA ENTRE DOS E’S

Bits 1 a O: Tamafio de la palabra de información.

I

Bits O 1

I

Valor

I

TamaAo

I

hexadecimal bits

1 0

1 1 03

- ~~~~ ~ ~ ~ ~~

Registro DX = Número del puerto (00-03H).

Una vez conocidos los parámetros necesarios para cada regstro, se llenaron de acuerdo a los requerimientos personales con los valores indicados:

AH = OOH

AL = 00000011B = 03H

DX = OOH

Para la transmisión y recepción de los datos, se utilizaron las instrucciones de ensamblado IN y OUT, las cuales envían y reciben datos respectivamente del puerto en cuestión. Estas instrucciones necesitan un direccionamiento, es decir, una indicación de donde se encuentra el puerto con el que trabajarán; en este caso, el puerto COMl cuya dirección es la 3F8H.

33

MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIEIÚA ELECTRóNICA COMUNICACIóN INALÁMBRICA ENTRE M ) S PC’s

CONCLUSIONES.

El proyecto ideado cumplió con el objetivo propuesto, ya que se realizó la transmisión de caracteres de una PC hacia otra, con el apoyo del hardware y del software diseñados para tal efecto.

Sin embargo, se presentaron algunos inconvenientes, como por ejemplo: para los circuitos E M , se tenían problemas de estabilidad ya que a pequeñas variaciones de los potenciómetros que originalmente debían utilizarse, las señales correspondientes de FSK sufrían distorsiones considerablemente grandes.

Una forma de solucionar el problema fue el siguiente: una vez armados los circuitos con los potenciómetros correspondientes y ajustados correctamente, se midió el valor de resistencia de cada uno y se sustituyó con resistencias fijas de valores lo más aproximado posible. Aún cuando estas resistencias no eran exactamente iguales al valor de los potenciómetros, las distorsiones eran despreciables; las únicas variables que se modificaban un poco eran la amplitud y la frecuencia de las señales de FSK, lo cual no afectó en lo más mínimo al buen funcionamiento del proyecto en general.

Otra contingencia que se presentó fue con los moduladores de FM, ya que, como se mencionó en el reporte, se eligió trabajar en la banda comercial de radiodifusión de FM,

con lo cual, el ancho de trabajo permitido era pequeño, y la estabilización del transmisor se dificultaba debido al valor de las bobinas con las cuales se controlaba el valor de la

frecuencia portadora.

Para contrarrestar este hecho, se estabilizó cada circuito variando el valor de la bobina y

aislándola para evitar así, cambios en la frecuencia portadora, lo cual funcionó adecuadamente.

El punto que menores problemas ocasionó fue la programación del software, ya que el compilador de Turbo C, es relativamente accesible y presenta la facilidad de compilar y ligar instrucciones de ensamblador, con lo cual, la programación del UART 8250 no tuvo mayores complicaciones.

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MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIER~A ELECTR~NICA COMUNICACI6N INALtiMBRICA ENTRE DOS PC's

BIBLIOGRAFÍA.

" Introducción a los Sistemas de Comunicación "

Ferrel G. Stremler

Ed. Addison Wesley Iberoamericana U.S.A. 1993

" Comunicactions Systems "

A. Bruce Carlson Ed. McGraw-Hill U.S.A. 1986

" Modem Handbook for the Communications Professional "

Cass Lewart

Intertext Publications Inc. U.S.A. 1987

" Information Transmission, Modulation and Noise ''

Mischa Schwartz Ed. Mc Graw-Hill U.S.A. 1990

" Compilation of Data Communications Standars "

Harold C. Folts, Harry R. Karp Ed. Mc Graw-Hill

U.S.A. 1980

" Communication System Engineering Handbook ''

Donald H. Hamsher Ed. Mc Graw-Hill U.S.A. 1990

" Teleinformática y Redes de Computadoras "

Antonio Alabo Muñoz Ed. Marcombo

México 1987

" C: A Reference Manual "

Samuel P. Harrison Ed. Prentice Hall U.S.A. 1987

35

MATA LAMAS BEATRIZ

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PROYECTO DE INGENIERh ELECTRóNICA COMUNICACIÓN INALbMBRICA ENTRE DOS PC’s

MANUALES.

National Interface Databook

0 Manual de Circuitos EXAR

PÁGINAS ELECTR~NICAS DEL WORLD WIDE WEB (M)

Página de

EXAR:

http://www.exar.com

Página de NATIONAL: http://www.national.com

Página de MOTOROLA: http://www.mot.com

Página de referencias del RS-232: http://www.asic.com

Página del modulador de ??M http://www.elektron.et.tudelft.nl

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