Цифровий оптичний канал передачі від джерела аналогового сигналу на базі мікроконтролера Arduino

Федорченко І. О. Цифровий оптичний канал передачі від джерела аналогового сигналу на базі мікроконтролера Arduino : кваліфікаційна робота бакалавра : 172 Телекомунікації та радіотехніка / Федорченко Іван Олександрович ; наук. кер. Р. В. Богданов. Київ, 2025. 39 с.

Об'єкт дослідження – цифровий оптичний канал передачі даних.
Предмет дослідження – процес передачі аналогового сигналу у цифрову форму через оптичний канал на базі Arduino.
Мета роботи – розробка цифрового оптичного каналу базі мікроконтролерних наборів Arduino Nano для передачі даних з джерела аналогового сигналу, реалізація його апаратної та програмної частин і проведення експериментальної перевірки функціональності.
Методи дослідження – аналіз науково-технічної літератури, макетування, мікроконтролерне програмування, експериментальна перевірка та обробка отриманих даних.
У дипломній роботі розглянуто побудову простого цифрового оптичного каналу передачі інформації, що реалізований на базі мікроконтролерів Arduino Uno. У системі використано фоторезистор як джерело аналогового сигналу, який зчитується за допомогою вбудованого 10-бітного АЦП Arduino Uno. Оцифровані дані передаються у вигляді світлових імпульсів через оптичний канал.
Приймальна частина реалізована також на Arduino Uno і включає датчик освітленості DAT194, який реєструє світлові імпульси, перетворює їх в аналоговий сигнал, що потім знову оцифровується АЦП. Відновлений цифровий код виводиться на LCD-дисплей 16×2 для подальшої візуалізації результатів.
У роботі наведено принципову схему, блок-схему алгоритму роботи системи, описано апаратну реалізацію на макетній платі, представлено фрагменти програмного коду для передавача і приймача, а також експериментальні результати, які підтверджують коректність роботи та надійність передачі цифрових даних через оптичний канал.
Основні результати. У процесі виконання роботи було реалізовано функціональний макет цифрового оптичного каналу передачі інформації, що побудований на двох мікроконтролерах Arduino Uno. Система дозволяє передавати 8-бітний цифровий код, сформований на основі аналогового сигналу від фоторезистора, який зчитується за допомогою вбудованого 10-бітного АЦП Arduino.
Передача даних здійснюється за допомогою світлодіодного випромінювача, який формує оптичні імпульси відповідно до переданого цифрового коду. На приймальній стороні датчик освітленості DAT194 фіксує ці імпульси, після чого сигнал знову проходить аналого-цифрове перетворення та декодується.
Для виведення результатів використано два LCD-дисплеї 16×2, які відображають значення, отримані на передавальній і приймальній стороні. Проведені експерименти засвідчили стабільність роботи оптичного каналу, точність оцифрування аналогових сигналів, а також надійність передачі даних між модулями за допомогою світлового зв’язку. Макет повністю функціонує в реальному часі та демонструє можливість практичного застосування подібної технології в системах збору даних або бездротового оптичного зв’язку.