Система охранной сигнализации схема электрическая функциональная. Датчик дыма на микроконтроллере MSP430F2012

Охранные сигнализации могут быть разные. Рассмотрим несколько готовых решений:

Охранная сигнализация на базе gsm телефона

GSM-охрана на сегодняшний день является наиболее перспективным и, лишенным многих недостатков, средством контроля за удаленными объектами. Радиоканальная система безопасности GSM предназначена для обеспечения охраны, пожарной сигнализации на удаленных объектах. Взято из .

На рис. 1.1. представлена схема GSM сигнализации, работающая совместно с практически любым мобильным телефоном. Телефон используется в качестве GSM передатчика. В случае срабатывания тревоги передается СМС или производится звонок пользователю.

Рисунок 1.1 - Схема GSM сигнализации

Принцип работы охранной сигнализации GSM В основе устройства лежит микроконтроллер ATTiny2313 фирмы Atmel. Питание устройства производится от любого из двух источников: аккумулятора GSM-телефона или внешнего питания. При включенном внешнем питании МК питается от него и производится зарядка аккумуляторной батареи телефона, а при его отсутствии – от аккумуляторной батареи телефона.

К разъему J2 “ PROGRAMMER” подключается программатор для программирования МК. К выводам МК через разъем J3 подключается мобильный телефон. Обмен данных между МК и мобильным телефоном осуществляется посредством АТ-команд. Линии RxD и TxD телефона подключены к последовательному порту МК. К выводам PB0-PB7 микроконтроллера подключаются датчики. Для предотвращения влияния высокочастотных помех на шлейфы датчиков устанавливаются конденсаторы C8-C15. Датчики срабатывают на разрыв, при отсоединении от общего, тем самым предотвращена возможность перерезать шлейфы датчиков. Диоды VD3-VD10 защищают МК от попадания повышенного напряжения со шлейфов датчиков. В качестве одного из датчиков (на схеме F8) можно использовать датчик наличия внешнего питания охранной системы. Для того чтобы пользователь смог следить за работой устройства к выводу МК подключен сигнальный светодиод VD2. При правильном монтаже устройство не требует настройки и начинает работать сразу.

Устройство собрано на одностороннем фольгированном стеклотекстолите, размерами 30*35 мм, с применением SMD компонентов. Детали, не установленные на плате, устанавливаются навесным монтажом.

Gsm сигнализация для дачи

Данное устройство предназначено для своевременного оповещения о вторжении на дачу. Взято из . Внешний вид устройства представлен на рис. 1.2. При вторжении устройство будет звонить на мобильный телефон хозяина два раза, что не маловажно в условиях дачи. Устройство имеет 8 охранных зон, этого должно быть достаточно для охраны всей дачи. Устройство также снабжено аккумулятором на 12 В, он обеспечивает резервное питание, при отключение сети 220 В. В данном устройстве можно применить промышленные датчики, например датчик движения, или другие датчики.

Для того чтобы включить сигнализацию надо включить тумблер, который будет находиться в потайном месте. После включения тумблера у вас будет 30 секунд чтобы выйти из дачи и закрыть все двери и окна. Если вы не успели выйти, то сигнальный светодиод, начнёт моргать, говоря о том, что не все двери закрыты. После закрытия всех дверей устройство один раз позвонит на мобильный телефон, говоря о том, что устройство перешло в режим охраны. В режиме охраны светодиод постоянно горит.

Если будет открыта входная дверь, то устройство моментально начнёт два раза звонить на мобильный телефон хозяина. После открытия двери сирена включится только через 12 секунд, это сделано для того, чтобы владелец дачи успел выключить сигнализацию и не тревожил соседей звуком сирены.

Если были нарушены другие зоны, например, сработал датчик движения, то сирена включиться моментально, и устройство начнёт звонить на мобильный телефон два раза. Сирена выключится через 50 секунд после срабатывания. После того, как устройство закончит звонить на телефон, сигнальный светодиод начнёт моргать, сигнализируя о том, что охраняемые зоны были нарушены.

Данное устройство имеет 8 шлейфов. На схеме шлейфы обозначены в виде выключателей S1...S8. На шлейф S1 необходимо подключить входную дверь, на остальные шлейфы можно подключать другие двери, или датчики. В устройстве применён микроконтроллер Atmega16,он достаточно дешёвый и легкодоступный, и надёжный. Устройство питается от сетевого адаптера на 12 В, ток, потребляемый МК, мизерный. Так же в устройстве есть аккумулятор на 12 В, он обеспечивает резервное питание, при отключении сети 220В. В качестве мобильного телефона я применил старый, поддержанный телефон Simens А55. Но в устройстве можно применить любой телефон, который имеет функцию быстрого набора номера. Контакты реле 2 должны быть припаяны к кнопке быстрого набора на телефоне, а контакты реле 3 должны быть припаяны к кнопке сброса на телефоне. Выключатель S9 должен располагаться в потайном месте. Он предназначен для включения/выключения сигнализации.

История развития охранной сигнализации насчитывает намного больше лет, чем принято полагать. Примером могут служить древние схемы оригинальных изобретений, таких как японские «поющие полы», «дионисиево ухо» из античной Греции или египетские потайные ловушки, предназначенные для обеспечения сохранности сокровищ фараонов. Первые прототипы современных охранных сигнализаций начали разрабатываться вместе с появлением фотоэлементов и электрического звонка.

Современные технологии предоставляют возможность выбрать охранную сигнализацию среди множества различных вариантов. В таких системах используются самые разные виды и комбинации оборудования. Однако в этом разнообразии наблюдается общая логика, в связи с чем можно описать общую простой охранной сигнализации, позволяющую составить определенное представление о ее конструкции и принципах работы.

Схема оборудования любой системы охранной сигнализации включает следующие компоненты.

Извещатели охранной сигнализации . В зависимости от проекта могут применяться различные типы детекторов. Наиболее распространенными вариантами являются инфракрасные (пассивные или активные), фотоэлектрические, магнитоконтактные, а также извещатели, реагирующие на звук, разбитие стекла или изменение температуры.

Контроллер. Это ключевой компонент охранной сигнализации, собирающий и анализирующий сигналы со всех извещателей системы, а также инициирующий ее срабатывание при проникновении посторонних на охраняемую территорию. Одновременно контроллер выводит информацию об инциденте на дисплей или другое устройство отображение данных.

Исполнительное устройство. С помощью данного элемента система реагирует на нарушение охранного контура. Современные сигнализации оснащаются самыми различными исполнительными устройствами, в том числе звуковыми (сиренами, звонками, громкоговорителями), коммуникационными (оповещающими о тревоге по радиоканалу или сотовой связи), визуальными (световыми панелями, проблесковыми маячками) или активными, например, блокирующими выходы и лифты.

Источники питания и коммуникационные линии. Данные элементы служат для энергообеспечения (в том числе автономного) и связи между элементами охранной системы.

Типичная схема охранной сигнализации выглядит следующим образом.

В качестве извещателей используются активные инфракрасные детекторы движения и пассивные магнитные герконы, вызывающие срабатывание системы при открытии дверей. Исполнительными устройствами служат звуковые и визуальные (световые) индикаторы (проблесковый фонарь, сирена). Контрольная панель содержит компоненты управления охранной сигнализацией, светодиодные индикаторы, сигнализирующие в фоновом режиме о целостности контура, а также специальное реле, запускающее при замыкании контактов на нем механизмы исполнительных устройств. Обеспечение системы электроэнергией осуществляется с помощью 12-вольтового источника бесперебойного питания. Как правило, охранные сигнализации имеют автономное электроснабжение, так как зависимость от центральной сети повышает их уязвимость для нарушителей.

Имея общее представление о принципе построения и работы системы охранной сигнализации, эту схему можно модифицировать и дорабатывать с помощью различных методов, например:

• увеличивая число независимых по отношению друг к другу контуров охранных систем;
• комбинируя детекторы различного типа и оптимизируя их локализацию. При этом основная задача заключается в устранении «слепых зон» и обеспечении запасных сценариев срабатывания охранного контура;
• предусматривая дополнительные степени безопасности, такие как запасные источники питания сигнализации, или способы оперативного восстановления функциональности охранной системы при нарушении коммуникационных каналов;
• интегрируя охранную сигнализацию с другими системами безопасности, такими как видеонаблюдение, патрульные службы, противопожарные средства и т. д.
• дополняя функции активными охранными средствами, воздействующими на нарушителей. Парализующий газ, выпускаемый в помещение через вентиляционные ходы, люки в полу, ведущие непосредственно в бассейн с пираньями и другие приемы из приключенческих фильмов - экстремальные примеры таких механизмов. Однако не столь экзотические и опасные, но схожие по принципу действия охранные средства достаточно часто применяются и в действительности.

В абсолютном большинстве случаев меры, усложняющие систему безопасности, имеют своей целью повышение ее надежности и способности к противостоянию любым известным методам незаметного проникновения или прямого вторжения на охраняемую территорию. Нарушители, в свою очередь, стараются разработать эффективные, быстрые и незаметные способы обхода всех степеней защиты.

В любом случае, это очередной вариант противостояния средств нападения и защиты, в котором каждая из сторон должна безостановочно развиваться, чтобы не отдать преимущество в руки противнику. По этой причине в сфере создания охранных сигнализаций в будущем постоянно будут разрабатываться новые технологии и инновационное оборудование. Вместе с тем принципиальная схема систем безопасности будет оставаться неизменной.

Компания «ЮНИТЕСТ» специализируется на изготовлении охранного и противопожарного оборудования, а также проектировании систем безопасности.

Схема пожарной сигнализации, разработанная с учетом архитектурных особенностей здания, позволит максимально рационально и эффективно расположить оборудование для своевременного определения и локализации очага возгорания. Схемой пожарной сигнализации должны быть предусмотрены система пожаротушения, управление вентиляцией здания, а также, возможно, речевое оповещение и управление работой лифтов.

Схема охранной сигнализации служит для разработки системы по предупреждению незаконного проникновения в здание посторонних лиц. В схеме сигнализации учитываются пути прокладки кабеля, установка датчиков, централи и размещение системы управления. Важно, чтобы размещение системы минимизировало ущерб, наносимый внутренней отделке здания. Этот фактор также должен быть учтен на схеме.

Схема охранно-пожарной сигнализации призвана учитывать расположение интегрированной системы безопасности. На ней отражаются сигнальные устройства, приборы для пожаротушения, блоки управления, а также размещение пропускного бюро и системы видеонаблюдения. Схема разрабатывается с учетом индивидуальных особенностей охраняемого объекта - рассчитывается необходимое количество датчиков и приспособлений для порошкового, газового или водяного пожаротушения.

Компания «ЮНИТЕСТ» - незаменимый помощник при разработке систем охранной и пожарной сигнализации. Вся продукция сертифицирована и призвана служить вашей безопасности.

Датчики дыма являются более эффективным инструментом противопожарной сигнализации, так как, в отличие от традиционных тепловых датчиков, они срабатывают до образования открытого пламени и заметного роста температуры в помещении. Ввиду сравнительной простоты реализации, широкое распространение получили оптоэлектронные датчики дыма. Они состоят из дымовой камеры, в которой установлены излучатель света и фотоприемник. Связанная с ними схема формирует сигнал срабатывания, когда обнаруживается существенное поглощение излучаемого света. Именно такой принцип действия положен в основу рассматриваемого датчика.

Приведенный здесь датчик дыма использует батарейное питание, поэтому, в целях увеличения практичности, он должен в среднем потреблять очень малый ток, исчисляемый единицами микроампер. Это позволит ему в течение нескольких лет проработать без необходимости замены батареи питания. Кроме того, в исполнительной цепи предполагается использование звукового излучателя, способного развить звуковое давление не менее 85 дБ. Типичным способом обеспечения очень малого электропотребления устройства, которое должно содержать достаточно сильноточные элементы, как, например, излучатель света и фотоприемник, является его повторно-кратковременный режим работы, причем длительность паузы должна во много раз превышать длительность активной работы.

В таком случае среднее потребление будет сводиться к суммарному статическому потреблению неактивных компонентов схемы. Реализовать такую идею помогают программируемые микроконтроллеры (МК) с возможностями перевода в микромощный дежурный режим и автоматического возобновления активной работы через заданные интервалы времени. Таким требованиям полностью отвечает 14-выводной МК MSP430F2012 с объемом встроенной Flash-памяти 2 кбайт. Данный МК после перевода в дежурный режим LPM3 потребляет ток, равный всего лишь 0.6 мкА. В эту величину также входит потребляемый ток встроенного RC-генератора (VLO) и таймера А, что позволяет продолжать счет времени даже после перевода МК в дежурный режим работы. Однако данный генератор очень нестабилен. Его частота в зависимости от окружающей температуры может варьироваться в пределах 4…22 кГц (номинальная частота 12 кГц). Таким образом, в целях обеспечения заданной длительности пауз в работе датчика, в него должна быть заложена возможность калибровки VLO. Для этих целей можно использовать встроенный высокочастотный генератор - DCO, который откалиброван производителем с точностью не хуже ±2.5% в пределах температурного диапазона 0...85°С.

Со схемой датчика можно ознакомиться на рис. 1.

Рис. 1.

Здесь в качестве элементов оптической пары, размещенных в дымовой камере (SMOKE_CHAMBER), используются светодиод (СД) и фотодиод инфракрасного (ИК) спектра. Благодаря рабочему напряжению МК 1.8…3.6 В и надлежащим расчетам других каскадов схемы, достигнута возможность питания схемы от двух батареек типа ААА. Для обеспечения стабильности излучаемого света в условиях питания нестабилизированным напряжением рабочий режим СД задается источником тока 100 мА, который собран на двух транзисторах Q3, Q4. Данный источник тока активен, когда на выходе P1.6 установлен высокий уровень. В дежурном режиме работы схемы он отключается (P1.6 = «0»), а общее потребление каскадом ИК излучателя снижается до ничтожно малого уровня тока утечки через Q3. Для усиления сигнала фотодиода применена схема усилителя фототока на основе ОУ TLV2780. При выборе этого ОУ руководствовались стоимостью и временем установления. У данного ОУ время установления составляет до 3 мкс, что позволило не использовать поддерживаемую им возможность перехода в дежурный режим работы, а взамен этого - управлять питанием усилительного каскада с выхода МК (порт P1.5). Таким образом, после отключения усилительного каскада он вообще не потребляет никакого тока, а достигнутая экономия тока составляет около 1.4 мкА.

Для сигнализации о срабатывании датчика дыма предусмотрены звуковой излучатель (ЗИ) P1 (EFBRL37C20 , ) и светодиод D1. ЗИ относится к пьезоэлектрическому типу. Он дополнен компонентами типовой схемы включения (R8, R10, R12, D3, Q2), которые обеспечивают непрерывную генерацию звука при подаче постоянного напряжения питания. Примененный здесь тип ЗИ генерирует звук частотой 3.9±0,5 кГц. Для питания схемы ЗИ выбрано напряжение 18 В, при котором он создает звуковое давление порядка 95 дБ (на расстоянии 10 см) и потребляет ток около 16 мА. Данное напряжение генерирует повышающий преобразователь напряжения, собранный на основе микросхемы IC1 (TPS61040 , TI). Требуемое выходное напряжение задано указанными на схеме номиналами резисторов R11 и R13. Схема преобразователя также дополнена каскадом изоляции всей нагрузки от батарейного питания (R9, Q1) после перевода TPS61040 в дежурный режим (низкий уровень на входе EN). Это позволяет исключить протекание токов утечки в нагрузку и, таким образом, свести общее потребление данным каскадом (при отключенном ЗИ) до уровня собственного статического потребления микросхемы IC1 (0.1 мкА). В схеме также предусмотрены: кнопка SW1 для ручного включения / отключения ЗИ; «джамперы» для конфигурации цепи питания схемы датчика (JP1, JP2) и подготовки к работе ЗИ (JP3), а также разъемы внешнего питания на этапе отладки (X4) и подключения адаптера встроенной в МК отладочной системы (X1) через двухпроводной интерфейс Spy-Bi-Wire.

Рис. 2.

После сброса МК выполняется вся необходимая инициализация, в т.ч. калибровка генератора VLO и настройка периодичности возобновления активной работы МК, равной восьми секундам. Вслед за этим МК переводится в экономичный режим работы LPM3. В этом режиме остается в работе VLO и таймер А, а ЦПУ, высокочастотная синхронизация и прочие модули ввода-вывода прекращают работу. Выход из этого состояния возможен по двум условиям: генерация прерывания по входу P1.1, которое возникает при нажатии на кнопку SW1, а также генерация прерывания таймера А, которое происходит по истечении установленных восьми секунд. В процедуре обработки прерывания по входу P1.1 вначале генерируется пассивная задержка (примерно 50 мс) для подавления дребезга, а затем изменяется на противоположное состояние линии управления ЗИ, давая возможность вручную управлять активностью ЗИ. Когда же возникает прерывание по таймеру А (прерывание ТА0), выполняется процедура оцифровки выхода усилителя фототока в следующей последовательности. Вначале выполняются четыре оцифровки при отключенном ИК светодиоде, затем - четыре оцифровки при включенном светодиоде. В дальнейшем эти оцифровки подвергаются усреднению. В конечном счете формируются две переменные: L - усредненное значение при отключенном ИК светодиоде, и D - усредненное значение при включенном ИК светодиоде. Четырехкратные оцифровки и их усреднения выполняются с целью исключения возможности ложных срабатываний датчика. С этой же целью выстраивается дальнейшая цепочка «препятствий» ложному срабатыванию датчика, начиная с блока сопоставления переменных L и D. Здесь сформулировано необходимое условие срабатывания: L - D > x, где x - порог срабатывания. Величину x выбирают опытным путем из соображений нечувствительности (например, к пыли) и гарантированного срабатывания при попадании дыма. Если условие не выполняется, происходит отключение светодиода и ЗИ, сбрасывается флаг состояния датчика (AF) и счетчик SC. После этого, выполняется настройка таймера А на возобновление активной работы через восемь секунд, и МК переводится в режим LPM3. Если условие же выполняется, проверяется состояние датчика. Если он уже сработал (AF = «1»), то никаких дальнейших действий выполнять не нужно, и МК сразу переводится в режим LPM3. Если же датчик еще не сработал (AF = «0»), то выполняется инкрементирование счетчика SC с целью подсчета числа обнаруженных выполнений условия срабатывания, что в еще большей степени позволяет повысить помехоустойчивость. Позитивное решение о срабатывании датчика принимается после обнаружения трех подряд условий срабатывания. Однако во избежание чрезмерного затягивания задержки реагирования на появление дыма, длительность нахождения в дежурном режиме сокращается до четырех секунд после первого выполнения условия срабатывания и до одной секунды - после второго. Описанный алгоритм реализует программа, доступная .

В заключение определим средний потребляемый датчиком ток. Для этого в таблицу 1 занесены данные по каждому потребителю: потребляемый ток (I) и длительность его потребления (t). Для циклически-работающих потребителей, с учетом восьмисекундной паузы, средний потребляемый ток (мкА) равен I × t/8 × 10 6 . Суммируя найденные значения, находим средний потребляемый датчиком ток: 2 мкА. Это очень хороший результат. Например, при использовании батареек емкостью 220 мА·ч расчетная длительность работы (без учета саморазряда) составит около 12 лет.

Таблица 1. Средний потребляемый ток с учетом восьмисекундной паузы в работе датчика

РЕФЕРАТ

Цель работы: разработка микропроцессорной системы на базе микроконтороллера, пожарной сигнализации на 11 пожарных датчиков. При срабатывании одного из датчиков пожарной сигнализации по радиоканалу поступает кодированный сигнал, чем обеспечивает включение сигнала и указывает номер сработавшего датчика.

Введение

1. Описание объекта и функциональная спецификация

2. Описание ресурсов МК

2.1 Расположение выводов

2.2 Исполнение микроконтроллера

2.3 Особенности микроконтроллеров серии PIC16F Х

2.4 Периферийные особенности, специальные особенности,технология

2.5 Эксплуатационные характеристики

3. Разработка алгоритмов устройства

4. Ассемблирование

5. Описание функциональных узлов МПС и алгоритма их взаимодействия

6. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время в нашей стране, да и, пожалуй, во всём мире стала наиболее актуальна проблема безопасности объекта. Системы электронных пожарных сигнализаций являются одним из главных препятствий на пути пожара.

Современные интегрированные системы безопасности.

В связи с широким использованием современных электронных компонентов и цифровых методов обработки информации происходит существенная "интеллектуализация" технических средств. Эти средства перестают быть просто вспомогательными и приобретают новые свойства. Современные технические средства охраны могут быть использованы в виде полностью интегрированной системы или системы, состоящей из функционально независимых компонентов.

Тенденции развития электронной техники и электротехники на базе микроминиатюризации требуют применения широкой номенклатуры маломощных и малогабаритных устройств и изделий (преобразователей трансформаторов, усилителей, фильтров, стабилизаторов, выпрямителей и так далее), выполненных на новой конструктивной основе ЭРЭ. Достижения науки и техники на современном этапе развития в области электронной техники позволяют значительно уменьшить массогабаритные характеристики рассматриваемых электронных устройств. В настоящее время конструирование РЭА, РЭУ и ЭРЭ характеризуется резким увеличением применения БИС, что также даёт возможность уменьшить объёмы устройств и одновременно улучшить их качественные характеристики, показатели надёжности и долговечности.

Пожарные системы большой ёмкости обычно применяются для обеспечения безопасности крупных предприятий, банков, гостиниц и характеризуется тем, что обслуживают от нескольких сотен до нескольких тысяч датчиков (извещателей). При этом контролировать нужно не только датчики но и различного вида устройства управляющие работой системы.

Микроконтроллеры серии РІС идеально подходят для организации и развития малого и среднего бизнеса в области производства электронной аппаратуры. При минимальных затратах рабочего времени и денежных средств можно легко наладить производство мини-АТС, телефонных блокираторов, "интеллектуальных" датчиков сигнализации, систем контроля доступа, автомобильной электроники и т п. Причем в таких изделиях от 30 до 90 процентов функциональной нагрузки несет на себе программное обеспечение, которое может быть легко модифицировано и приспособлено к нуждам потребителя.

Немаловажное значение имеет возможность защиты кода программы от несанкционированного копирования или изменения. Наличие этой опции эффективно защищает права разработчика и производителя, и особенно важно в Украине, где эти права систематически нарушаются. Для радиолюбителей микроконтроллеры РІС также интересны доступностью цены и простотой в освоении и применении, а также тем, что открывают для них новые, ранее невиданные области творчества. Радиолюбитель освобождается от непроизводительного труда, направленного на подбор и поиск подходящих компонентов, разработку сложной схемотехники реализованной на микросхемах жесткой логики. Значительно упрощается сама конструкция устройства и повышается надежность.

В данном курсовом проекте реализована микропроцессорная система на базе микроконтроллера для управления пожарной сигнализацией. Проект основывается на микроконтроллере PIC16F84А.

1. Описание объекта и функциональная спецификация

Предлагаемое устройство - модулятор и демодулятор на двух микроконтроллерах может работать совместно с передатчиком и приемником с частотной или амплитудной модуляцией. Устройство контролирует ежесекундную додачу импульсов с датчиков пожарной сигнализации. Производится контроль состояния 11 датчиков. При пропадании контрольных импульсов из-за значительного удаления от объекта или выключения передатчика включается звуковой сигнал. После включения тревожного сигнала можно определить, по какому из параметров или датчиков включилась сигнализация.

Функциональная спецификация

Так как устройство содержит две законченные конструкции, разберем каждую конструкции отдельно:

Модулятор

а. 11 пожарных датчиков на размыкание

а. к модулятору передатчика

b. включение несущей

3. Функции

а. сбор информации от пожарных датчиков (извещателей)

b. включение несущей передатчика

с. передача сигналов на модулятор передатчика

d. обработка временных характеристик работы устройства и передача в частотном виде

Демодулятор

а. с компаратора приемника

b. кнопка запуска (включение питания)

а. звуковой излучатель

b. семисегментный индикатор

3. Функции

а. прием управляющих сигналов с компаратора приемника

b. обработка полученной информации

c. подача звукового сигнала «Тревога» на звуковой излучатель

d. вывод информации на семисегментный индикатор, указывающий на объект срабатывания сигнализации и работоспособности устройства

2. Описание ресурсов МК

2.1 Расположение выводов

Расположение выводов микроконтроллера РIС16F84Aизображено на рис. 1.

Рис. 1 -Расположение выводов микроконтроллера РIС16F84A

2.2 Исполнение микроконтроллера

Микроконтроллер выпускается в двух видах корпусов.

Расположение выводов и конструктивные размеры различных корпусов приведены на Рис. 2 и Рис.3.

Рис. 2 - Конструктивные размеры микроконтроллера РIС16F84A(исполнение 1)

Рис. 3 - Конструктивные размеры микроконтроллера РIС16F84A(исполнение 2)

2.3 Особенности микроконтроллеров серии PIC16F

Особенности CPU Высокой Производительности RISC:

Только 35 единых команд операции над словами для узнавания

Весь единый цикл инструкций за исключением программы ветви, которые являются два-циклом

Действие скорости: DC - 20 отмечающего время входа Mгц DC - 200 цикла инструкции ns

1024 слова памяти программы

68 байтов Оперативной ПАМЯТИ Данных

64 байта Данных EEPROM

14-разрядные широкие команды

8-разрядные широкие байты данных

15 Специальных Аппаратных записей Функции

Восьми-горизонтальный глубокий аппаратный стек

Направьте, косвенные и относительные способы адресации

Четыре источника прерывания:

Внешняя иголка RB0/INT

Избыток таймера TMR0

PORTB<7:4> включенное изменение прерывания

Запись данных EEPROM завершить

2.4 Периферийные особенности, специальные особенности,технология

Периферийные Особенности

13 входов I/O с индивидуальным контролем направления

Высокая текущая сточный выход/источник для прямого выхода

25 max сточного выхода mA. за направление

25 max источника mA. за направление

TMR0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-куском программируемый prescaler

Специальные Особенности Microcontroller :

10,000 стереть/написать Увеличенную ВСПЫШКУ циклов

Типичная память программы

10,000,000 типично стереть/написать циклы EEPROM

Типичная память данных

Сдерживание Данных EEPROM > 40 лет

Включенная длина окружности Серийный Programming™ (ICSP™) – через два входа

Энергетический Включенный Reset (POR), Энергетический Верхний Таймер (PWRT)

Таймер Старта Осциллятора (OST)

Таймер (WDT) watchdog с собственным включенным Осколком RC

Осциллятор для надежного действия

Защита кода

Мощность, сохранение метода СНА

Выбираемые варианты осциллятора

CMOS Увеличенный FLASH/EEPROM

Технология:

Низкая мощность, технология большой скорости

Полностью неподвижный проект

Повсюду ряд операционного напряжения:

Коммерчески: 2.0V 5.5V

Индустриально: 2.0V 5.5V

Низкое энергетическое потребление:

- < 2 mA типично @ 5V, 4 мгц

15 ???типично @ 2V, 32 kHz

- < 0.5 типичных текущих резервирования?????2V

2.5 Эксплуатационные характеристики

Температура окружающей среды под bias-55°C +125°C

Температура хранения -65°C +150°C

Напряжение на любой входе относительно VSS (кроме того VDD, MCLR, и RA4) -0.3V (VDD + 0.3V)

Напряжение на VDD относительно VSS -0.3 +7.5V

Напряжение на MCLR относительно VSS(1) . -0.3 +14V

Напряжение на RA4 относительно VSS -0.3 к +8.5V

Полное энергетическое потребление(2) .800 mW

Максимальный ток вне входа. 150 mA

Максимальный ток на входе VDD100 mA

Входной текущий зажим, IIK (VI < 0 или VI > VDD)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??20 mA

В статье приводится схема простой охранной сигнализации, описание работы, резидентное программное обеспечение (прошивка). Устройство не сложно собрать своими руками. Вся информация, необходимая для этого есть в статье.

Общее описание устройства.

Охранная сигнализация собрана на PIC контроллере PIC12F629. Это микроконтроллер с 8 выводами и ценой всего 0,5 $. Несмотря на простоту и низкую стоимость, устройство обеспечивает контроль двух стандартных шлейфов охранной сигнализации. Сигнализация может быть использована для охраны достаточно крупных объектов. Управление устройством производится пультом с двумя кнопками и одним светодиодом.

Наша фирма переехала в новое здание. От предыдущих хозяев осталась старая охранная сигнализация. Она представляла собой железный коробок с красными светодиодами и сиреной над входной дверью и раскуроченный электронный блок.

Я установил маленькую плату в блок сигнализации и превратил этот хлам в современную, надежную охранную сигнализацию. В данный момент она используется для охраны двухэтажного здания общей площадью 250 м 2 .

Итак, сигнализация обеспечивает:

• Контроль двух стандартных охранных шлейфов с измерением их сопротивления и цифровой фильтрацией сигналов.
• Управление с помощью пульта (две кнопки и один светодиод):
  • включение сигнализации;
  • отключение сигнализации через секретный код
  • задание секретного кода (код хранится во внутренней энергонезависимой памяти контроллера);
  • индикация режима работы светодиодом пульта.
• Устройство формирует временные задержки, необходимые для набора секретного кода, закрытие дверей помещения и т.п.
• При срабатывании сигнализации устройство включает звуковой оповещатель (сирену).
• Режим работы устройство также отображает внешним источником светового излучения.

Структурная схема охранной сигнализации выглядит так.

К основному блоку охранной сигнализации подключены:

• 2 охранных шлейфа с
  • НЗ – нормально замкнутыми датчиками;
  • НР – нормально разомкнутыми датчиками;
  • Rок – оконечными резисторами.
• Внешний блок звукового оповещения и индикации режима.
• Источник резервного питания.
• Блок питания 12 В.

Шлейфы охранной сигнализации и подключение датчиков.

Для контроля датчиков (извещателей) устройство использует стандартные охранные шлейфы. Контролируется сопротивление шлейфов. Если сопротивление цепи больше верхнего или меньше нижнего порога, то формируется сигнал тревоги. Нормальным считается сопротивление шлейфа равного оконечному резистору (2 кОм). Таким образом, если злоумышленник оборвет провода шлейфов или замкнет их, то сработает сигнализация. Таким способом отключить охранные датчики не получится.

В данном устройстве выбраны следующие пороговые значения сопротивления шлейфа.

Т.е. сопротивление шлейфа в пределах 540 … 5900 Ом считается нормальным. Выход значения сопротивления из этого диапазона вызовет срабатывание сигнализации.

Схема подключения датчиков (извещателей) к охранному шлейфу.

К одному шлейфу могут быть подключены как нормально замкнутые охранные датчики (НЗ), так и нормально разомкнутые (НР). Главное, чтобы в нормальном состоянии цепь имела сопротивление 2 кОм, а при срабатывании любого датчика вызывала обрыв или замыкание.

Для повышения помехозащищенности системы в устройстве происходит цифровая фильтрация сигналов шлейфов.

В принципе все должно быть понятно. К микроконтроллеру PIC12F629 подключены:

• Два шлейфа через RC цепочки R1-R6, C1, C2, обеспечивающие
  • формирование питания шлейфа;
  • аналоговую фильтрацию сигнала;
  • согласование с входными уровнями входов PIC контроллера.

Для определения сопротивления шлейфов используется компаратор микроконтроллера. Ко второму входу компаратора подключается внутренний источник опорного напряжения. Значения источника опорного напряжения (ИОН) для сравнения с верхним и нижним пороговыми значениями сопротивления задаются программно.

• Через RC цепочки R7-R10, C3, C4 подключаются две кнопки пульта и светодиод через токоограничительный резистор R11. Устройство обеспечивает цифровую фильтрацию сигналов кнопок для устранения дребезга и повышения помехозащищенности.

Стоит пояснить назначение резистора R17. Вход GP3 микроконтроллера имеет альтернативную функцию – питание 12 В для программирования микросхемы. Поэтому у него нет защитного диода ограничивающего напряжение на уровне напряжения питания. При напряжении 12 в на этом выводе микроконтроллер переходит в режим программирования. Резистор R17 снижает напряжение на входе GP3.

• Через два транзисторных ключа VT1, VT2 микроконтроллер управляет сиреной и внешней светодиодной индикацией. Т.к. эти элементы могут быть подключены длинным кабелем, транзисторы защищены от выбросов линии диодами VD4-VD7. Транзисторные ключи допускают ток коммутации до 2 А.
• Напряжение 5 В для питания PIC контроллера вырабатывает стабилизатор D2. Не стоит игнорировать светодиод VD8. В его функции входит не только индикация питания, но и создание минимальной нагрузки для микроконтроллера. Если PIC контроллер будет потреблять ток менее 2-3 мА (например, в режиме сброса), то напряжение 12 В через резисторы R8, R10 может поднять напряжения питания микроконтроллера выше допустимого.
• Входы для блока питания 12 В и источника резервного питания развязаны диодами VD2, VD3. В качестве диода VD2 используется диод Шоттки, для того чтобы обеспечить приоритет блоку питания при равенстве напряжений с источником резервного питания.

Я собрал устройство на плате размерами 54 x 45 мм.

Установил его в корпус старой сигнализации. Оставил только блок питания.

Пульт выполнил в пластиковом корпусе размерами 65 x 40 мм.

Программное обеспечение.

Резидентное программное обеспечение разработано на ассемблере. В программе циклически происходит переустановка всех переменных и регистров. Зависнуть программа не может.

Загрузить прошивку для PIC12F629 в HEX формате можно .

Управление охранной сигнализацией с пульта.

Пульт это маленькая коробочка с двумя кнопками и светодиодом.

Устанавливать ее лучше внутри помещения около входной двери. С помощь пульта включается и отключается сигнализация, меняется секретный код.

Режимы и управление.

При первой подаче питания устройство переходит в режим СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА. Светодиод не светится. В таком режиме устройство находится в течение рабочего дня.

Для включения сигнализации (режим ОХРАНА) необходимо нажать на две кнопки сразу. Светодиод начнет часто мигать, и через 20 секунд устройство перейдет в режим ОХРАНА, т.е. начнет контролировать состояние датчиков. Это время, необходимое на то чтобы выйти из помещения и закрыть входную дверь.

Если в течение этого отрезка времени (20 сек) нажать на любую кнопку, то устройство отменит режим охраны и вернется в режим СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА. Часто люди что-то вспоминают непосредственно перед выходом из здания.

Через 20 сек после включения устройство перейдет в режим ОХРАНА. В этом режиме светодиоды пульта и блока внешней индикации мигают примерно раз в сек. В режиме ОХРАНА происходит контроль состояния датчиков.

При срабатывании любого охранного датчика начинают часто мигать светодиоды, и сигнализация отсчитывает время, через которое прозвучит звуковой сигнал сирены. Это время (30 сек), необходимо для того, чтобы успеть отключить сигнализацию, набрав секретный код на кнопках пульта.

На пульте 2 кнопки. Поэтому код выглядит как число из цифр 1 и 2. Например, код 121112 означает, что надо последовательно нажать кнопки 1, 2, три раза 1 и 2. Код может иметь от 1 до 8 цифр.

Если код набран неправильно или не полностью, можно нажать две кнопки одновременно и повторить набор кода.

При правильно набранном коде устройство переходит в режим СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА.

Если за 30 сек после срабатывания датчика, правильный код набран не был, то включается сирена. Отключить ее можно набрав правильный код. В противном случае сирена будет звучать в течение 33 секунд, а затем устройство отключится (перейдет в режим СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА).

Остается объяснить, как устанавливать секретный код. Это можно сделать только из режима СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА.

Необходимо удерживать обе кнопки нажатыми в течение 6 секунд. Отпустить, когда засветится светодиод пульта. Это будет означать, что устройство перешло в режим задания секретного кода.

Затем подождать пока светодиод погаснет (5 сек). Устройство перейдет в режим СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА, а новые код будет сохранен во внутренней энергонезависимой памяти микроконтроллера.

Т.к. микроконтроллер устройства тактируется от внутреннего генератора невысокой точности, то указанные временные параметры могут отличаться на ±10 %.

Состояния охранной сигнализации.

Режим	Состояние светодиода	Условие перехода	Переход на режим
СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА	Не светится	Кратковременное нажатие двух кнопок	Ожидание ОХРАНЫ (20 сек).
		Удержание двух кнопок нажатыми 6 сек	Установка секретного кода
Ожидание охраны Необходимо на то, чтобы выйти и закрыть входную дверь.	Часто мигает	Время 20 сек	ОХРАНА
		Нажатие любой кнопки (отмена)	СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА
ОХРАНА	Мигает раз в секунду	Срабатывания датчика
Время на отключение сигнализации кодом (30 сек) Необходимо для того, чтобы отключить сигнализацию набором кода	Часто мигает	Правильный код набран	СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА
		Правильный код не набран в течение 30 сек	Звукой сигнал сирены (тревога)
Звукой сигнал сирены (тревога)	Часто мигает	Правильный код набран	СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА
		Время 33 сек	СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА
Установка секретного кода	Постоянно светится	Набор кода	СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТКЛЮЧЕНА

Практически работа с сигнализацией сводится к действиям.

• Уходя из помещения. Нажать две кнопки одновременно и закрыть дверь в течение 20 сек.
• Войдя в помещение. В течение 30 сек набрать секретный код.

Недостатки, возможные доработки.

Устройство может быть легко доработано для своих, конкретных условий. Все доработки касаются только аппаратной части. Программное обеспечение они не затрагивают.

• Желательно установить две сирены. Одну в блоке наружной индикации и оповещения, другую – в труднодоступном месте. Ток транзисторного ключа (2 А) сделать это позволяет.
• Надо бы защитить провода сирены от короткого замыкания транзисторным стабилизатором тока. В представленном варианте схемы злоумышленник может замкнуть провода сирены и при срабатывании сигнализации произойдет короткое замыкание источника питания.
• При желании можно подключать мощные и высоковольтные источники света, звука и т.п. через электромагнитные реле. Допустимый ток ключей это позволяет, и ключи имеют защиту от выбросов при коммутации обмотки реле.
• В качестве резервного питания можно использовать аккумулятор, добавив в схему простейшую цепь заряда.

Внешний вид установленной системы сигнализации.

Сейчас к устройству подключен только датчик открывания входной двери. Планирую, со временем, добавлять охранные датчики. Два шлейфа вполне достаточно, чтобы охранять наш двух этажный корпус.

Кстати, если используется только один шлейф, то ко второму надо подключить резистор сопротивлением 2 кОм.

На форуме сайта есть другие варианты программного обеспечения устройства. Там же можно обсудить, задать вопросы по этому проекту.