Принципиальная схема пожарной сигнализации с микроконтроллером. Расчет принципиальной электрической схемы ячейки сети периферийного оборудования системы пожарной сигнализации

Сегодня для обеспечения пожарной (охранной) безопасности в ассортименте имеется широкий спектр приборов, но цены на них для многих людей слишком высоки. Однако любой радиолюбитель, обладающий средним опытом, сможет сделать данный прибор сам и обеспечить безопасность своей квартиры, дачи, гаража, бани…

Предлагаемые в данной работе схемные решения испытаны в серийно выпускаемых приборах в процессе длительной эксплуатации.

Ядром пожарной (охранной) сигнализации является приёмно-контрольный прибор (ПКП),который отслеживает состояние шлейфов сигнализации (норма, короткое замыкание, обрыв)и датчиков (пожарных или охранных); включает световую и звуковую сигнализацию;осуществляет передачу сигналов на внешние устройства (пульт центрального наблюдения,модем GSM, адресный радиооповещатель, устройство пожаротушения и др.)

На Рис.1 представлена блок-схема ПКП на два шлейфа сигнализации, каждый из которых может иметь до десяти пожарных (охранных) датчиков. Аналог этого ПКП применялся для пожарной защиты электровозов ЭС5К и ЭП2К. Данный прибор был испытан со следующими датчиками:
- комбинированные (дым+тепло) типа ИПК-ТУ (Rдоб=0), «Профит» (Rдоб=1,3 КОм);
- дымовые типа ИП212-45 (Rдоб=1,1-1,2 КОм);
-тепловые типа ИП105 с разомкнутыми контактами (Rдоб=1,3 КОм), ИПК-ТУ-Т (Rдоб=0),
-шумовые, речь о которых ниже.

В принципе работу ПКП можно проверить и с объёмными датчиками, но у автора не хватает на это времени.Прибор регистрирует «Пожар» («Тревога») при срабатывании двух датчиков в одном или разных шлейфах сигнализации.Параллельно последнему датчику включается диод, который необходим для контроля шлейфа на обрыв VDок.

Принципиальная схема блока сопряжения представлена на Рис.2.

Схема работает следующим образом. Когда сигнал «прямой»=0, сигнал «обратный»=1, то транзистор VT4 закрыт, а транзистор VT2 открыт, и ток течёт через VT3, R7, датчики шлейфа сигнализации и VT2.При срабатывании датчиков ток через VT3 возрастает, а т.к. транзисторы VT3 и VT5 образуют токовое зеркало, то ток, протекающий через VT5 и R10, R11, R12, R13, DA2, DA3 возрастает в равной степени. Напряжение снимается с резисторов R10-R13 и сравнивается с напряжением ШЛ+ с помощью компараторов: DA4.1-«Внимание», DA1.2-«Пожар»,DA5.1-«КЗ».

Если сигнал «прямой»=1, а сигнал «обратный»=0, то VT4 открыт, а VT2 закрыт. Ток, величина которого определяется генератором тока на DA1.1, VT1, R1, R5, R6, C1, C2, течёт через оконечный диод, R8, VT4, и через VT3, R7, R8, VT4. Незначительная его часть течёт через R3, R4.Напряжение на ШЛ+ выше, чем на делителе R3,R4, и напряжение на выходе компаратора DA4.2 равно нулю. Повышение напряжения на ШЛ+ не сказывается на состоянии остальных компараторов. При обрыве шлейфа напряжение на делителе R3,R4 становится больше,чем на ШЛ+, и на выходе компаратора DA4.2 присутствует высокий уровень. На транзисторах VT6-VT13 собраны преобразователи уровня 24В в 5В для стыковки с контроллером.

Схема блока питания представлена на Рис.3.

Он состоит из зарядного устройства на VT1, VT2, VT3, стабилизаторов напряжения 12В и 5В на микросхемах DA2, DA3, сигнализатора пропадания сетевого напряжения на транзисторах VT4, VT5.

Блок питания содержит два аккумулятора 12В 4,5 А ч. Внешнее питание подается от покупного блока питания 24В 1А.

При разрядке аккумуляторов напряжение на делителе R11, R6 падает и VT2 открывается,открываются одновременно и VT1 с VT3 лавинообразно, и светодиод HL1 вспыхивает,конденсатор СЕ3 заряжается и напряжение на нём увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на делителе R11, R6 и закрытию VT1 и VT3. Зарядка аккумулятора, периодически (как и включение светодиода) происходит через транзистор VT3.

Блок контроллера совместно с блоками коммутации, индикации и звуковой сигнализации представлен на Рис.4.

Блок выполнен на реле К1-К3, которые управляются ключами на транзисторах VT1-VT3. Транзистор VT1 открыт и контакты реле К1 замкнуты, если ПКП работает в нормальном (дежурном) режиме.При появлении неисправности VT1 закрывается и контакты К1 размыкаются. Это необходимо для того, чтобы подать сигнал на внешнее устройство в случае полного отключения питания.

Блок звуковой сигнализации состоит из двух генераторов на микросхемах таймеров 555 -DD3,DD4 и выходного каскада на микросхеме DA1.1 (LM358), транзисторах VT4, VT5. Генератор на DD4 генерирует прямоугольные импульсы, и при его включении звучит тональный сигнал («Неисправность»,«Внимание»). Генератор на DD3 генерирует пилообразное напряжение, которое модулирует сигнал DD4. В результате звучит тревожный сигнал типа сирены («Пожар»). На выход блока индикации необходимо подключить либо динамик мощностью до 0,5 Вт, либо звуковой излучатель на 12В.

Блок контроллера выполнен на микросхеме DD1 (ATtiny 2313),цепь сброса которого -на DD2.1, DD2.2 (CD 4011), R1, C1, VD4. На DD2.3, DD2.4 выполнен буфер сигналов «прямой», «обратный.

Программа контроллера создана в среде AVR Studio 4 и прилагается к данной статье . Она включает проверку в цикле состояния входов порта В и в случае появления какого-либо события («Внимание», «Пожар», «КЗ», «Обрыв») его проверку - опрос данного входа в течении десяти циклов с интервалом 0,1с для избежания ложного срабатывания. Кроме того программа отслеживает появление двух событий «Внимание» в разных шлейфах сигнализации. С выхода PD6 осуществляется управление блоком сопряжения - переключение для проверки ШС на обрыв. Индикация состояния шлейфов осуществляется светодиодами HL1-HL6.

Как уже указывалось выше в ШС1 и ШС2 наряду с пожарными датчиками возможно подключение охранных датчиков: объёмных или шумовых. На Рис.5 представлена схема шумового датчика.

Он содержит микрофон (типа МКУ, МКЕ, «Шорох»), сигнал с которого поступает через регулирующий чувствительность датчика резистор R1 и разделительный конденсатор С1 на усилитель (VT1,R2,R3). Далее, проходя через разделительный конденсатор С2, сигнал детектируется на VD1, VD2 и «выравнивается» конденсатором С3, открывая транзистор VT2, при этом ток в шлейфе сигнализации увеличивается, и ПКП регистрирует событие – «Внимание». В дежурном режиме светодиод HL1 пульсирует с частотой 1Гц, которую вырабатывает генератор, построенный на микросхеме DD1 (CD 4011), R6, C4. При возникновении шума светодиод горит постоянно.

Аналог представленного датчика применялся в автомобильной сигнализации и хорошо себя зарекомендовал.

Следует отметить, что практически вся примененная элементная база в целях миниатюризации состоит из компонентов типа SMD.

В заключении хотелось бы осветить вопрос наиболее экономичного построения системы защиты нескольких объектов. Например, если на приусадебном участке имеются дом, баня, гараж и т.п.

В этом случае возможно применение адресной системы радиооповещения типа «Норма», которая состоит из адресных передатчиков – радиооповещателей (РОП) Рис.6 и приёмника (ППК) Рис.7

Дальность действия системы – 4…6км. Максимальное количество РОП – 254 шт. Радиоповещатель может быть состыкован с любым ПКП, имеющим релейный выход. ППК «Норма» имеет часы реального времени, выдаёт три координаты события: № зоны, № хранилища, № отсека (их можно переименовать или использовать не все) и запоминает три события «Пожар», место время и дату, когда они произошли. ППК имеет релейные выходы «Пожар», «Внимание», «Неисправность» для коммутации с внешними устройствами.

Данная система была разработана для автоматической системы пожаротушения артиллерийских складов и успешно прошла испытания.

Данная охранная сигнализация предназначена для охраны помещения (подвала) с использованием 2х типов датчиков.
1 тип датчиков сделан из магнитоконтактного ИО102-2 (СМК1). Он либо устанавливается стандартно на дверь (в каморку), либо магнит (неодимовый) приклеивается на висячий замок, а геркон закрепляется в раме двери (напротив). И любая манипуляция с замком приведет к срабатыванию охраны.
2 датчик - инфракрасный датчик движения (извещатель) типа Reflex. Он устанавливается внутри охраняемого помещения. На случай пожара или несанкционированого проникновения через перегородку, подпол и тп.

Принципиальная электрическая схема устройства показана на Рис.1

Схема генератора внешней сирены (G) показана на Рис.2

Габаритные размеры устройства приведены на Рис.3

Вид на монтаж показан на Рис.4

Алгоритм работы устройства

Вкл.питание Охраны (S1), загорится Зеленый светодиод и часто мигает Желтый светодиод и зуммер гудит. Через ~ 50сек Желтый гаснет, если замок на месте и никто не маячит перед ИК извещателем. Охрана выходит на дежурный режим. Горит только Зеленый.
- если висячий замок повернули для открывания или взлома, сработает Охрана - загорится Желтый, запищит зуммер и вкл. внешняя сирена. Если замок вернули в исх.положение, Желтый погаснет (через 2 импульса), но загорится Красный (сработка была - "Память")
- если внутри помещения будет тепловое воздействие на ИК датчик, то загорится (3 раза) Желтый и звук. После прекращения воздействия все гаснет и загорается Красный ("Память").
- чтобы "обнулить" Охрану нужно выкл. питание (S1) на более 5 сек. и снова включить.
- можно отключить автоматическое включение внешней сирены тумблером S3 (Выкл) и включать сирену вручную (дозированно) кнопкой S4.

Программа на PIC16F628 была написана 5 лет назад... и hex просто скопирован с кристалла

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DD1	МК PIC 8-бит	PIC16F628A	1			В блокнот
VR1	Линейный регулятор	LM78L05	1			В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	2N5551	1			В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	2SC1815	1			В блокнот
VT3	Транзистор	BDP286	1			В блокнот
D1	Выпрямительный диод	FR104S	1			В блокнот
HL1	Светодиод зеленый	L-934SGC	1			В блокнот
HL2	Светодиод желтый	L-132XYT	1			В блокнот
HL3	Светодиод красный	L-934SRC-D	1			В блокнот
С1, С4	Конденсатор	0.1 мкФ	2			В блокнот
С2		220 мкФ	1			В блокнот
С3	Конденсатор электролитический	47 мкФ	1			В блокнот
C5	Конденсатор электролитический	68 мкФ	1			В блокнот
C6	Конденсатор	33 нФ	1			В блокнот
K1	Реле (12V DC)	SDT SS 112DM	1			В блокнот
R1	Резистор	11 кОм	1			В блокнот
R2	Резистор	680 Ом	1			В блокнот
R3, R4	Резистор	510 Ом	2			В блокнот
R5	Резистор	1.2 кОм	1			В блокнот
R6	Резистор	27 кОм	1			В блокнот
R7	Резистор	36 кОм	1			В блокнот
R8	Резистор	620 Ом	1			В блокнот
R9	Резистор	2 кОм	1	0,5вт

Принципиальная схема двухуровневой системы охраны, которая построена применением AVR микроконтроллеров серии ATMega. 1-й уровень охраны - кодовый замок. 2-й уровень охраны - устройство охраны. Две функциональные платы, входящие в систему выполнены на базе микроконтроллеров ATmega 8535.

Структурная схема

Микроконтроллеры (семейства AVR, MCS-51 и др.) со своей архитектурой, программными и аппаратными ресурсами, как цифровые кубики идеально подходят для разработки различных устройств охраны, сигнализации, кодовых замков и пр.

Рис. 1. Структурная схема системы охраны.

В системе (рис. 1) имеется две основных составных части: кодовый замок А2, и устройство охраны А1. Устройство охраны А1 имеет 24 независимых входных линии к которым подключены концевые выключатели S1...S24. Данные выключатели контролируют состояние окон 01...05, двери Д1, люков Л1, Л2.

Количество вышеуказанных объектов контроля может быть разным, и привязано к каждому конкретному помещению или охраняемому периметру.

Количество применяемых устройств охраны А1 и кодовых замков А2 тоже ничем не ограничено и определяется условиями охраны, степенью защиты, особенностями зданий, помещений и др. Понятно, что концевые выключатели S1...S24 могут контролировать и те двери, люки доступ к которым ограничен кодовым замком (или кодовыми замками) А2. Принципиальная схема кодового замка представлена на рис. 2.

Принципиальная схема

Рассмотрим работу устройства охраны. Внешними (выносными) элементами по отношению к устройству являются 24 концевых выключателя (S1...S24), которые позволяют контролировать состояние 24 объектов (например, дверь). Один концевой выключатель контролирует состояние одной двери. Если дверь закрыта - концевой выключатель разомкнут.

Пользователь (оператор, диспетчер) визуально состояние двери может проконтролировать по состоянию индикатора.

Если дверь открыта - концевой выключатель замкнут. Индикатор - периодически мигает. Если дверь закрыта - концевой выключатель разомкнут. Индикатор - не горит (погашен). Пусть концевой выключатель S1 установлен в двери № 1. Пусть концевой выключатель S2 установлен в двери № 2 и т. д.

Если открыта дверь № 1, то периодически мигает индикатор HL2 (если дверь № 1 закрыта индикатор HL2 - погашен). Если открыта дверь № 2, то периодически мигает индикатор HL3 (если дверь № 1 закрыта индикатор HL3 - погашен) и т. д.

Автор, не будет останавливаться на каком-то конкретном конструктивном исполнении установки концевого выключателя, а так же конструкции самого устройства. В интерфейс контроля и управления устройства входят: тумблеры SA1, SA2, индикаторы HL1...HL25. Конструктивно, все вышеуказанные элементы целесообразно разместить на отдельной панели управления.

Рис. 2. Принципиальная схема кодового замка для системы охраны.

Элементы интерфейса управления устройства имеют следующее назначение:

• SA1 (ОХРАНА) - тумблер сигнализации. При установке данного тумблера в положение "ВКЛ" - устройство ставится под охрану. Устройство ставится под охрану, через ~ 10 сек. с момента установки тумблера SA1 в положение "ВКЛ" из положения "ВЫКЛ". После установки под охрану, сигнализация срабатывает через ~ 10 сек с момент замыкания любого концевого выключателя S1...SA24.
• SA2 - тумблер выключения звука. Данный тумблер функционирует только в режиме контроля состояния дверей. Тумблер SA1 должен быть установлен в положении "ВЫКЛ". При установке тумблера SA2 в положение "ВКЛ" при открытии любой двери пьезоэлектрическим излучатель ВА1 сразу выдаст звуковой сигнал, длительностью ~ 2 сек. Если данный тумблер в положение "ВЫКЛ", то при открытии любой двери, будет периодически мигать только соответствующий индикатор, пьезоэлектрическим излучатель ВА1 - будет выключен.
• HL1 - индикатор активации режима охраны. Если устройство находится в режиме "охрана", данный индикатор - горит, если в режиме " контроль состояния дверей" данный индикатор - погашен.

Сигнализация срабатывает - это значит: реле К1 - постоянно включено. Выводы 5 и 6, а так же 2 и 3 данного реле - замкнуты. Пьезоэлектрическим излучатель ВА1 - включается и выключается с периодом ~ 1 сек. Для выключения сигнализации необходимо тумблер SA1 установить в положение "ВЫКЛ".

Рассмотрим основные, функциональные узлы принципиальной схемы устройства. Основой устройства служит микроконтроллер DD1, рабочая частота которого задается генератором с внешним резонатором ZQ1 на 10 МГц.

Рис. 3. Принципиальная схема устройства охраны на микроконтроллере.

К порту PD микроконтроллер DD1 подключены выключатели SA1, SA2 пьезоэлектрическим излучателем ВА1, индикатор HL1, ключ на транзисторах VT1, VT2 для управления реле К1. К портам РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 подключены концевые выключатели S1...S24 и индикаторы HL2...HL25.

Питание на данные индикаторы поступает через ключ на транзисторе VТЗ, который управляется с вывода 21 микроконтроллера DD1. Резисторы R10...R17, R20...R27, R28...R35 - токоограничительные для индикаторов HL2...HL25. Резистор R8 - токоограничительный для индикатора HL1.

Реле К1 управляется соответственно с вывода 14 микроконтроллера DD1. Питающее напряжение +12 В и +5В поступает на устройство с соединителя XI. Конденсатор С5 фильтрует пульсации в цепи питания +5 В. Блокировочный конденсаторы С4 стоит по цепи питания микроконтроллера DD1.

В алгоритме работы устройства можно выделить два режима работы: режим контроля состояния дверей и режим охраны. Рассмотрим алгоритм работы устройства в режиме контроля состояния дверей. Пусть все двери охраняемого объекта закрыты. Тумблер SA1 в положении "ВЫКЛ".

Тумблер SA2 в положении "ВКЛ". После подачи питания на устройство, при инициализации во все разряды портов РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 записываются лог. 1. Ключи на транзисторах VT1...VT2 закрыты, индикатор -HL1 - погашен.

Индикаторы HL2...HL25 -погашены. Концевые выключатели S1...S24 -разомкнуты. С вывода 21 микроконтроллера DD1 генерируется периодический сигнал (меандр) с периодом порядка 1 с. Если, открыть дверь № 1, включится концевой выключатель S5.

Индикатор HL2 будет периодически мигать с периодом ~ 1 сек. Пьезоэлектрический излучатель ВА1 выдаст звуковой сигнал длительностью ~ 3 сек.

Если, открыть дверь № 2, включится концевой выключатель S6. Индикатор HL2 будет периодически мигать с периодом ~ 1 сек. Пьезоэлектрический излучатель ВА1 выдаст звуковой сигнал длительностью ~ 2 сек и т. д. Если установить тумблер SA2 в положении "ВКЛ", то при замыкании любого концевого выключателя (при открывании любой двери) будет только мигать соответствующий индикатор.

Рассмотрим работу устройства в режиме охраны. Пусть все двери охраняемого объекта закрыты. Тумблер SA1 установлен в положении "ВЫКЛ".

Устройство переходит в режим охраны, через ~10 сек с момента установки тумблера SA1 в положении "ВКЛ". За это время необходимо закрыть все двери и покинуть охраняемый объект. Понятно если периметр охраняемого объекта достаточно большой и за 10 сек. невозможно закрыть все двери, то все двери необходимо закрыть до постановки объекта под охрану.

Если в режиме охраны включится любой из концевых выключателей S1...S24 (будет открыта любая дверь) при этом на соответствующем выводе портов РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 будет присутствовать сигнал уровня лог.0. то через ~ 10 сек. включится звуковая сигнализация (пьезоэлектрический излучатель ВА1). При этом на выводе 14 микроконтроллер DD1 установит уровень лог.0 (Включится реле К1).

Если на охраняемый объект проникает "свой", то ему необходимо за ~ 10 сек и установить тумблер SA1 в положении "ВЫКЛ", иначе сработает сигнализация. Понятно, что доступ к выключателю SA1 должен быть ограничен.

Если на охраняемый объект (через вскрытую дверь) проникает "чужой", то ему необходимо за ~10 сек. найти выключатель SA1 и установить его в положении "ВЫКЛ". Сигнализация включится и в том случае если любой из концевых выключателей S1...S24 включится на короткое время (например, закрыть и тут же закрыть дверь). Контакты реле К1 можно использовать для замыкания цепей управления или питания различных исполнительных устройств, например для механизма блокировки дверей или для включения сирены (ревуна).

Разработанная программа на ассемблере занимает всего-то порядка 0,4 КБайт памяти программ микроконтроллера DD1. Незадействованные аппаратные (линии PD6, PD7) и программные (порядка 7,6 Кбайт) ресурсы микроконтроллера DD1 можно использовать для дополнительных опций.

Например, можно установить пару кнопок и добавить функцию постановки и снятия с охраны устройства через код доступа или управлять какими-то другими исполнительными устройствами. Разобравшись в программе можно заменить установленные программно параметры устройства:

• период мигания индикатора HL1;
• длительность звуковой сигнал пьезоэлектрический излучателя ВА1 в режиме контроля состояния дверей;
• время постановки устройства под охрану, а так же время задержки на включение сигнализации.

В устройстве использованы резисторы С2-ЗЗН-0.125, подойдут любые другие с такой же мощностью рассеивания и погрешностью 5 %. Конденсатор С5 типа К50-35. Конденсатор С1...С4 типа К10-17а. Конденсатор С4 устанавливаются между цепью +5V и общим проводником микроконтроллера DD1. Тумблеры SA1...SA2 типа МТД1.

Реле К1, типа РЭС48Б исполнения РС4.590.202-01. Данные реле, с рабочим напряжением 12 В (или с каким-то другим рабочим напряжением), для каждого конкретного случая, можно подобрать совершенно любые, учитывая при этом коммутируемые ток и напряжение подключаемого исполнительного устройства.

Концевые выключатели можно подобрать совершенно любые под каждый конкретный случай. Это может быть кнопка типа ПКН124, или например, влагозащищенный выключатель путевой типа ВПК2111. Пьезоэлектрический излучатель ВА1- НРМ14АХ.

Транзистор VT1 - КТ829А. Транзисторы VT2, VT3 -КТ3107Е. Индикатор HL1 - АЛ307АМ, красного цвета. Индикатор HL1 можно заменить на любой другой, желательно, с максимальным прямым током до 20 мА.

Рассмотрим работу кодового замка (далее замка) по рисунку 3. Алгоритм его работы достаточно прост: в режиме записи в EEPROM микроконтроллера заносится код, который состоит из 4-х десятичных цифр и набирается на 7- кнопочной клавиатуре. Далее, для проверки записанный код читается в режиме чтения. В рабочем режиме замок ждет ввода кода.

Вводимый код, микроконтроллер записывает в ОЗУ и побайтно сравнивает его с кодом, записанным в EEPROM. Если коды совпали, то микроконтроллер на пять секунд подает сигнал на включение механизма открывания замка.

Кроме того, процедура набора кода может открытой (набранный код индицируется на дисплее, каждой нажатой кнопке ставится в соответствие число на дисплее) и закрытой (при наборе кода на дисплее индицируются одинаковые, заранее определенные символы, каждой нажатой кнопке ставится определенный символ, например).

Для этого в замке есть отдельный переключатель. Для активации, индицируемого на дисплее 4-х разрядного кода в режиме записи и в рабочем режиме, достаточно нажать на клавиатуре любую кнопку.

В интерфейс устройства входят шкальный, знакосинтезирующий индикатор HG1, блок индикации (дисплей) из цифровых семисегментных индикаторах HG2...HG4, переключатель SA1, и клавиатура (кнопки S1...S8).

Кнопки S1...S7 обозначены цифрами от "1" до "7". Данные кнопки задают код ввода Кнопкой S8 (Р) задается, в цикле, один из трех режимов работы: "режим № 1", "режим № 2", "режим № 3". После режима № 3 включается режим №1.

Элемент №1 индикатора HG1 включен при работе в режиме №1", элемент №2 индикатора HG1 включен при работе в режиме № 2, и элемент №3 включен соответственно при работе в режиме №3. На 5-ти разрядном дисплее (сдвоенные цифровые индикаторы индикатор HG2, HG3 отображается вводимый код. Индикатор HG4 индицирует символы "3" (при закрытом замке) и "0" (при открытом замке).

Переключателем SA1 задается режим отображения кода на дисплее устройства. Если данный переключатель находится в положении "1", то код задаваемый с клавиатуры индицируется на дисплее устройства. Если в положении "2" (скрытый режим), то при наборе кода на дисплее устройства в каждом разряде индицируются символы

В режиме №1 (рабочий режим) замок готов к вводу кода для открывания замка (если конечно код был предварительно записан в EEPROM). Перед набором кода на дисплее индицируется код 0000. Элемент №1 индикатора HG1 включен (остальные элементы индикатора HG1 выключены).

Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Кнопками S1...S7 набирается 4-х разрядный код. Набранный код индицируется на дисплее. Микроконтроллер после нажатия любой из кнопок S1...S7 записывает полученный 4-х разрядный код в ОЗУ и начинает сверку кода записанного в ОЗУ и кода записанного в EEPROM. Коды сравниваются побайтно.

Если сравнение прошло успешно, микроконтроллер подает сигнал на исполнительный механизм открывания замка. На пять секунд включается элемент №4 индикатора HG1, индикатор HG4 индицирует символ "О" (открыто) и устанавливается лог. 0 на выводе 21.

Спустя пять секунд выключается элемент №4 индикатора HG1 на выводе 21 устанавливается лог. 1. На дисплее снова индицируется код 0000. Индикатор HG4 снова индицирует символ "3" (закрыто).

В режиме №2 (режим записи) осуществляется запись секретного кода в EEPROM. На дисплее индицируется код 0000. Элемент №2 индикатора HG1 включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Кнопками SI...S7 набирается код. Набранный код индицируется на дисплее.

Микроконтроллер записывает в EEPROM индицируемый на дисплее 4-х разрядный код после нажатия любой из кнопок 51...57. После записи кода на дисплее снова индицируется код 0000.

В режиме №3 (режим проверки записанного кода) осуществляется проверка записанного секретного кода в EEPROM. Элемент №3 индикатора HG1 включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Записанный код в EEPROM, индицируется на дисплее.

Понятно, что доступ к кнопке S8 и переключателю SA1 должен быть ограничен. Конструктивно это сделать не так уж и сложно.

Рассмотрим основные, функциональные узлы устройства (рис. 3). Основой устройства служит микроконтроллер DD1, рабочая частота которого задается генератором с внешним резонатором ZQ1 на 11.0592 МГц. Порт PD микроконтроллера DD1 управляет динамической индикацией.

Динамическая индикация собрана на транзисторах VT1...VT5, сдвоенных, цифровых, семисегментных индикаторах HG2, HG3 и одинарном цифровом индикаторе HG4. Резисторы R7...R14 - токоограничительные для сегментов индикаторов HG2...HG4. Коды для включения вышеуказанных индикаторов при функционировании динамической индикации поступают в порт PC микроконтроллера DD1.

Для функционирования клавиатуры задействован вывод 19 (PD5) микроконтроллера DD1. Элементы шкального индикатора HG1 подключены к выводам порта РВ микроконтроллера DD1. Резисторы R2...R5 - токоограничительные для элементов индикатора HG1.

Сразу после подачи питания на выводе 9 микроконтроллера DD1 через RC-цепь (резистор R1, конденсатор С3) формируется сигнал системного аппаратного сброса для микроконтроллера DD1. На дисплее индицируется код 0000. Элемент №1 индикатора HG1 -включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто).

Питающее напряжение +5V поступает на устройство с соединителя XI. Конденсатор С5 фильтрует пульсации в цепи питания +5 В. Блокировочный конденсатор С4, стоит по цепи питания DD1.

Совсем коротко о программе. В программе используются два прерывания: Reset и прерывание таймера ТО, обработчик которого начинается с метки ТІМ0. При переходе на метку Reset инициализируются стек, таймер, порты, а так же флаги и переменные используемые в программе.

Таймер ТО генерирует прерывания по переполнению (в регистре TIMSK установлен бит TOIE0). Коэффициент предварительного деления тактовой частоты таймера установлен равным 64 (в регистре TCCR0 записано число 3).

В основной программе осуществляется включение элементов индикатора HG1. Включенные элементы данного индикатора, как уже упоминалось выше определяют текущий режим работы замка. В обработчике прерывания таймера ТО осуществляется: процедура опроса кнопок S1...S8, функционирование динамической индикации, запись секретного кода в EEPROM, чтение секретного кода из EEPROM, перекодировка двоичного числа в код для отображения информации на семисегментнных индикаторах устройства, а так же временной интервал длительностью пять секунд, необходимый для включения исполнительного устройства соленоида.

В ОЗУ микроконтроллера с адреса $61 по адрес $70 организован буфер отображения для динамической индикации. Ниже приведено подробное распределение адресного пространства в ОЗУ микроконтроллера.

• $60 - адрес начала ОЗУ микроконтроллера.
• $61...$64 - адреса, где хранится задаваемый код для открывания замка и символ "3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме №1 (буфер №1).
• $66...$69 - адреса, где хранится код читаемый из EEPROM и символ "3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме № 3 (буфер №2).
• $6С...$70 - адреса, где хранятся символы при скрытом наборе кода, и символ " 3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме № 1(буфер №3).

Флаги, задействованные в программе, находятся в регистрах R19 (flo) и R25 (flo1).

Разработанная программа на ассемблере занимает порядка 1,2 Кб памяти программ. Разобравшись в программе, при незначительных доработках принципиальной схемы, задействовав свободные аппаратные и программные ресурсы микроконтроллера DD1, можно например, увеличить число разрядов в дисплее и количество кнопок или добавить звуковую сигнализацию.

Применены резисторы типа С2-ЗЗН подойдут любые другие с такой же мощностью рассеивания и погрешностью 5 %. Конденсаторы С1...С4, типа - К10-17а, С5 - К50-35а. соединитель XI типа WF-4. Конденсатор С4 устанавливается между цепью +5V и общим проводником микроконтроллера DD2. Для отработки макета применялся выключатель SA1 типа ВДМЗ-8.

Для установки в блочный корпус, можно применить, например, переключатель типа МТДЗ. В дисплее выделен разряд, индицирующий символы "3", "О" (индикатор HG4) на фоне остальных разрядов интерфейса. Поэтому для данного разряда выбран семисегментный индикатор зеленого цвета HDSP-F501, индикаторы HG2, HG3 зеленого цвета DA56-11GWA.

Замок и устройство охраны не требуют никакой настройки и наладки. При правильном монтаже начинают работать сразу.

Исходный код и прошивки программ - Скачать (8 КБ).

Шишкин С. В. РК-07-16.

Литература:

1. А. В. Белов Создаем устройства на микро-контроллерах.
2. С. В. Шишкин. Кодовый замок на базе микроконтроллера. Р-10-2011.

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