Датчик дыма на микроконтроллере MSP430F2012. Контроллер шлейфов и датчиков охранной (пожарной) сигнализации Система охранной сигнализации схема электрическая функциональная

Данная простая мини-охранная сигнализация на микроконтроллере ATtiny 13 предназначена для охраны квартир, офисов, дач... При размыкании геркона сигнализация подаёт звуковой сигнал или при небольшой доработке можно сделать отправку SMS с мобильного телефона. Управление сигнализацией осуществляется ИК-брелками. Основные характеристики: динамическое питания фотоприёмника, пробуждение из режима "SLEEP" по прерыванию от сторожевого таймера в режиме "POWER-DOWN", и как следствие низкое энергопотребление - около 30мкА.

Принципиальная схема устройства довольна проста. ИК-приёмник - TSOP1736. Сердцем устройства является микроконтроллер ATtiny13. При размыкании контактов геркона срабатывает сигнализация. Принципиальная схема охранной сигнализации (для увеличения кликните по схеме):

Собранное устройство выглядит так:

Ик-передатчик для управления охранной сигнализацией собран на микроконтроллере ATtiny13 и десятке пассивных компонентов. Вместо транзистора BC847 можно использовать любой маломощный транзистор, например, КТ 315. Источником питания служат две литий-ионные батарейки типа CR. Принципиальная схема ИК-брелка для управления охранной сигнализацией (установка охраны/снятие с охраны):

Собранный брелок управления:

При использовании многоканального (на 99 каналов) ИК-передатчика на микроконтроллере ATtiny24 можно одновременно использовать большое количество сигнализаций находящихся рядом, управляя ими по выбору. Принципиальная схема многоканального ИК-передатчика:

Собранный многоканальный ИК-передатчик:

Программирование сигнализации

Стирание всех брелков

Установите перемычку на JP1.
Раздастся звуковой сигнал, индикатор непрерывно мигает красным цветом 0,5 Гц

Добавление новых брелков

Установите перемычку на JP2.
Индикатор непрерывно мигает зелёным цветом 0,5 Гц.
В подтверждение записи брелка раздастся звуковой сигнал 1 раз.
Если память брелков заполнена индикатор непрерывно мигает красным цветом 0,5 Гц.

Работа с устройством

Состояние прибора – снят с охраны (мигает зелёный светодиод с частотой 1Гц)

Современная разработка электроники для удаленных модулей охранно-пожарной системы позволила добиться наилучших показателей надежности и отличной помехозащищенности электронной системы в целом. По вашему техническому заданию в компании «Разработка ПРО» может быть разработана любая электроника и выполнено последующее производство электронного оборудования на заказ, с качественной поддержкой проекта разработчиком. Все работы выполняются в разумные сроки по оптимальным ценам, возможный вариант разработки устройств всегда выбирается с учетом пожеланий заказчика.

Предлагаемое вашему вниманию электронное устройство было разработано для создания комплексной охранной системы сигнализации с использованием промышленной шины CAN, применяемой для обмена данными между всеми устройствами в системе. Система состоит из следующих устройств: концентратор и устройства управления силовым оборудованием, а также контроллеры шлейфов и датчиков. Применение шины CAN позволило обеспечить надежность в работе и наилучшую помехозащищенность системы. Промышленная шина CAN, в настоящее время находящая все более широкое применение в управлении автомобильными приборами, исключает сбои в пакетах данных, получаемых от различных устройств в промышленных условиях, осложненных помехами от силового оборудования и силовых кабелей.

Модуль шлейфов и датчиков (контроллер шлейфов) позволяет контролировать несколько шлейфов (с герконами) и другие датчики: цифровой датчик температуры, датчик относительной влажности воздуха, датчик дыма (задымления), пожарный датчик, оптический датчик открытия корпуса. Модуль позволяет воспроизводить звуковые сигналы, измерять аналоговое напряжение, определять ключи Dallas iButton и автоматически управлять магнитом или замком открывания двери.

Система сигнализации состоит из следующих модулей:

1. Концентратор;

2. Модуль датчиков (контроллер датчиков и шлейфов);

3. Модуль управления;

4. Усилитель (репитер CAN).

Принципиальная схема модуля "Контроллер шлейфов и датчиков охранной сигнализации"

Разработка электроники выполнена с применением (в качестве управляющего) микроконтроллера Atmel AVR 8-bit AT90CAN32. Выбор обусловлен наличием встроенного аппаратного интерфейса CAN. Для питания модуля использован преобразователь напряжения MAX5035BASA ввиду его высокой экономичности и надежности. Трансивер CAN - MCP2551 от Microchip обеспечивает формирование и чтение логических уровней на шине CAN. В качестве источников стабильного тока для питания датчиков дыма применены стабилизаторы напряжения LM317LBD в соответствующем включении. Преобразователь питания 5В/12В для датчиков дыма собран на уникальной в своем роде микросхеме LM2703MF, которая по достоинству оценена многими разработчиками и весьма распространена в настоящее время. Другие компоненты: звуковой излучатель HC0905A, газовый разрядник EC90X.

Модуль шлейфов и датчиков состоит из двух отдельных печатных плат, собираемых на латунных стойках и соединяющихся стандартным межплатным разъемом. Такое решение при разработке электронного устройства позволило более полно использовать внутренне пространство корпуса, и, как следствие, дало возможность применить стандартный корпус GAINTA с меньшими габаритами и стоимостью. На фото показаны платы модуля, соединенные только разъемом, без стоек.

Основная печатная плата модуля шлейфов и датчиков, размещенная в герметичном корпусе, содержит все основные схемные компоненты за исключением разъемов и клеммников для внешних кабелей, а также она не имеет преобразователя питания на 12В для внешних датчиков, требующих для своей работы указанного питающего напряжения.

Верхняя печатная плата модуля шлейфов и датчиков с установленными быстрозажимными разъемами для подключения охранных шлейфов и кабелей от датчиков. Для подключения шины CAN предусмотрены винтовые клемники. Также на фото виден сигнальный зеленый светодиод (сверху) и оптическая пара - ИК-светодиод и ИК-фототранзистор (снизу). Оптопара используется в качестве оптического датчика открытия корпуса.

На обратной стороне верхней печатной платы размещается управляемый преобразователь питания для внешних датчиков, требующих питающего напряжения 12В. Компоненты преобразователя питания могут не монтироваться на плату, если не предполагается подключение к модулю каких-либо специальных датчиков или внешних приборов, требующих питания 12В.

Здесь показаны обе платы модуля шлейфов и датчиков, установленные в герметичный корпус с использованием латунных стоек для печатных плат (диаметр 6мм, резьба 3мм).

Всего в модуле имеется 11 каналов, для каждого из которых отдельно задается полная информация, включающая идентификаторы района, объекта, места установки и типа датчика, подключенного к каналу.

Модуль датчиков имеет пять конфигурируемых каналов N0-N4, к которым можно подключать различные типы шлейфов или датчиков: зонды ключей iButton (шлейф шунтируется резистором 30кОм для контроля на обрыв линии), цифровые датчики температуры DS18S20 (без шунта), цифровые датчики относительной влажности воздуха HIH-4010 (без шунта), согласующие устройства для измерения напряжения сети переменного тока (без шунта), пожарные датчики ИП114-5-А, шлейфы с нормально замкнутыми герконами, шлейфы с нормально разомкнутыми герконами.

Пожарные датчики и оба типа шлейфов с герконами могут быть трех подтипов: без контрольных резисторов, с одним последовательно включенным резистором, а также с одним последовательно включенным резистором и шунтирующими резисторами на каждом герконе. Во всех конфигурациях используются резисторы номиналом 3кОм. Выбор типа датчика и его подтипа производится командами с управляющего компьютера, также как и любые другие настройки системы в целом. Все шлейфы и датчики контролируются на обрыв и короткое замыкание. Модули системы не имеют каких-либо элементов управления – кнопок, переключателей, перемычек и т.п.

Модуль датчиков имеет два специальных канала N8-N9, к которым можно подключать датчики дыма ИП212-58 (шлейфы шунтируются резистором 30кОм для контроля на обрыв линии). На каждый такой вход можно подключить до 10 датчиков дыма. В модуле установлен встроенный оптический датчик открытия корпуса, сообщения от которого передаются по отдельному каналу N10. Также в модуле датчиков имеются три канала N5-N7, предназначенных для подключения любых линий от датчиков с выходами типа «сухой контакт», замкнутых в нормальном состоянии. Модуль датчиков оснащен звуковым излучателем, который может настраиваться на автоматическую подачу звуковых сигналов (например, при прикладывании ключа iButton) или управляться командами с компьютера.

При разработке электроники в этом устройстве был предусмотрен выход для подключения электромагнитного реле, которое может управляться автоматически (при прикладывании ключа iButton с разрешенным для конкретного модуля кодом) или командами с компьютера.

Для контроля состояния системы предусмотрен выход на спаренный двухцветный (встречно-параллельная схема включения) светодиод. Возможно подключение двух отдельных светодиодов. В любом случае каждый светодиод может отдельно управляться либо автоматически, либо командами с компьютера. В случае автоматического управления выбранный светодиод вспыхивает при прикладывании к считывателю ключа iButton. Входы модуля датчиков защищены от воздействия статического электричества. На плате модуля установлен газовый разрядник и резисторы снятия нарастающего статического электричества с протяженных линий связи.

Назначение регистров модуля датчиков в области RAM

000. Данные ADC канала 0.

001. Данные ADC канала 1.

002. Данные ADC канала 2.

003. Данные ADC канала 3.

004. Данные ADC канала 4.

005. Данные ADC канала 8.

006. Данные ADC канала 9.

007. Данные ADC линии питания CAN.

009. Сброс датчика дыма на канале 8. Нормальное состояние – 0, для выполнения сброса требуется записать 1.

010. Сброс датчика дыма на канале 9. Нормальное состояние – 0, для выполнения сброса требуется записать 1.

011. Управление реле. Выключено – 0, включено – 1. По умолчанию при запуске устройства включается режим 0.

012. Режим работы светодиода LED1. Могут быть использованы следующие значения: 0 – светодиод погашен, 1 – светодиод включен постоянно, 2 – светодиод мигает (пауза 1,5 сек., вспышка 0,5 сек.), 3 – светодиод мигает (пауза 0,5 сек., вспышка 0,5 сек.), 4 – однократная вспышка светодиода длительностью 0,5 сек (по окончании автоматически выбирается режим 0 – светодиод погашен). По умолчанию при запуске устройства включается режим 0.

013. Режим работы светодиода LED2. Управление аналогично управлению светодиодом 1. По умолчанию при запуске устройства включается режим 0.

014. Управление звуком. Указывается длительность звука в ms x 10. Для вывода звука длительностью 200ms следует записать значение 20. Вывод звука не ограничивает работоспособности устройства.

015. Управление внутрисистемным светодиодом. 0 – светодиод погашен, 1 – светодиод включен постоянно, 2 – светодиод мигает (пауза 1 сек., вспышка 1 сек.). По умолчанию при запуске устройства включается режим 2.

016. Признак отсутствия перезапуска устройства. При запуске устройства сбрасывается 0. Признак может быть установлен программно в любое требуемое значение.

017. Резервная область до регистра 050 включительно.

051. Начало области кодов ключей iButton. 75 ключей по 6 байт каждый, всего 450 регистров, последний используемый регистр – 499.

Назначение регистров модуля датчиков в области EEPROM

500. Собственный адрес устройства (по умолчанию 255).

501. Режим работы устройства: 1 – модуль датчиков, 0 – модуль управления. Для этого регистра используется только чтение.

502. Номер версии программного обеспечения (старший байт). Для этого регистра используется только чтение.

503. Номер версии программного обеспечения (младший байт). Для этого регистра используется только чтение.

504. Конфигурация резисторов и количество датчиков на шлейфе канала N0. Значение десятков в этом числе определяет конфигурацию резисторов: 0 – без резисторов, 1 – с одним последовательным резистором, 2 - с одним последовательным резистором и шунтирующими резисторами на каждом датчике. Значение единиц в этом числе определяет количество датчиков на шлейфе. Например, число 24 означает, что выбрана конфигурация номер 2 (с одним последовательным резистором и шунтирующими резисторами на каждом датчике) при четырех подключенных датчиках.

505. Конфигурация резисторов и количество датчиков на шлейфе канала N1. Аналогично регистру 504 для конфигурирования канала N0.

506. Конфигурация резисторов и количество датчиков на шлейфе канала N2. Аналогично регистру 504 для конфигурирования канала N0.

507. Конфигурация резисторов и количество датчиков на шлейфе канала N3. Аналогично регистру 504 для конфигурирования канала N0.

508. Конфигурация резисторов и количество датчиков на шлейфе канала N4. Аналогично регистру 504 для конфигурирования канала N0.

509. Автоматический сброс датчиков дыма канала N8.

510. Автоматический сброс датчиков дыма канала N9.

511. Автоматическая подача звуковых сигналов.

512. Автоматическое управление реле (ключом iButton).

513. Автоматическое управление светодиодом 1 (ключом iButton).

514. Автоматическое управление светодиодом 2 (ключом iButton).

515. Увеличение всех периодов отправки сообщений в N раз. Значения 0 и 1 не увеличивают периоды отправки. Значение 2 - увеличивает все периоды в 2 раза, значение 3 - увеличивает все периоды в 3 раза и так далее.

516. Включение дополнительного преобразователя напряжения на 12В для питания внешних подключаемых датчиков (1 – вкл., 0 – выкл.).

551. Начало области идентификаторов и выбора типов датчиков каналов. Всего 11 каналов по 9 байт каждый, итого 99 байт, последний используемый регистр - 649. Назначение информации для каждого канала: район – 2 байта, объект – 2 байта, место – 4 байта, тип датчика – 1 байт.

650. Начало области кодов ключей iButton. 25 ключей по 6 байт каждый, всего 150 регистров, последний используемый регистр – 799.

800. Начало области значений периодов отправки сообщений по типам (периоды отправки определяются отдельно для каждого канала). Всего 11 каналов по 12 типов сообщений, итого 132 регистра, последний используемый регистр – 931. Записываются значения отправки в секундах. Максимальное значение 255 секунд. Множитель в регистре N515 позволяет увеличивать периоды отправки сообщений до 255 раз. Таким образом, максимальное значение периодов отправки может быть увеличено до 65025 секунд, что составляет более 18 часов.

Выбор типа датчика

0 – Датчик отсутствует, сообщения от соответствующего канала не передаются (канал выключен).

1 – Датчики (герконы) с нормально замкнутыми контактами. Шлейфы могут контролироваться на обрыв и короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 2 (с одним последовательным резистором и шунтирующими резисторами на каждом датчике). Шлейфы могут контролироваться только на короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 1 (с одним последовательным резистором). Шлейфы не контролируются на обрыв и короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 0 (без резисторов). Датчики могут принимать нормальное состояние и состояние срабатывания. Выдаются сообщения: 1 – нормальное состояние, 2 – срабатывание, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии.

2 – Датчик дыма. Шлейф контролируется на обрыв и короткое замыкание. Выдаются сообщения: 1 – нормальное состояние, 2 – срабатывание, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии. Требует установки шунтирующего резистора сопротивлением 30кОм. После срабатывания датчика и передачи соответствующего сообщения, датчик в течение 3-секунд автоматически сбрасывается в исходное состояние, соответствующее норме, путем прерывания подачи питания на датчик, если в регистрах настройки установлено разрешение на автоматический сброс. В ином случае сброс датчика в исходное состояние выполняется записью команды в соответствующий регистр управления.

3 – Ключ iButton. Шлейф контролируется на обрыв. Выдаются сообщения: 1 – нормальное состояние, 7 – код ключа, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии. В случае распознавания и передачи кода ключа поле данных сообщения будет содержать 6 байт кода, считанного с ключа. В соответствии с настройками возможно автоматическое управление светодиодами и выводом звука. Если код ключа совпадает с одним из кодов ключей, записанных в память модуля датчиков в области EEPROM (25 ключей) или RAM (75 ключей), то в соответствии с настройками возможно автоматическое управление реле.

4 – Датчик температуры Dallas DS18S20. Шлейф контролируется на обрыв и короткое замыкание. Выдаются сообщения: 5 – температура, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии. Не требует установки шунтирующего резистора. В случае передачи температуры поле данных сообщения будет содержать 2 байта кода (остальные 4 байта всегда будут равны 0). Первый байт определяет знак температуры: 0 – выше нуля, 1 – ниже нуля. Второй байт содержит значение температуры в градусах Цельсия.

5 – Датчик влажности Honeywell HIH-4010. Шлейф контролируется на обрыв и короткое замыкание. Выдаются сообщения: 6 – влажность, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии. Не требует установки шунтирующего резистора. В случае передачи сообщения о влажности поле данных будет содержать 1 байт кода – значение относительной влажности воздуха. Остальные 5 байт в поле данных всегда будут равны 0.

6 – Переменное напряжение (измеряется через подключаемый к соответствующему входу адаптер с гальванической развязкой). Шлейф контролируется на короткое замыкание. Выдаются сообщения: 1 – нормальное состояние, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии, 8 – напряжение на линии. Не требуется установка дополнительного шунтирующего резистора (он установлен на плате согласующего устройства). В случае передачи сообщения «напряжение на линии» поле данных будет содержать 1 байт кода – значение переменного напряжения на входе адаптера, деленное на 10. То есть, при напряжении 220В будет передаваться 022, при напряжении 430В передается 043. Остальные 5 байт в поле данных всегда будут равны 0.

7 – Пожарный датчик. Работает и контролируется аналогично шлейфу типа 1 (датчики с нормально замкнутыми контактами). Для этого типа датчиков также требуется выбирать конфигурацию подключенных контрольных резисторов и определять количество датчиков.

8 - Датчики (герконы) с нормально разомкнутыми контактами. Шлейфы могут контролироваться на обрыв и короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 2 (с одним последовательным резистором и шунтирующими резисторами на каждом датчике). Шлейфы могут контролироваться только на короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 1 (с одним последовательным резистором). Шлейфы не контролируются на обрыв и короткое замыкание, если выбрана конфигурация номер 0 (без резисторов). Датчики могут принимать нормальное состояние и состояние срабатывания. Выдаются сообщения: 1 – нормальное состояние, 2 – срабатывание, 3 – короткое замыкание, 4 – обрыв линии.

9 – Оптический датчик открытия корпуса (только для канала 10).

Типы сообщений модулей датчиков:

1. Нормальное состояние;

2. Срабатывание датчика;

3. Короткое замыкание шлейфа;

4. Обрыв линии шлейфа;

5. Температура;

6. Относительная влажность воздуха;

7. Код ключа iButton;

9. Включено;

10. Выключено;

11. Ток в линии.

Удаленное обновление программного обеспечения модулей

На всех используемых в системе модулях установлены специальные программы-загрузчики, позволяющие удаленно обновлять рабочую программу любого модуля, не нарушая работу системы в целом. Обновление программы происходит по стандартному протоколу X-modem с контролем и коррекцией ошибок, а также с проверкой правильности записи программы в памяти микроконтроллера.

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

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.

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.