Электрическая схема охранной сигнализации. Датчик дыма на микроконтроллере MSP430F2012. Добавление новых брелков

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

Пожарная сигнализация является сложной системой, которая помогает обнаружить источник возникновения огня. Кроме того, в ней предусматривается система речевого оповещения, дымоудаления и другие важные функции. Общие моменты работы такого оборудования представляют многие, однако не все из них понимают, каким образом происходит оповещение о нарушениях. Из-за этого могут возникнуть сомнения по поводу того, а стоит ли вообще устанавливать эту систему, так как может показаться, что оно не очень надежно. Для этого мы более подробно рассмотрим принцип, по которому работает пожарная сигнализация.

Принцип работы оповещения

Вначале напомним, из чего состоит пожарная сигнализация:

• сенсорные устройства, то есть извещатели и датчики;
• оборудование, отвечающее за сбор и обработку информации с сенсорных устройств, датчиков;
• оборудование централизованного управления, например, центральный компьютер.

Периферийные устройства (обладают самостоятельным конструктивным исполнением и подключаются к контрольной панели):

• принтер сообщений: печать служебных и тревожных сообщений системы;
• пульт управления;
• световой оповещатель;
• звуковой оповещатель;
• модуль, изолирующий короткое замыкание: используется для того, чтобы обеспечить работоспособность кольцевых шлейфов в том случае, если произошло короткое замыкание.

В общем принципе работы нет ничего сложного: через специальные датчики информация поддается программе обработки, а затем выводится в мониторинговый центр, отвечающий за безопасность. Здесь отдельное внимание стоит уделить самим датчикам, которые делятся на два вида.

1. Активные датчики. В них генерируется постоянный сигнал, принадлежащий охраняемой зоне. Если он изменяется, они начинают реагировать.
2. Пассивные датчики. Их действие основано на прямом изменении окружающей обстановки, что вызывается возгоранием.

Кроме того, датчики могут отличаться по механизму действия:

• работа за счет инфракрасного механизма;
• за счет магнитокрасного механизма;
• за счет комбинированного механизма;
• реагирование на разбитие стекла;
• применение периметральных активных переключателей.

Алгоритм действий

После того, как датчики обнаружили источник возгорания, пожарная сигнализация начинает выполнять алгоритм действий. Если принципиальная схема сделана верно, то весь алгоритм сработает правильно.

1. Для того чтобы люди узнали о начале пожара, должна включиться система оповещения. Она может быть светозвуковой или обычной, то есть звуковой. Состав и тип оповещения определяется на этапе проектирования. Это зависит от площади здания, его высоты и так далее. Система оповещения обязательно включает в себя световые таблички с надписью «выход», которые помогают найти выход в задымленном пространстве.

   

2. Освобождение всех путей эвакуации людей. Это возможно при наличии системы контроля и управления доступом (СКУД). Пожарная сигнализация подает в нее сигнал и она, то есть СКУД, дает возможность находящимся в здании людям покинуть опасное место без препятствий.

   

3. Включение системы автоматического пожаротушения. Здесь возможны три варианта: водяное пожаротушение, водопенное, порошковое или газовое пожаротушение . Тип определяется по НБП, а также имуществом, которое находится на объекте. Для примера можно взять библиотеку. Представим, что тушение пожара в ней будет осуществляться пеной или водой. В таком случае убытки от этого будут такими же, как от самого пожара.

   

4. Включение системы дымоудаления. Это важно для того, чтобы люди не отравились вредными веществами, содержащимися в дыме от пожара. Также из системы приточной вентиляции должна прекратиться подача воздуха с улицы, так как он способствует раздуванию пламени. Все эти команды также подает автоматическая пожарная сигнализация.

   

5. Если в здании есть лифты, он должны опуститься до уровня первого этажа и заблокироваться, но перед этим должны открыться двери.

   

6. Отключение потребителей тока. Системы жизнеобеспечения переходят в аварийный режим. Сама система безопасности снабжается от ББП, то есть блоков бесперебойного питания.

Схема подключения сигнализации

Чтобы все эти моменты были выполнены качественно, важно правильно составить принципиальную схему подключения сигнализации . С помощью нее эксплуатация системы будет эффективной и безопасной.

Напомним, что принципиальная схема отличается двумя важными моментами:

• показывает, как воспроизвести схему;
• дает информацию о составе схемы и принципах функционирования, что также полезно при доработке или ремонте оборудования.

Обычно схеме подключения дается вместе с комплектом сигнализации. Нужно следить за соблюдением всех аспектов установки оборудования. Правильная схема и точное следование ей поможет быстро отреагировать на очаг возгорания и предпринять все необходимые действия, которые направлены на спасение людей.

Как видно, принцип, по которому осуществляется работа пожарной сигнализации, достаточно прост. Главное, чтобы все заложенные в ней действия были выполнены вовремя, так как речь идет о жизни. Это также является главной причиной, по которой нужно своевременно и внимательно устанавливать пожарную сигнализацию, которая служит на благо всем людям.

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.