Как создать охранное устройство на ATtiny2313. Какие функции оно выполняет. Как подключить датчики и исполнительные устройства. Как запрограммировать микроконтроллер для работы системы охраны.
Принцип работы охранного устройства на ATtiny2313
Охранное устройство на микроконтроллере ATtiny2313 представляет собой компактную и эффективную систему для защиты помещений. Основные функции устройства:
- Отслеживание состояния до 7 контактных датчиков
- Отображение состояния датчиков на светодиодном индикаторе
- Подача звукового сигнала тревоги при срабатывании датчиков
- Включение внешних исполнительных устройств при тревоге
- Возможность каскадного соединения нескольких устройств
Принципиальная схема основного блока охранного устройства показана на рисунке 1. Рассмотрим основные компоненты системы и их назначение.
Ключевые компоненты охранного устройства
Микроконтроллер ATtiny2313
Центральным элементом устройства является микроконтроллер ATtiny2313. Какие характеристики делают его подходящим для данного применения?
- 8-битный процессор AVR
- 2 КБ флеш-памяти программ
- 128 байт EEPROM
- 128 байт SRAM
- 18 программируемых линий ввода/вывода
- Напряжение питания 2.7-5.5В
Эти параметры обеспечивают достаточную производительность и функциональность для реализации охранной системы.
Датчики и кнопки управления
К разъему XP5 подключаются до 7 датчиков SF1-SF7, сигнализирующих о срабатывании замыканием контактов. Это могут быть:
- Герконы на дверях и окнах
- Датчики движения с релейным выходом
- Кнопки тревожной сигнализации
Параллельно датчикам подключены кнопки SB1-SB7 для тестирования. Кнопка SB8 и переключатель SA1 используются для управления режимами работы устройства.
Режимы работы охранного устройства
Охранное устройство на ATtiny2313 имеет три основных режима работы. Как они функционируют?
Режим 1 — Контроль состояния датчиков
В этом режиме устройство отображает состояние датчиков на индикаторе HG1 без подачи сигналов тревоги. Индикатор HG2 показывает цифру 1.
Режим 2 — Охрана объекта
При переходе в режим 2 начинается 99-секундный обратный отсчет для покидания объекта. Затем устройство переходит в режим охраны. Замыкание любого датчика запускает 22-секундный отсчет перед включением тревоги.
Режим 3 — Тревога
В режиме тревоги активируются звуковая и световая сигнализация, включаются внешние исполнительные устройства. Для сброса тревоги необходимо нажать кнопку SB8.
Подключение исполнительных устройств
Как подключить к охранному устройству внешние исполнительные механизмы? Для этого предусмотрены два типа выходов:
- Разъем XP3 — для устройств с постоянным включением при тревоге (электромагнитные замки, блокираторы)
- Разъем XP4 — для устройств с периодическим включением (сирены, проблесковые маячки)
Управление мощными исполнительными устройствами осуществляется через электронные коммутаторы на симисторах или реле.
Программирование микроконтроллера ATtiny2313
Для работы охранного устройства микроконтроллер ATtiny2313 необходимо запрограммировать. Какие основные этапы включает разработка программы?
- Инициализация регистров, портов ввода/вывода, таймеров
- Реализация основного алгоритма работы в бесконечном цикле
- Создание подпрограммы обработки прерываний от таймера
- Программирование функций опроса датчиков, управления индикацией
- Отладка и тестирование работы устройства
Программа занимает около 540 байт в памяти программ микроконтроллера.
Расширение возможностей охранного устройства
Базовая версия устройства позволяет подключить до 7 датчиков. Как увеличить количество контролируемых зон?
Для расширения функциональности можно использовать каскадное соединение нескольких плат. При этом:- Разъем XP2 каждой следующей платы соединяется с XP3 предыдущей
- Переключатели SA1 всех плат устанавливаются в верхнее положение
- Сигнал тревоги распространяется по цепочке плат
Это позволяет создать многозонную охранную систему для крупных объектов.
Преимущества охранного устройства на ATtiny2313
Рассмотренная схема охранного устройства на микроконтроллере ATtiny2313 обладает рядом достоинств:
- Простота конструкции и низкая стоимость компонентов
- Гибкость настройки и программирования под конкретные задачи
- Возможность расширения путем каскадирования модулей
- Надежность работы за счет применения проверенной элементной базы
- Энергоэффективность и возможность автономной работы
Эти факторы делают устройство привлекательным решением для создания недорогих охранных систем.
Применение охранного устройства на практике
Где может использоваться разработанное охранное устройство на базе ATtiny2313? Основные сферы применения:
- Охрана квартир, частных домов, дач
- Защита небольших офисов и магазинов
- Охрана отдельных помещений на предприятиях
- Создание автономных охранных модулей
- Учебные и демонстрационные стенды
Простота изготовления делает устройство доступным для самостоятельной сборки радиолюбителями.
Охранное устройство на микроконтроллере ATtiny2313
Предлагаемое устройство отображает на светодиодном индикаторе состояние семи контактных датчиков охранной сигнализации и подаёт звуковой сигнал тревоги при срабатывании любого из них, включая при этом и внешние исполнительные устройства двух разновидностей. Для увеличения числа обслуживаемых датчиков возможно каскадирование таких устройств.
Принципиальная схема основного блока охранного устройства изображена на рис. 1. Тактовая частота микроконтроллера DD1 10МГцзадана кварцевым резонатором ZQ1. Коды из прилагаемого к статье файла OXRAN.hex должны быть загружены в программную память микроконтроллера, а его конфигурация запрограммирована в соответствии с таблицей.
Таблица
Разряд | Сост. | Разряд | Сост. |
DWEN | 1 | CKDIV8 | 0 |
EESAVE | 1 | CKOUT | 1 |
SPIEN | 0 | SUT1 | 1 |
WDTON | 1 | SUT0 | 0 |
BODLEVEL2 | 1 | CKSEL3 | 0 |
BODLEVEL1 | 1 | CKSEL2 | 0 |
BODLEVEL0 | 1 | CKSEL1 | 1 |
RSTDISBL | 1 | CKSEL0 | 0 |
0 — запрограммировано.
1 — не запрограммировано.
Рис. 1. Принципиальная схема основного блока охранного устройства
К разъёму XP5 можно подключить до семи датчиков SF1-SF7, сигнализирующих о срабатывании замыканием своих разомкнутых в отсутствие тревоги контактов. Это могут быть кнопки, герконы, датчики движения, оснащённые выходными реле, и тому подобные приборы. Параллельно датчикам в описываемом устройстве подключены установленные на его плате кнопки SB1-SB7. Нажимая на них, можно проверить исправность устройства. Кнопкой SB8 и переключателем SA1 выбирают режимы работы.
К разъёму XP3 подключают одно или несколько исполнительных устройств, состояние которых после срабатывания не нужно периодически изменять. Это может быть, например, соленоид электромеханического замка или механизм блокировки дверей. Сигнал управления такими устройствами микроконтроллер DD1 формирует на выходе PD0.
Разъём XP4 предназначен для исполнительных устройств, состояние которых при тревоге должно периодически изменяться.
Это, как правило, звуковые (ревун, сирена) или световые сигнализаторы. Управляет ими сигнал с выхода PD6 микроконтроллера.
С помощью порта B микроконтроллер DD1 опрашивает датчики и кнопки, управляет светодиодными индикаторами HG1, HG2. Индикация — динамическая. Транзисторы VT1 и VT2 по сигналам, формируемым микроконтроллером на выходах PD4 и PD5, поочерёдно подключают к источнику питания общие аноды индикаторов. Сформированные микроконтроллером на выводах порта B коды символов поступают на катоды элементов индикаторов через ограничивающие ток резисторы R4-R11. Вход PD3 микроконтроллера принимает сигналы состояния датчиков SF1 — SF7 и кнопок SB1-SB8.
Индикатор НG1 во время обратных отсчётов времени, сопровождающих смену режимов, отображает десятки секунд. В режиме 1 он отображает состояние датчиков SF1-SF7 и кнопок SB1-SB7, как показано на рис. 2. Замкнутым датчикам (кнопкам) соответствуют мигающие (залитые на рисунке) элементы индикатора.
Рис. 2. Cветодиодный индикатор состояния
Индикатор НG2 отображает единицы секунд во время обратных отсчётов времени, а в промежутках между ними показывает номер текущего режима работы устройства (1, 2 или 3).
Переключатель SA1 служит для экстренного включения сигналов тревоги. Более подробно его работа будет описана далее.
Алгоритм работы устройства следующий. Допустим, переключатель SA1 установлен в верхнее (по схеме) положение. После подачи питания устройство начинает работу в режиме 1 — контроля состояния датчиков SF1-SF7 и кнопок SB1-SB7 без подачи сигналов тревоги и их отображения на индикаторе HG1. На индикатор HG2 в режиме 1 выведена цифра 1.
После нажатия на кнопку SB8 устройство из режима 1 переходит в режим 2. На индикаторы HG1 и HG2 выводится время 99 с, и начинается его обратный отсчёт. В течение обратного отсчёта времени нужно успеть закрыть все двери и окна охраняемого объекта и покинуть его. По его завершении на индикатор HG2 будет выведена цифра 2, а индикатор HG1 погашен. Десятичная точка (элемент H) индикатора HG2 мигает.
В режиме 2 замыкание контактов любого из датчиков SF1-SF7 начинает новый обратный отсчёт времени, который отображается на индикаторах HG1, HG2 и длится около 22 с.
По его завершении подаётся сигнал тревоги. При необходимости сигнал тревоги может быть подан в любой момент независимо от состояния датчиков. Для этого достаточно подать напряжение низкого логического уровня на вход PD1 микроконтроллера. Это можно сделать переводом переключателя SA1 в нижнее по схеме положение или подачей соответствующего сигнала на контакт 1 разъёма XP2.
При тревоге устройство переходит в режим 3. Микроконтроллер DD1 формирует на выходе PD6 прямоугольные импульсы длительностью 1 с и с такими же паузами, периодически включая сирену или ревун, подключённый к разъёму XP4. Индикатор HG1 погашен. На индикатор HG2 выведена цифра 3, а его десятичная точка мигает. На выходе PD0 микроконтроллера DD1 в режиме 3 установлен низкий логический уровень напряжения. Это соответствует включению исполнительного устройства, подключённого к разъёму XP3. Сигналом с выхода PD2 микроконтроллера включён излучатель звука HA1.
Чтобы прекратить сигнал тревоги, необходимо возвратить переключатель SA1 в верхнее положение (если он был установлен в нижнее) и нажать на кнопку SB8.
При этом уровень напряжения на выходах PD0, PD2 и PD6 микроконтроллера станет высоким. При нажатии на кнопку SB8 в режимах 2 и 3 устройство перейдёт в режим 1. Это значит, что для снятия объекта с охраны нужно за 22 с после открывания его двери успеть нажать на кнопку SB8. Желательно, чтобы доступ посторонних лиц к кнопкам SB1-SB8 и к переключателю SА1 был ограничен.
Питающие напряжения 5В и 15В поступают на устройство через разъём ХP1. Конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения в цепи +5 В. Потребление тока по этой цепи — не более 100 мА.
Конденсатор C1 — К50-35, а C2-C6 — К10-17а. Все резисторы — C2-33Н-0,125. Светодиодные индикаторы HG1 и HG2 с общим анодом зелёного цвета свечения. В качестве внешних контактных датчиков SF1-SF7 можно применять любые кнопки без фиксации в нажатом состоянии, например ПКн-105, или герконы с постоянными магнитами. Разъёмы XP1-XP5 — серии WF с соответствующим числом контактов. Устройство не требует никакой настройки и отладки.
Сигналы с разъёмов XP3 и XP4 должны управлять работающими от сети ~230 В исполнительными устройствами через электронные коммутаторы, построенные, например, по схеме, изображённой на рис.
3. Собственно коммутатором здесь служит симисторный блок А1 — БС-240-15/10-Н (URL: http:// files.contravt.ru/bs.pdf (09.01.2018)) с максимальным коммутируемым током 15 А и допустимым коммутируемым переменным напряжением 60…240 В частотой 50 Гц. Ток, потребляемый им по цепи управления, не более 15 мА. Этот блок можно заменить электромагнитным или твердотельным реле нужной для управления исполнительным устройством мощности. Разъём XP1 — HU-4, XS1 — стандартная сетевая розетка.
Рис. 3. Схема коммутатора
Сигнальная неоновая лампа HL1 (со встроенным ограничивающим ток резистором) позволяет визуально контролировать подачу питающего напряжения на исполнительное устройство. Плавкие вставки FU1 и FU2 — ВП2-5А в держателях ДВП4- 1в. Ток их срабатывания выбирают исходя из предельного коммутируемого устройством тока.
Число независимых линий, к которым подключают датчики, можно увеличить, добавив в устройство ещё одну или несколько плат, собранных по показанной на рис.
1 схеме. Разъём XP2 каждой следующей платы соединяют с разъёмом XP3 предыдущей, причём должны соединяться контакты этих разъёмов, имеющие одинаковые номера. Переключатели SA1 всех плат устанавливают в верхнее по схеме положение.
При подаче одной из плат сигнала тревоги напряжение низкого уровня с выхода PD0 её микроконтроллера поступит на вход PD1 микроконтроллера следующей платы. Она тоже подаст сигнал тревоги. Таким же образом он распространится до последней в цепочке платы.
Программа микроконтроллера состоит из трёх основных частей: блока инициализации, основного блока, работающего в бесконечном цикле, и подпрограммы обработки прерывания от таймера T/C1 (соответственно метки INIT, SE1, TIM0). Сразу после подачи на микроконтроллер напряжения питания цепь R2C2 сформирует на его входе RESET сигнал установки в исходное состояние. По окончании этого импульса программа, прежде всего, выполняет инициализацию регистров, счётчиков, стека, таймера Т/С1, сторожевого таймера и портов ввода/вывода.
В это время сигналы управления исполнительными устройствами соответствуют их выключенному состоянию.
Далее начинается исполнение основного блока программы, в котором происходят отсчёт времени, включение и выключение сигнала тревоги. В подпрограмме обработки прерывания идёт отсчёт односекундных интервалов времени, опрос состояния кнопок и датчиков, перекодировка двоичных значений в «семиэлементные» коды для отображения на светодиодных индикаторах и динамическая индикация.
В регистре r22 микроконтроллера организован регистр знакоместа. В регистр Y при инициализации программа заносит начальный адрес буфера отображения $060. Подпрограмма обработки прерывания при каждом вызове сдвигает содержимое регистра r22 на один разряд влево, а регистр Y инкрементирует. В памяти программ микроконтроллера эта программа занимает около 540 байт.
Программа микроконтроллера имеется здесь.
Автор: С. Шишкин, г. Саров Нижегородской обл.
SPbPU EL — Разработка беспроводного аккумуляторного устройства на микроконтроллере STM32 с зарядным устройством.
..
|
Allowed Actions: – Action ‘Read’ will be available if you login or access site from another network Action ‘Download’ will be available if you login or access site from another network Group: Anonymous Network: Internet |
03.01
Annotation
Тема выпускной квалификационной работы: «Разработка беспроводного аккумуляторного устройства на микроконтроллере STM32
с зарядным устройством по стандарту QI».
Данная работа посвящена процессу разработки беспроводного аккумуляторного устройства на микроконтроллере STM32 с беспроводной зарядкой по стандарту QI. В ходе работы было изучено тактирование и питание микроконтроллеров STM32, особенности питания от аккумуляторной батареи на основе Li, стандарт заряда Qi, настройка зарядного устройства на основе Qi. Были исследованы и выбраны основные компоненты для создания устройства: микросхема для Qi заряда BQ51050, Li-ion аккумулятор, микроконтроллер STM32. Результатом данной работы является разработка принципиальной схемы устройства. Устройство предназначено для заряда смартфонов, планшетных компьютеров и иных гаджетов в повседневной жизни людей.
The subject of the graduate qualification work is «Development of a wireless battery device on the STM32 microcontroller with QI charger».
This given work is devoted to the process of developing a wireless battery device on the STM32 microcontroller with QI standard wireless charging.
In the course of the work, the timing and power of the STM32 microcontrollers, the features of power supply from a Li-based battery, the Qi charge standard, and the setting of a Qi-based charger were studied. The main components for creating the device were investigated and selected: a chip for Qi charge BQ51050, a Li-ion battery, an STM32 microcontroller. The result of this work is the development of the circuit diagram of the device. The device is designed to charge smartphones, tablets and other gadgets in people’s daily lives.
Document access rights
| Network | User group | Action | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ILC SPbPU Local Network | All | |||||
| External organizations N2 | All | |||||
| External organizations N1 | All | |||||
| Internet | Authorized users SPbPU | |||||
| Internet | Authorized users (not from SPbPU, N2) | |||||
| Internet | Authorized users (not from SPbPU, N1) | |||||
| Internet | Anonymous |
Usage statistics
Технология микросхем ATTINY2313-20PI | Интегральные схемы (ИС)
Показанное изображение является только представлением. Точные характеристики должны быть получены из технического паспорта продукта.
Digi-Key Part Number | ATTINY2313-20PI-ND | ||||
Manufacturer | Microchip Technology | ||||
Manufacturer Product Number | Attiny2313-20pi | ||||
Описание | IC MCU 8BT 2KB FLASTS | ||||
. 1K x 16) FLASH 20-PDIP | |||||
| Справочник заказчика | |||||
| Техническое описание | Техническое описание | 20003 | |||
Type | Description | Select | |||
|---|---|---|---|---|---|
Category | Integrated Circuits (ICs) Embedded Microcontrollers | ||||
Mfr | Microchip Technology | ||||
Series | AVR® ATtiny | ||||
Package | |||||
Product Status | Obsolete | ||||
Core Processor | |||||
Core Size | 8-Bit | ||||
Скорость | |||||
Возможности подключения | SPI, UART/USART | Периферийные устройства | DETECT/RESET, POR, POR, PWM, WDT | ||
Номер I/O | |||||
Memorge Memord 9003 | |||||
. | |||||
Тип памяти программы | |||||
Размер eeprom | 128 x 8 | ||||
RAM | |||||
| RAM3 | |||||
| 1 | |||||
| 3 | |||||
| 10015 | 128 x 8 | ||||
Voltage — Supply (Vcc/Vdd) | 2. | ||||
Data Converters | |||||
Oscillator Type | Внутренний | ||||
Рабочая температура | -40 ° C ~ 85 ° C (TA) | ||||
TIPE | |||||
Тип | |||||
Тип | |||||
0012 через отверстие | |||||
Пакет / Корпус | 20-DIP (0,300 «, 7,62 мм) | ||||
Device Device Device Devic | Базовый номер продукта | ATTINY2313 |
Документы и носители
Экологические и экспортные классификации
| Description | |
|---|---|
| RoHS Status | RoHS non-compliant |
| Moisture Sensitivity Level (MSL) | 1 (Unlimited) |
| REACH Status | REACH Unaffected |
| ECCN | EAR99 |
| HTSUS | 8542. 31.0001 |
ATTINY2313-20SUR Microchip Technology | Интегральные схемы (ИС)
Представленное изображение является только представлением. Точные характеристики должны быть получены из технического паспорта продукта.
Digi-Key Part Number | ATTINY2313-20SURTR-ND — Tape & Reel (TR) ATTINY2313-20SURCT-ND — Cut Tape (CT) ATTINY2313-20SURDKR -ND — Digi-Reel® | |
Производитель | Microchip Technology | |
Manufacturer Product Number | ATTINY2313-20SUR | |
Description | IC MCU 8BIT 2KB FLASH 20SOIC | |
Manufacturer Standard Lead Time | 52 Weeks | |
Подробное описание | AVR AVR® ATtiny Микроконтроллер ИС 8 бит 20 МГц 2 КБ (1K x 16) FLASH 20-SOIC | |
| Customer Reference | ||
| Datasheet | Datasheet | |
Product Attributes
Type | Description | Select |
|---|---|---|
Category | Интегральные схемы (ИС) Встроенные Микроконтроллеры | |
Mfr | Microchip Technology | |
Series | AVR® ATtiny | |
Package | Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® | |
Состояние продукта | Active | |
Основной процессор | ||
. | ||
Core Size | 8-Bit | |
Speed | ||
Connectivity | SPI, UART/USART | |
Peripherals | Обнаружение/сброс пониженного напряжения, POR, PWM, WDT | |
Количество входов/выходов | ||
Размер памяти программы 0015 | 2KB (1K x 16) | |
Program Memory Type | ||
EEPROM Size | 128 x 8 | |
RAM Size | 128 x 8 | |
Напряжение — Поставка (VCC/VDD) | 2,7 В ~ 5,5 В | |
Расчетчики данных | ||
0008 | ||
Oscillator Type | Internal | |
Operating Temperature | -40°C ~ 85°C (TA) | |
Mounting Type | Surface Mount | |
Пакет / Корпус | 20 SOIC (0,295 «, ширина 7,50 мм) | |
Пакет поставщиков | ||
. 20-SOIC | ||
Base Product Number | ATTINY2313 |
Documents & Media
Environmental & Export Classifications
| Attribute | Description |
|---|---|
| Статус RoHS | Соответствует ROHS3 |
| Уровень чувствительности к влаге (MSL) | 2 (1 год) |
| Статус досягаемости | Достигнут без затронутых |
| ECCN | EAR 99 |
| HTSUS | 8542. 31.000 | . |
| Qty | Unit Price | Ext Price |
|---|---|---|
| 1 | $2.48000 | $2.48 |
| 25 | $2.27680 | $56.92 |
| 100 | $2.07000 | $207.00 |
Tape & Reel (TR)
| Qty | Unit Price | Ext Price |
|---|---|---|
| 1,000 | $2.Похожие записи |