Автомобільний охоронний сигналізатор на мікроконтролері (стр. 2 из 4)

Через короткий час конденсатори С3 і С4 будуть заряджені і на виході інвертора DD1.3 встановиться низький рівень. Далі починає відкриватися транзистор VТ2, що комутує ланцюг реле звукового сигналу автомобіля. Звукові сигнали тривоги повторюються протягом часу біля 0,7*R9*СЗ. Після цього сторож знову переходить в охоронний режим.

При відкритих капоті або багажнику, при включеному запаленні сигнали тривоги подаються до тих пір, поки або не буде знеструмлений сторож тумблером SА1, або не будуть закриті капот, кришка багажника і вимкнено запалення.

Якщо в черговому режимі будуть відкриті двері салону автомобіля, швидко заряджатиметься конденсатор СЗ, а через час 0,7*R10*С4 (7...12 секунд) – конденсатор С4. За цей проміжок часу сторож повинен бути вимкнений, інакше зазвучить тривожний сигнал. Всі тимчасові витримки можуть бути змінені відповідним вибором номіналів часозатримуючих ланцюгів.

Вузол С2R14VD10С7 служить для вирівнювання стрибків напруги в бортовій мережі, що перевищують 15 В, і для захисту від перешкод. Діод VD1 захищає транзистор VT2 від зміни напруги самоіндукції, що може виникати на обмотці реле звукового сигналу. Діод припаяний до виведень цього реле.

Основна печатна плата та схема розміщення елементівданного аналога показана на рис.3.1 (див. Додаток 3).

3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ

3.1 Розробка структурної схеми

Структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора зображена на кресленні (дивіться графічну частину. Схема електрична структурна) та на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора.

Розглянувши структуру та принцип функціонування аналога, можна зробити висновок, що для побудови автомобільного охоронного сигналізатора пристрій повинен включати такі основні блоки:

1. мікроконтролер;

2. кварцовий резонатор;

3. світловий сигналізатор;

4. електронний ключ до системи запалення;

5. електронний ключ до сирени;

6. контакти капот-багажник;

7. датчик до замку запалення;

8. стабілізатор;

9. вмикач;

10. акумуляторна батарея.

На рис. 3.1 зображена структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора. Джерелом живлення даного пристрою слугує звичайний акумулятор автомобіля напругою 12В, від якої напруга живлення на всі інші елементи схеми подається через стабілізатор напруги.

Умовно всі лінійні інтегральні стабілізатори напруги можна поділити на декілька груп. До однієї групи можна віднести стабілізатори з фіксованою вихідною напругою. Всередині цієї групи вони ще класифікуються за полярністю сформованої на виході напруги (позитивну чи негативну, відносно загального проводу), за величиною вихідної напруги і по максимальному струму, що віддається в навантаження. Перераховані параметри є ключовими.

Іншу групу представляють регульовані стабілізатори, вихідна напруга яких може змінюватись в деяких визначених межах. Вони також розрізняються за полярністю і по вихідному струму. В самостійну групу виділяють багатоканальні стабілізатори, які формують на виході декілька напруг, а подекуди навіть різної полярності. І ще одна група – стабілізатори з відносно малою потужністю, які нерідко характеризуються мінімальною різницею напруг між входом і виходом (впритул до 0,1 В).

В даному приладі стабілізатором напруги слугує інтегральний стабілізатор типу KP1157EH502A, який належить до першої групи вищеперерахованої класифікації, і на виході якого формується напруга живлення +5В. На рис. 2.1 (див. Додаток 2) приведена схема інтегрального стабілізатора напруги, зібраної на ІМС типу KP1157EH502A. Вибір інтегрального стабілізатора напруги був обумовлений його перевагами: високою надійністю, високим ККД, малими розмірами, низькою вартістю.

Саме в якості пристрою керування було використано мікроконтролер фірми „Microchip” (США) – PIC16F84А. Вибір даної мікросхеми ґрунтується на тому, що вона володіє високою швидкодією, широкими функціональними можливостями. Вбудований енергонезалежний запам’ятовуючий пристрій дозволяє записувати та оперативно змінювати величину проміжкової частоти цифрової шкали.

Мікроконтролери підгрупи PIC16F8x відносяться до сімейства 8-розрядних КМОП мікроконтролерів групи PIC16Cxxx, для яких характерна порівняно низька вартість, повністю статична КМОП-технологія та висока продуктивність. Випускаються у корпусах з 18 та 28 виводами, залежно від типу, з попередньо заданим типом зовнішнього генератора тактових імпульсів – кварцовим резонатором чи RC-ланкою.

Всі мікроконтролери підгрупи PIC16F8x використовують гарвардську архітектуру з RISC-процесором, які володіють наступними основними властивостями:

– використовується тільки 35 простих команд;

– всі команди виконуються за один цикл (400 нс при частоті 10 МГц), крім команд переходу, які потребують два цикли;

– робоча частота 0 Гц ... 10 МГц (в даному випадку 4 МГц);

– роздільні шини даних (8 біт) і команд (14 біт);

– 512

14 або 1024

14 біт пам’ять програм, виконана на постійному запам’ятовуючому пристрої (ПЗП) чи електрично перепрограмованій пам’яті типу „Flash”;

– 15 восьми розрядних регістрів спеціальних функцій (SFR);

– Восьми рівневий апаратний стек;

– пряма, непряма і відносна адресація даних і команд;

– 36 або 68 восьмирозрядних регістрів загального призначення (GPR);

– 64

8 біт ПЗП з можливістю електричного перепрограмування (EEPROM) – пам’ять даних з можливістю виконання 1 млн. циклів стирання і перезапису;

– чотири джерела переривань:

а) зовнішній вхід RB0/INT;

б) переповнення таймера TMR0;

в) зміна сигналів на лінія портів RB;

г) завершення запису даних в пам’ять EEPROM;

– збереження даних в EEPROM на протязі, як мінімум, 40 років.

Основні характеристики мікроконтролера PIC16F84А описані в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. Основні характеристики мікроконтролера

Параметр	Значення
Максимальна частота задаючого генератора, Мгц	4
Flash-пам’ять програм, байт	1024
Пам’ять даних, байт	68
Пам’ять даних в EEPROM, байт	64
Таймери	TMR0
Число джерел переривань	4
Число ліній вводу/виводу	13
Діапазон напруги живлення, В	2,0 – 6,0
Число виводів, тип корпуса	18 DIP, SOIC

Мікроконтролери підгрупи PIC16F8x володіють розвинутими можливостями вводу/виводу:

– 13 ліній вводу/виводу з індивідуальною установкою напрямку обміну;

– високий вхідний/вихідний струм, достатній для управління, наприклад, світлодіодом;

– максимальний вхідний струм – 25 мА;

– максимальний вихідний струм – 20 мА;

– 8-бітний таймер/лічильник TMR0 з 8-бітним попереднім подільником.

Спеціалізовані мікроконтролерні функції мають наступні властивості:

– автоматичний скид при включенні (Power-on-Reset);

– таймер включення при скиді (Power-up Timer);

– таймер запуску генератора (Oscillator Start-up Timer);

– сторожовий (Watchdog) таймер WDT з власним вбудованим генератором, що забезпечує підвищену надійність;

– економний режим Sleep.

Мікроконтролери підгрупи PIC16F8x розрізняються між собою тільки об’ємом і типом пам’яті програм. Наявність у складі підгрупи мікроконтролерів з Flash-пам’яттю полегшує створення і наступну відладку прототипів промислових зразків.

Спрощена структурна схема мікроконтролерів підгрупи PIC16F8x показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Структурна схема мікроконтролера підгрупи PIC16F8x[10]

Архітектура ґрунтується на концепції роздільних шин та областей пам’яті для даних і для команд (гарвардська архітектура). Шина даних та пам’ять даних (ОЗП) – мають ширину 8 біт, а програмна шина і програмна пам’ять (ПЗУ) – 14 біт. Така концепція забезпечує просту, але ефективну систему команд, розроблену так, що бітові, байтові та регістрові операції працюють з високою швидкістю і з перекриттям за часом вибірок команд та циклів виконання. 14-бітна ширина програмної пам’яті забезпечує вибірку 14-бітної команди в один цикл.

Двоступеневий конвеєр забезпечує одночасну вибірку та виконання команди. Всі команди виконуються за один цикл, крім команд переходу. Програмний лічильник мікроконтролера починає працювати з нульової адреси пам’яті програм. Мікроконтролер PIC16F84А адресує 1024

14 біт пам’яті програм. Вся пам’ять є внутрішньою.

Мікроконтролер може прямо або непрямо звертатись до регістрів чи пам’яті даних. Всі регістри спеціальних функцій, включаючи лічильник команд, відображаються на пам’ять даних.

Ортогональна (симетрична) система команд дозволяє виконувати будь-яку команду над будь-яким регістром із використанням довільного методу адресації. Ортогональна архітектура і відсутність спеціальних виключень дозволяє зробити програмування мікроконтролерів групи PIC16F8x простим та ефективним.

Мікроконтролер містить 8-розрядний арифметико-логічний пристрій (АЛП) та робочий регістр W (див. рис. 3.2). АЛП представляє собою арифметичний модуль загального призначення і виконує арифметичні та логічні функції над вмістом робочого регістра і будь-якого з регістрів контролера. АЛП може виконувати операції додавання, віднімання, зсуву, логічні операції.

Призначення виводів мікроконтролера PIC16F84 приведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 . Призначення виводів

Позначення	Тип	Призначення
OSC1	I	Вхід кристала генератора, RC-ланки чи зовнішнього тактового сигналу.
OSC2	O	Вихід кристала генератора.
MCLR	I/P	Сигнал скид/вхід напруги програмування. Скид при низькому рівні.
RA0	I/O	Порт А (RA0...RA4) – двонаправлений порт введення-виведення.RA4/TOCKI може бути вибраний як тактовий вхід таймера/лічильника TMR0.
RA1	I/O
RA2	I/O
RB0	I/O	Порт В (RB0…RB7) – двонаправлений порт введення-виведення.Можуть бути запрограмовані в режимі внутрішніх активних навантажень на лінії живлення по всім виводам.Вивід RB0/INT може бути вибраний як зовнішній вхід переривань.Виводи RB4…RB7 можуть бути програмно налагоджені як входи переривань станів на будь-якому із входів.
RB1	I/O
RB2	I/O
RB3	I/O
RB4	I/O
RB5	I/O
RB6	I/O
V_dd (+U)	P	Позитивна напруга живлення.
V_ss (-U)	P	Загальний провід (заземлення).

В таблиці використано наступні умовні позначення: