Універсальний пристрій на мікроконтролер: годинник, термометр, термостат, будильник, система віддаленого керування. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Мікроконтролери

 Коментарі до статті

Пристрій "Universal device" (Універсальний пристрій) містить функції декількох пристроїв, які сильно полегшують життя людям, автоматизуючи житлову площу. Оскільки пристрій швидко покращується, він має власний USB завантажувач, тому для оновлення прошивки досить просто підключити Universal device до комп'ютера, увімкнути режим самопрограмування та запустити на ПК програму для оновлення прошивки. При цьому відсутня небезпека заблокувати пристрій "навіки", як це іноді буває при оновленні прошивки мобільних телефонів.

1. Короткий опис можливостей пристрою

Universal device має такі функції:

• Відображення часу у форматі "чч - мм - сс" (час автоматично синхронізується з комп'ютером, до якого пристрій підключено USB-інтерфейсом).
• 5 будильників із можливістю підключення зовнішнього, гучнішого сигналізатора (наприклад, рупора). Усі налаштування будильників можна зберігати у вбудованій енергонезалежній пам'яті, яка має до 1000000 циклів запису/прання.
• 2 термометри (-55С … +125С) з 8-канальним термостатом (термостати не автономні).
• Управління 8 навантаженнями (лампи, люстри, насоси, електромотори та інші електроприлади) за допомогою пульта дистанційного керування (ПДК) або комп'ютера.

Також пристрій підключається до комп'ютера за USB-інтерфейсом, при цьому, крім вище написаних функцій, доступні такі:

• Налаштування будильників (час, день тижня, джерело сигналу, тривалість дзвінка).
• Відображає поточну температуру обох термометрів на моніторі. При цьому. Можна переглянути графік зміни температури з моменту запуску програми.
• Управління навантаженнями. Встановлення часу автоматичного увімкнення/вимкнення для кожного каналу, керування функцією термостата.
• При цьому за допомогою Пульту дистанційного керування можна керувати такими функціями:
  • Керування функціями Windows.
  • Управління мишею.
  • Віртуальне натискання клавіш.
  • Управління плеєром Winamp.
• Можливість увімкнення відображення великого повідомлення поверх всіх вікон, наприклад, при перемиканні треку Winamp. Таким чином, можна побачити поточний трек на наполяганні від монітора навіть понад 5 метрів.
• Доступні можливості відображення програми в системному треї (біля годинника) та автозавантаження програми (разом із завантаженням Windows).

Рис. 2.1. Схема пристрою (натисніть , щоб збільшити)

Основою пристрою є мікроконтролер ATmega16, він працює на частоті 16 МГц. Його живлення може бути від USB-порту або зовнішнього блока живлення (вибір живлення джампером J9) .

На пристрої є 2 дисплеї: символьний 16х2, та сегментний (2 штуки по 4 сегменти). Сегментний призначений для відображення часу та температури. Символьний – для зручності керування деякими функціями пристрою, але його ставити зовсім не обов'язково.

Мікросхема IC6 - це ПЗУ AT24C64 призначена для збереження налаштувань будильника, ROM адрес термодатчиків і ще деяких налаштувань.

TSOP1738 (краще встановити TSOP1736) - приймач ІЧ сигналів з пульта дистанційного керування.

USB – роз'єм для підключення пристрою до комп'ютера.

BUZZER – сигналізатор для будильника. Обов'язково із вбудованим генератором.

IR-Led – інфрачервоний світлодіод. У налаштуваннях будильника його можна вибрати як сигналізатор. Навіщо він потрібний? Якщо, наприклад, в кімнаті знаходяться кілька людей, але вранці потрібно, щоб прокинулися тільки Ви, тоді можна зібрати найпростіший приймач ІЧ сигналу, який вібруватиме при появі інфрачервоних променів, і причепити його на руку, тоді вранці пристрій активізує ІЧ-передавач і Ваш пристрій завібрує розбудивши Вас.

4 зсувні регістри 74HC595. Призначені для керування світлодіодами, сегментним дисплеєм та навантаженнями.

8 світлодіодів (LED1 - LED8) - їхнє призначення дивіться в інструкції до програми.

ULN2003 - це збирання Дарлінгтона. Мікросхема призначена для управління навантаженнями, таким чином до кожного виходу (крім восьмого) можна підключити навантаження до 500мА.

IRFZ44N (на схемі я випадково поставив інший) – польовий транзистор, керує восьмим навантаженням.

IC5 – лінійний стабілізатор 5В. Я ДУЖЕ рекомендую замінити його на імпульсний стабілізатор (наприклад, R-78xx), тоді ККД пристрою сильно підвищиться.

Завантажити схему у форматі *.sch (Відкривати через EAGLE)

Друкована плата у форматі Sprint Layout 5.

Рис. 2.2. Друкована плата

Завантажити плату у форматі *.lay (Для того, щоб побачити номінал компонента, наведіть курсор на компонент, який Вас цікавить).

Як сегментні дисплеї я взяв KW4-563ASA так як він дуже яскравий і коштує близько 1 $. А як роз'єм для підключення весняного термодатчика - аудіороз'єм.

Ось що вийшло:

Рис. 2.3. Фото пристрою

1. Великий сегментний індикатор. На ньому відображається час і температура (зліва зовнішній термометр, праворуч - внутрішній).
2. Індикатори Два крайні (№1 і №8) горять постійно для того, щоб у темряві було простіше зрозуміти де який індикатор. №2 - включений прийом команд із ПДУ. №3 - команда з ПДК призначена для комп'ютера. №4 зарезервовано. №5 – читання з ПЗУ. №6 - запис із ПЗУ. №7 горить при відповіді пристрою на запит із ПК.
3. Регулятор контрастності символьного РКІ.
4. Сигналізатор будильника.
5. Рідко - кристалічний індикатор (РКІ).
6. Кнопки керування пристроєм.
7. Гніздо для підключення зовнішнього термодатчика DS18B20.
8. Кнопка RESET. Використовується для перепрошивки та просто для рестарту пристрою.
9.  Вбудований термодатчик DS18B20
10. Роз'єм USB для підключення до комп'ютера.
11. Інфра – червоний світлодіод. У налаштуваннях будильника його можна вибрати як сигналізатор.
12. Приймач сигналу з ПДК.
13. Індикатор працездатності весняного блоку живлення.
14. Перемичка для вибору джерела живлення. Коли замкнуті середній та лівий контакти, живлення від USB порту, середній та правий – від зовнішнього БП. БП може бути змінної або постійної напруги 8-20 Ст.
15. Підключення зовнішнього блока живлення.
16. Підключення навантажень. Як видно на малюнку, праворуч розташовані контакти для підключення 8 навантажень. Чотири контакти VCC - спільні та з'єднані разом. Інші контакти (О1 - О8) - це ключі, які включають/відключають навантаження. Якщо, наприклад, Ви хочете підключити рупор, то "+" необхідно підключити до VCC а "-" до одного з виходів (О1-О8).

Дуже довго я ходив магазинами та базаром щоб знайти найбільш підходящий пульт, у різних магазинах були різні пульти, але один пульт був у всіх магазинах у яких я побував. Вам не складно буде придбати цей пульт, оскільки він дуже поширений і його вартість не більше 3$. Ось його фото:

Рис. 3.1. Пульт дистанційного керування

ПДК має 35 кнопок. Червоною (Pon) вмикається/вимикається режим прийому команд. Якщо на пристрої НЕ буде горіти другий світлодіод, пристрій буде реагувати тільки на кнопку Pon (червона знизу). Якщо горить другий світлодіод, а третій - ні, команди будуть оброблятися пристроєм. Зеленою кнопкою вмикається/вимикається режим прийому команд для комп'ютера (при включенні загоряється третій світлодіод).

4. Управління пристроєм

У цьому підрозділі буде розказано, як керувати пристроєм (потрібно, щоб горів другий світлодіод і НЕ горів третій).

Функції кнопок ПДК

У режимі керування пристроєм для керування використовуються 5 кнопок:

• BTN_MUTE – відключення сигналу будильника.
• BTN_0 … BTN9 - увімкнути/вимкнути відповідне навантаження.
• BTN_TXT - Підтвердити вибір підпункту меню.
• BTN_ChUp – наступний пункт меню.
• BTN_ChDown – Попередній пункт меню.
• BTN_VolInc – наступний підпункт меню.
• BTN_VolDec - Попередній підпункт меню.
• Pon - Вимкнути прийом команд з ПДК.
• Pst - увімкнути/вимкнути прийом команд для комп'ютера.

Меню пристрою ще слаборозвинене, але розвиватиметься у наступних версіях прошивки. Нині воно має лише 2 пункти та кілька підпунктів.

Рис. 4.1. Меню пристрою

У першому пункті меню (Alarms) можна переглянути розклад дзвінків будильника (їх лише 5). Якщо у підпунктах "Alarm 1" - "Alarm 5" натиснути BTN_TXT то будильник увімкнутися або вимкнутись. У підпунктах "Load timing" и "Save timing" можна зберегти або завантажити установки будильників з ПЗП.

У другому пункті меню можна відформатувати мікросхему ПЗП. УВАГА: після форматування обов'язково відключіть зовнішній термодатчик і натисніть кнопку RESET, після цього пристрій визначить адресу внутрішнього термодатчика і на дисплеї з'явиться напис "Reset Device", натисніть кнопку RESET, підключіть зовнішній термодатчик та ще раз натисніть кнопку RESET.

Також на пристрої у лівому нижньому куті є 4 кнопки переходу по пунктах меню.

5. Зв'язок із комп'ютером. Робота з програмою "UD Control Підключення

"Universal Device" має можливість підключення до комп'ютера. Спеціально для роботи з пристроєм створено програму "UD Control", у цьому мануалі буде описано роботу з версією програми 1.0.2.2. Програма працює на операційних системах Windows Home Edition та вище (включаючи Windows 7 та Windows Vista).

Щоб інсталювати програму, запустіть файл UDC_Setup.exe і вкажіть папку (за замовчуванням C:\Program Files\Universal Device\UD Control ). Після цього підключіть пристрій до ПК, Windows знайде нове обладнання і запросить драйвера, вкажіть папку з драйвером (c: Program Files Universal Device UD Control Windows – driver ). Після успішного встановлення драйвера запустіть програму "UD Control" з робочого столу. Якщо в нижньому лівому куті програми буде написано "Пристрій не підключено", перевірте надійність з'єднання USB кабелю і правильність установки драйверів, так само бажано перезавантажити ПК.

UD Control

Програма UD Control створена автором даного проекту (тобто мною). Для зручності, вона має кілька вкладок, щоб швидко орієнтуватися. Установки програми зберігаються у системному реєстрі.

При першому запуску програма може показати попередження про помилку, просто натисніть кнопку ОК і перезапустіть програму.

У цій статті буде описано роботу з версією програми 1.0.2.2.

Налаштування

Рис. 5.1. Вкладка "Параметри"

Частота опитування. Затримка, з якою програма опитує пристрій. Рекомендоване значення 50 мс.

Показувати велике повідомлення. При перемиканні треків у Winamp або виборі керованої програми на моніторі з'являється велике повідомлення з двома рядками.

Оновити прошивку пристрою. Прошивка пристрою, якщо при запуску програми з'явиться повідомлення про несумісність поточної версії програми з поточною версією прошивки, то натисніть цю кнопку і дотримуйтеся вказівок програми. Таким чином, прошивка пристрою оновиться до останньої прошивки, що підтримується поточною версією програми.

Функції, які розташовані в третій рамці, гадаю, всім зрозумілі.

Будильник

Рис. 5.2. Вкладка "Будильник"

Таймінг. Тривалість сигналу дзвінка.

Повторність. Довжина сигналу та паузи.

Джерело. Можна вибрати в якості сигналізатора вбудований буззер, інфрачервоний світлодіод або будь-який з восьми виходів, до яких підключений сигналізатор.

Задайте параметри будильників, після чого натисніть "Записати" і розклад дзвінків буде передано пристрою, якщо встановити галочку біля "Запис у ПЗП", то розклад буде збережено в ПЗП (енергонезалежна пам'ять) пристрою.

Температура

Рис. 5.3. Вкладка "Температура"

На цій вкладці можна побачити температуру обох термодатчиків, ліворуч – зовнішній, праворуч – внутрішній. Нижче розташований графік температури. Щохвилини графік оновлюється, і число знизу збільшується на 1.

Якщо підвести курсор до температурної мітки, то з'явиться віконце, в якому написано час і дату запуску програми, мінімальну та максимальну температуру на вибраному термодатчику та час + дату, коли вона була зафіксована.

Назви датчиків (ті, що зараз Inside та Outside) можна змінювати. Для цього натисніть на температурній мітці, вискочить віконце та формою введення, введіть у нього нову назву та натисніть ОК.

Управління навантаженнями

Рис. 5.3. Вкладка "Навантаження"

Навантаженнями можна керувати не тільки за допомогою ПДК, але і за допомогою комп'ютера (при підключенні до комп'ютера навантаженнями також можна керувати з ПДК).

Зверху розміщені кнопки керування навантаженнями, якщо біля кнопки зелений маркер - вихід активний, червона - не активний. Щоб увімкнути/вимкнути навантаження, потрібно просто натиснути на відповідну кнопку. Кнопку для кожного навантаження можна перейменувати, для цього натисніть на відповідну кнопку, перед цим затиснувши лівий "Shift", з'явиться таке ж віконце як і при перейменуванні температурної мітки.

Автоматичне керування навантаженнями

Програма для ПК здатна самостійно керувати навантаженнями, тобто автоматично. Для кожного навантаження можна задати свій спосіб управління, програма має 4 алгоритми:

• Вручну - звичайне керування з ПДК або кнопками програми.
• За часом - керування навантаженнями виходячи із значень часу, заданих користувачем.
• За температурою Inside - керування навантаженнями виходячи із значень температури внутрішнього термодатчика, заданих користувачем.
• По температурі Outside - керування навантаженнями виходячи із значень температури внутрішнього термодатчика, заданих користувачем.

Також необхідно задати умову управління, в програмі є шість умов:

1. В межах Значення 1 і Значення 2 - Навантаження вмикається, коли поточна температура або час знаходяться в межах Значення 1 і Значення 2. При тимчасовому способі можна використовувати, наприклад, коли потрібно ввімкнути електроприлад у певний час і потім вимкнути його. Наприклад, значення 1 = 7:30:00, значення 2 = 7:35:00, як навантаження - електрочайник, у такому випадку він сам, коли ви ще спите включитися, нагріє воду і вимкнутись.
2. За межами Значення 1 і Значення 2 - Аналогічно першому випадку тільки навантаження включається в межах Значення 1 і Значення 2.
3. Вище ніж значення 1.
4. Нижче за значення 1.
5. Вмикати вище значення 1, вимикати нижче значення 2.
6. Вмикати нижче Значення 1, вимикати вище Значення 2 - Якщо у вас є електрообігрівач, у якому немає функції термостата, Ви можете додати йому цю функцію за допомогою Universal Device. Підключіть як один з навантажень цей обігрівач. Виберіть спосіб керування "За температурою Inside", Значення 1 = 25, Значення 2 = 30. І натисніть "Зберегти". Тепер, коли температура в кімнаті впаде нижче 25С, то обігрівач включиться і нагріє температуру в кімнаті до 30С, після чого обігрівач сам відключиться. І все це, робиться автоматично, без Вашої участі, Вам потрібно лише задати потрібний алгоритм, а Universal Device сам про це подбати!

Увага! Для того, щоб керувати потужнішим навантаженням ніж 500мА, потрібно зібрати ключ на симісторі, тиристорі або електромагнітному реле.

Ось схема з реле:

Друкована плата для реле 943-1C-xD *.lay

Рис. 5.4. Плата із двома реле

Пульт дистанційного керування (ПДК)

Рис. 5.5. Вкладка "ПДВ"

За допомогою ПДК можна керувати багатьма функціями комп'ютера. Праворуч розташований лістинг із прийнятими командами, трохи нижче – остання прийнята команда, навіть якщо вона не призначена для комп'ютера!
З ПДК можна керувати такими функціями:

• Команди MS Windows - Увімкнути, вимкнути, відкрити CD-ROM і т.д.
• Маніпулятор Миша – рухати курсор, натискати кнопки. Можна вибирати швидкість пересування та прискорення. Для зручності є можливість симуляції подвійного натискання кнопки миші.
• Клавіатура - натискання клавіш клавіатури за допомогою джойстика.
• Winamp - Управління найпопулярнішим плеєром.

І ще одна, дуже гарна функція UD Control - Відображення великого повідомлення.
Для кожного пункту є табличка, в якій потрібно задати значення кнопок.
Для того щоб вибрати, чим будемо керувати з пульта, потрібно натиснути на ПДУ кнопку BTN_MENU. Після чого на екрані з'явиться велике повідомлення:

Після цього, вам потрібно натиснути цифрову кнопку на пульті для вибору програми:

1. Windows

2. миша

3. клавіатура

4. Winamp

Після чого, з'явиться таке ж повідомлення, тільки в нижньому рядку буде "Вибрано Winamp".
Тепер, коли натиснути кнопку відкриття Winamp відповідно відкриється Winamp. Якщо натиснути на пульті кнопку, яка по таблиці в програмі посилає команду Play, то з'явиться велике повідомлення і, якщо воно не поміщається у виділену для нього область, то прокручується (як рядок, що біжить):

Повідомлення прокручується

Завантажити файл із настановним архівом UD Control 1.0.2.2.

Завантажити архів з довідкою по роботі з пристроєм *.chm.

Завершення

Я підтримуватиму проект, тому програма UD Control, а відповідно, і прошивка пристрою будуть покращуватися, всі оновлення будуть доступні на сайті unidev.ho.ua/.

За прошитим мікроконтролером (надалі пристрій, як писалося вище, можна перепрошувати прямо з програми), а так само з усіх питань, що стосуються пристрою (включаючи покупку готового пристрою) звертайтесь на імейл: univdevice {собака} ya.ru (замість "{собака}" поставте @) .

Увага! Автор проекту приймає замовлення на розробку пристроїв на мікроконтролерах, з питань розробки звертайтесь до devices2000 {собака} ya.ru.

Автор: Бражніков Михайло; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Мікроконтролери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Управління об'єктами за допомогою повітряних потоків 04.05.2024

Розвиток робототехніки продовжує відкривати перед нами нові перспективи у сфері автоматизації та управління різними об'єктами. Нещодавно фінські вчені представили інноваційний підхід до управління роботами-гуманоїдами із використанням повітряних потоків. Цей метод обіцяє революціонізувати способи маніпулювання предметами та відкрити нові горизонти у сфері робототехніки. Ідея управління об'єктами за допомогою повітряних потоків не є новою, проте донедавна реалізація подібних концепцій залишалася складним завданням. Фінські дослідники розробили інноваційний метод, який дозволяє роботам маніпулювати предметами, використовуючи спеціальні повітряні струмені як "повітряні пальці". Алгоритм управління повітряними потоками, розроблений командою фахівців, ґрунтується на ретельному вивченні руху об'єктів у потоці повітря. Система керування струменем повітря, що здійснюється за допомогою спеціальних моторів, дозволяє спрямовувати об'єкти, не вдаючись до фізичного. ...>>

Породисті собаки хворіють не частіше, ніж безпородні 03.05.2024

Турбота про здоров'я наших вихованців – це важливий аспект життя кожного власника собаки. Однак існує поширене припущення про те, що породисті собаки більш схильні до захворювань у порівнянні зі змішаними. Нові дослідження, проведені вченими з Техаської школи ветеринарної медицини та біомедичних наук, дають новий погляд на це питання. Дослідження, проведене в рамках Dog Aging Project (DAP), що охопило понад 27 000 собак-компаньйонів, виявило, що чистокровні та змішані собаки в цілому однаково часто стикаються з різними захворюваннями. Незважаючи на те, що деякі породи можуть бути більш схильні до певних захворювань, загальна частота діагнозів у обох груп практично не відрізняється. Головний ветеринарний лікар Dog Aging Project, доктор Кейт Криві, зазначає, що існує кілька добре відомих захворювань, що частіше зустрічаються у певних порід собак, що підтримує думку про те, що чистокровні собаки більш схильні до хвороб. ...>>

Випадкова новина з Архіву Кольоровий телевізор із пластиковим екраном 18.04.2000 Англійська компанія Cambridge Display Technology протягом майже 2 років спільно з Seiko-Epson вела роботи з підготовки першого кольорового телевізора з пластиковим екраном. При виробництві гнучких екранів на світловипромінюючих полімерах застосовували матеріали, розроблені компанією CDT (останні плівку наносять за допомогою технології струминного друку Seiko-Epson). Перша презентація гнучкого монохромного дисплея Seiko-Epson та CDT відбулася ще в лютому 1998 р. Згодом на його основі було розроблено кольорову версію. Гнучкий дисплей має кут огляду 180°, у ньому відсутні високовольтні електричні схеми, а за своїми характеристиками він підходить для використання у телевізорах та комп'ютерних моніторах.

Інші цікаві новини:

▪ Apple створює 3D-інтерфейс для iPhone та iPad

▪ Плутон випромінює рентгенівське випромінювання

▪ Стандарт стиснення VESA VDC-M

▪ Пожвавлення мамонтів

▪ Лампа працює без електрики

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Історії з життя радіоаматорів. Добірка статей

▪ стаття Гончаров Іван Олександрович. Знамениті афоризми

▪ стаття Чому Стівен Спілберг, який не мав відношення до перших Зоряних війн, отримує 2,5% прибутку від них? Детальна відповідь

▪ стаття Технічне обслуговування автомобіля. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Електронні годинники керують електродвигуном. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Схема, розпинування кабелю Panasonic GD-35, GD-52, GD-92, GD-93. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024