Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С.П. Королева"

(национальный исследовательский университет)

Разработка Автосигнализации

Самара 2014

Реферат

Курсовая работа

Данная расчётно-пояснительная записка содержит: 39 страниц, 13 рисунков, 1 таблицу, 5 источников.

Объектом проектирования является система управления автосигнализацией.

Целью данной работы является разработка системы автоматического управления сигнализацией автомобиля на основе микроконтроллера AT90S8535, при этом должны удовлетворяться предъявляемые условия к безопасности и надёжности проектируемой системы.

В курсовой работе необходимо: разработать структуру системы управления автосигнализацией; выбрать датчики двери, зажигания, колебания; разработать блок и стабилизатор напряжения для проектируемой системы автомобильной сигнализации; разработать функциональную схему системы управления сигнализацией; разработать принципиальную схему; разработать программу управления микроконтроллером.

АВТОСИГНАЛИЗАЦИЯ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, БЕЗОПАСНОСТЬ, ДАТЧИК, СТРУКТУРНА СХЕМА, УЗЛЫ ВЫВОДА, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ПРОГРАММА.

управление автосигнализация датчик микроконтроллер

Содержание

Введение

1. Техническое задание

1.1 Анализ технического задания

2. Проектирование структурной схемы устройства

2.1 Анализ измерительных объектов и методов получения измерительной информации от них

2.2 Анализ способов реализации силовой части объекта управления

2.3 Организация информационного канала

2.4 Разработка структуры источника силового электропитания

3. Проектирование функциональной схемы входных узлов

3.1 Разработка функциональных схем узлов вывода

4. Конструирование принципиальной электрической схемы

5. Создание программы управления автосигнализацией

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

Самая полезная и, одновременно, бесполезная вещь в автомобиле. Надежный часовой четырехколесного сокровища большинства автовладельцев и ненужный "прибамбас", который не представляет никакого препятствия для злоумышленника. Вершина технической мысли, которая дает возможность автовладельцу контролировать свое авто в любое время, и примитивная "пищалка" - причина головной боли соседей...

Этот ряд противоречивых оценок можно было бы продолжать и продолжать. Потому что их предметом является устройство, отношение к которому в среде автовладельцев весьма неоднозначное - автомобильная сигнализация.

Однако спросим, отбросив эмоции: что же такое автосигнализация и какие ее возможности?

Автосигнализация - это устройство, основным заданием которого является извещать владельца автомобиля и отпугивать злоумышленников. Поэтому любая сигнализация, прежде всего, реагирует на несанкционированную попытку открытия дверей, завести мотор машины.

Даже простая автосигнализация позволяет не только оповестить сиреной владельца машины, но и помешать похитителю завладеть транспортным средством.

Однако автосигнализация - это не только средство защиты и подачи сигнала тревоги, но и система, которая обеспечивает дополнительный комфорт для автовладельца. Сегодня это устройство включает функции, непосредственно не связанные с обеспечением безопасности. Сигнализация позволяет дистанционно управлять центральным замком, электрическими стеклоподъемниками, включать освещение в салоне, открывать багажник машины, ворота гаража. Некоторые модели "могут" даже заводить на расстоянии двигатель автомобиля.

Как отмечает специалист компании "AutoVega" Сергей Малявцев, функциональное исполнение той или другой автосигнализации - только половина дела, если не меньше. Потому что главное - это надежность охранного устройства: по-настоящему качественной можно назвать только такую сигнализацию, которая работает корректно и безотказно.

Но достаточно ли одной только автосигнализации для того, чтобы уберечь автомобиль от угона? Жизнь неумолимо свидетельствует: нет. Конечно, 100-процентную гарантию безопасности машины невозможно получить вообще: как утверждают специалисты, если ваш автомобиль очень захотели украсть, его все равно украдут. Однако качественно установленный охранный комплекс (сигнализация + механическое противоугонное устройство или сигнализация + иммобилайзер) способен значительно уменьшить шансы владельца не найти однажды свое авто там, где он его оставил.

В данной курсовой работе на базе Atmel-контроллера реализуется автосигнализация. AT90S8535 являются 8-ми разрядными CMOS микроконтроллерами с низким уровнем энергопотребления, основанными на усовершенствованной AVR RISC архитектуре.

Это семейство микроконтроллеров отличается низкой ценой, низким энергопотреблением и высокой скоростью. Система микроконтроллера содержит 118 команд и предусматривает выполнение стандартных операций пересылки данных, арифметических и логических операций, команд управления.

Серия AT90S8535 подходит для широкого спектра приложений от схем высокоскоростного управления автомобильными и электрическими двигателями до экономичных приемопередатчиков, показывающих приборов и связных процессоров. Малые размеры корпусов, как для обычного, так и для поверхностного монтажа, делает эту серию микроконтроллеров пригодной для портативных приложений. Низкая цена, экономичность, быстродействие, простота использования и гибкость ввода/вывода делает серию AT90S8535 привлекательной даже в тех областях, где ранее не применялись микроконтроллеры. Например, таймеры, замена жесткой логики в больших системах, сопроцессоры.

1. Техническое задание

В данной курсовой работе необходимо разработать автомобильную сигнализацию, которая функционально должна состоять из блока: автомобильного комплекта.

Автомобильный комплект должен быть функционально законченным блоком (автосигнализация на микроконтроллере). Автомобильный комплект должен обеспечивать диагностику датчика двери, датчика удара (колебаний), датчика зажигания. Все механические датчики могут формировать как плюсовой, так и минусовый потенциал при срабатывании, поскольку диагностика этих датчиков осуществляется с помощью оптронов. В предлагаемом варианте будут использованы датчики, которые формируют плюсовой потенциал.

Рассмотрим измерительные устройства, находящиеся в автомобильном комплекте. В нашем случае измерительными устройствами можно назвать следующие датчики, которые установлены в автомобильном комплекте:

- блок управление;

- датчик двери;

- датчик зажигания;

- датчик колебаний;

- устройства индикации(звуковая, световая, светодиодная).

Функции сигнализации:

- обнаружение попыток взлома автомобиля;

- включение звуковой индикации;

- включение световой индикации;

- включение светодиодной индикации;

Данная сигнализации имеет два режима работы:

- 1) Режим "Охраны". В этом режиме звуковая и световая индикация не срабатывают. Происходит включение светодиодной индикации, с частотой мигания , приблизительно, 1Гц.

- 2) Режим "Тревога". В этом режиме включаются звуковая и световая индикация. Частота мигания световой индикации - 3Гц. Частота мигания светодиодной индикации увеличится и составит 5 Гц. В зависимости от сработанного датчика звуковая индикация будет проигрывать одну из трех заданных мелодий.

Токи в режиме "Охрана" - не более 4.5 мА.

Питание: +12В.

Тактовая частота: 4 МГц.

Масса устройства не более : 700г.

Условиям эксплуатации:

- температура окружающего воздуха, °С: от -35 до 45 °С;

- относительная влажность воздуха - до 90 % при 30 °С.

1.1 Анализ технического задания

Для индикации в режиме "Охрана" будем использовать маломощный светодиод LED. В режиме "Тревога" воспользуемся высокочастотным динамиком типа 20.3721- 01 и 3 ваттным светодиодом фирмы COB, функциональные схемы которых представлены соответственно на рисунке 3.4 ,А и В.

В качестве питания для проектируемой автосигнализации будем использовать источник постоянного напряжения(+12В), а именно -автомобильный аккумулятор

Проектируемая сигнализация должна быть функциональной, и в тоже время простой в использовании.

Микроконтроллер AT90S8535 может работать в одном из восьми режимов тактового генератора, имеет два встроенных таймера/счетчика. Для формирования звука лучше подходит шестнадцатиразрядный таймер. Чем больше разрядов, тем с большей точностью можно выбирать его коэффициент деления. Это очень важно для создания нотного стана. Поэтому для формирования звука выберем шестнадцатиразрядный таймер Т1. Для генерации звука удобнее использовать режим СТС (сброс по совпадению). Нам просто нужно выбрать такой коэффициент деления, чтобы на выходе таймера получить колебания в звуковом диапазоне частот. В отсутствии звукового сигнала на выходе микроконтроллера нужно установить низкий логический уровень, иначе постоянно протекающий ток через обмотку динамика вызовет излишнюю потерю мощности и может даже вызвать выход из строя как транзистор, так и динамик. Учтем этот факт при составление программы.

2. Проектирование структурной схемы устройства

При разработке структурной схемы автосигнализации будем исходить из назначения устройства, условий его работы, заданных параметров и технических требований к устройству

Структурная схема современной автосигнализации определяется основными требованиями: простота конструкции, стабильностью питания, экономией энергии питания, удобства пользования. Составим структурную (укрупненную) схему автосигнализации.

Рисунок 1 Структурная схема автосигнализации

2.1 Анализ измерительных объектов и методов получения измерительной информации от них

Представленная в курсовой работе система автосигнализации имеет в своем составе ряд измерительных устройств, задачей которых является воспринимать (измерять) какую-либо информацию и передавать ее на обрабатывающее устройство.

Рассмотрим измерительные устройства, находящиеся в автомобильном комплекте. В нашем случае измерительными устройствами можно назвать следующие датчики, которые установлены в автомобильном комплекте:

- датчик открытия/закрытия капота;

- датчики открытия/закрытия дверей;

- датчик зажигания;

- датчик удара.

Также к измерительным устройствам можно отнести и модули приема-передачи, используемые в брелках автосигнализации и домашнем комплекте.

Рассмотрим все эти устройства более подробно.

Датчики дверей, капота и багажника по своей сути представляют собой контактные выключатели, связанные с реле (рис. 2.1). В процессе срабатывания датчики могут формировать как плюсовой, так и минусовой потенциал, так как диагностика этих датчиков осуществляется с помощью оптронов. В предлагаемом варианте используются датчики, формирующие минусовой потенциал. В данной курсовой работе для обеспечения оптронной развязки используется оптрон PC817.

Рисунок 2.1 Структурная схема датчиков двери

В совокупности все эти датчики представляют собой электрозамок автомобиля. Управление этим замком осуществляется с помощью микроконтроллерного блока, который будем называть блоком управления. Также этот блок управления предназначен для включения режимов работы сигнализации.

Датчик зажигания собран на операционном усилителе (ОУ). Проводник, соединенный с входом ОУ намотан по спирали (в виде обмотки трансформатора) на силовой провод, идущий от катушки зажигания к распределителю зажигания (модуль зажигания) (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 Структурная схема датчика зажигания

В результате запуска мотора автомобиля в силовом(высоковольтном) проводе возникает ЭДС, которая приводит к изменению разности потенциалов в намотанном проводнике и возникновению напряжения на входе в операционный усилитель. Микроконтроллер получая сигнал от датчика сигнализирует о запуске мотора. Если при этом сигнализация была включена (то есть произошла попытка угона автомобиля), то произойдет срабатывание сирены.

Рассмотрим теперь датчик удара. В качестве собственно датчика (чувствительного элемента), преобразующего механические колебания в электрические сигналы, использован малогабаритный микроамперметр М654/1 от кассетных магнитофонов. Когда чувствительный элемент неподвижен, напряжение на его выходе равно нулю. Даже при незначительном толчке его подвижная система начинает колебаться, и на выходе появляется напряжение, по форме близкое к синусоидальному. Это свидетельствует о колебаниях кузова автомобиля. Структурная схема датчика удара (колебаний) приведена рисунке (рис. 2.3) .

Рисунок 2.3 Датчик удара(колебаний). Структурная схема

Так как датчик используют для охраны автомобиля, то чувствительный элемент крепят так, чтобы ось качения стрелки была распложена вдоль оси автомобиля. Стрелка с грузом должна быть направлена вниз.

Чувствительный элемент монтируют на одной плате с остальными элементами узла. Если датчик будет работать с чувствительностью, близкой к предельной, плату придется разместить в металлической экранирующей коробке.

Основной задачей решаемой при составлении структурной схемы является определение, и рациональное совмещение блоков устройства, которые подключаются к микроконтроллеру.

Проектируемая сигнализация содержит следующие узлы:

1. Кварцевый резонатор с частотой fкв , работает как тактирующее устройство микроконтроллера. Резонатор обеспечивает наиболее удобную, подходящую частоту тактового генератора.

2. Датчики, срабатывание которых будет выполнять переход соответственно из режима "Охрана" в режим "Тревога".

3. МК - микроконтроллер AT90S8535 по требованиям ТЗ.

4. БП - блок питания, обеспечивающий: питание микроконтроллера, питание светодиодного индикатора.

5. Светодиодный индикатор - для индикации режимов работы сигнализации.

6. Блок контроля напряжения предназначен для контроля параметров качества электрической энергии, в нашем случае напряжения.

7. Световой индикатор.

8. Звуковой индикатор представляет собой подачу импульса запуска на транзистор, который подводит питание для звуковой индикации, оповещая этим режим "Тревога".

Если рассматривать принцип работы автомобильной сигнализации по структурной схеме, то при подаче питания на блок управления, сигнализация переходит в режим "Охрана", подается питание для светодиодной индикации с частотой 1Гц. При подаче с одного из датчиков высокого уровня(единицы), сигнализация переходит в режим "Тревога". Блок управления выдает напряжение, необходимое для срабатывания звуковой индикации. Одновременно с этим на выходе блока управления будет вырабатываться управляющее напряжение для световой индикации, с частотой мигания 3Гц. Частоты мигания светодиодного индикатора будет увеличена и составит 5 Гц. В качестве задержки для организации мигания используются два цикла: внутренний и внешний.

2.2 Анализ способов реализации силовой части объекта управления

Силовая часть в данном курсовом проекте представлена в виде контактного датчика, расположенного на двери автомобиля; автомобильной сирены и датчика удара, зажигания.

В качестве контактных датчиков используем контактный выключатель типа П2К со следующими параметрами:

- габариты 10*10;

- время срабатывания 0,1с;

- входное напряжение 12В;

Эти датчики могут быть соединены между собой различными способами. Например, последовательно. При таком соединении при выходе из строя одного датчика или обрыва провода перестает работать вся система.

Второй вариант, более приемлемый, - параллельное соединение. В таком случае поломка одного контакта никак не повлияет на функционирование всей системы безопасности.

Звуковой сигнал типа 20.3721- 01 установлен под облицовкой радиатора слева и имеет следующие характеристики:

- напряжение питания 12В;

- ток во время срабатывания до 5А;

Это так называемый стационарный звуковой сигнал. При желании разнообразить "голос" Вашего автомобиля можно установить более современные звуковые сирены (колокольчики), поддерживающие до 15 различных видов шумовых сигналов.

Датчик удара предназначен для работы в автомобильном устройстве. Датчик формирует импульсный выходной сигнал, может работать в широком интервале напряжения питания (5 - 15 В с соответственным уровнем выходного напряжения) без существенных изменений основных характеристик. Потребляемый ток устройства не превышает 1,5 мА при напряжении питания 5В. Чувствительность датчика можно регулировать балансировочным подстроечным резистором, изменяя напряжение смещения "нуля", приведенного к входу.

На рисунке 2.4 показана структурная схема соединения силовой части автосигнализации.



Рисунок 2.4 Структурная схема соединения силовой части объекта управления

2.3 Организация информационного канала

Датчик	Тип датчика	Входное напряже-ние	Гальва-ническая развязка	Тип входного канала	Исполнитель-ный механизм	Тип управле-ния	Питание
Датчик открытия двери	Контактный	12В	Нужна	РВ.3	Контактный выключатель	Обтронная развязка	Постоян-ный ток
Датчик удара(колебаний)	Аналоговый	5В	Не нужна	РB.1	Микроампер-метр	Транзистор-ный	Постоян-ный ток
Датчик зажига-ния	Индуктивный	---	Не нужна	РВ.2	Катушка индкутив-ности	На операцио-нном усилителе	---

Информационный канал в нашем случае представлен в виде передачи данных от исполнительного механизма к блоку управления. Формирование сигналов происходит за счет исполнительных механизмов (датчик двери, датчик зажигания). Также электрический сигнал появляется при отклонении стрелки датчика удара.

2.4 Разработка структуры источника силового электропитания

В современной промышленности используются импульсные источники питания, основанные на высокочастотном преобразовании энергии сети в выходное постоянное напряжение. В данной же курсовой работе источник питания проектируется для автосигнализации автомобиля и ее силовых модулей. Для проектирования источника необходимы следующие параметры:

- напряжение питающей сети UС = 12 B;

- ток нагрузки IН =5 А;

- напряжение нагрузки UН = 12 В;

Проектируемый источник питания содержит следующие структурные модули:

- супервизор;

- стабилизатор напряжения;

-- систему управления;

Поступившее от аккумулятора напряжение стабилизируется от постоянного напряжения на 12 и до 5 вольт соответственно.

Вопрос о применении управления блоком питания микроконтроллером отпадает из-за нецелесообразности данной операции, также как и внедрение силовых ключей. В автомобиле не используются большие напряжения и токи, как, например, в промышленности. И перепад напряжения совсем незначительный.

Все исполнительные механизмы автосигнализации (контактные датчики, , датчик удара), а также сам микроконтроллерный блок питается от напряжения, выдаваемого блоком питания.

Существует несколько способов взаиморасположения блока питания и стабилизатора напряжения. Эти два блока можно расположить на одной плате и от нее питать все части автосигнализации.

Второй вариант: взять блок питания как отдельный элемент и подавать 24В на исполнительные механизмы, где уже непосредственно устанавливать блоки стабилизации напряжения.

Так как второй вариант являет собой, в данном случае, необоснованное усложнение и повышение цены всей системы сигнализации - остановимся на первом варианте.

На контроллер непосредственно подводится питание (+5В) на выводы: V_СС - положительное напряжение, V_GND - общий вывод.

Чтобы обеспечить стабильное питание схемы и автоматически поддерживать работу системы без сбоев, применим супервизор. С3=100мкФ, С4=1пФ, которые сглаживают пульсацию напряжения на входе микроконтроллера.

Супервизоры питания - интегральные микросхемы, которые изменяют состояние своего выходного цифрового сигнала, если уровень напряжения питания снизился ниже определенной пороговой величины напряжения. Доминирующей сферой использования таких устройств являются микропроцессорные системы, особенно если в них используются энергонезависимые запоминающие устройства. Применение супервизоров питания в таких системах позволяет устранить следующие проблемы:

- несанкционированное поведение микропроцессора/микроконтроллера при подаче питания и снятии питания, т.е. когда существуют интервалы времени, когда напряжение питания находится на недостаточном уровне для корректной дешифрации и исполнения кода команды;

- как следствие из первого пункта, инициация самопроизвольной записи в энергонезависимую память за счет сбоя в выполнении программы;

- инициация процесса записи в энергонезависимую память, когда напряжение питания заведомо находилось на уровне недостаточного для корректного завершения процесса записи.

Кроме того, супервизоры питания могут использоваться как автономное устройство в составе цифровой или микропроцессорной системы в качестве, например, порогового элемента, релейного регулятора и пр.

В данной курсовой работе используется супервизор типа ADM 708, стабилизатор типа L7085/T0220.

3. Проектирование функциональной схемы входных узлов

К входным узлам системы относятся различные устройства, с помощью которых производится контроль состояния работы объекта управления. В данном случае объектом управления является система управления автосигнализацией, а входными узлами выступают датчики.

В подкапотном пространстве (ориентировочно возле бачка омывателя ветрового стекла) установлен датчик удара(колебаний). Это место выбрано не случайно, потому, что чем дальше датчик находится от оси автомобиля, тем лучше он реагирует на колебания системы (автомобиль). А так как исполнительный орган датчика - чувствительная головка микроамперметра, то любые колебания, пусть даже незначительные, не останутся незамеченными.

Рисунок 3.1 - Функциональная схема датчика удара

При работе системы управления автосигнализацией используются сигналы, поступающие от датчиков открытия двери. С помощью информации, поступающей от данных датчиков, контроллером вырабатывается соответствующий алгоритм дальнейшей работы всей системы. Функциональная схема датчика открытия двери автомобиля представлена на рисунке 3.2.



Рисунок 3.2 - Функциональная схема работы датчиков открытия двери.

Датчик зажигания - есть индикатор запущенного двигателя автомобиля. Он не является каким-то особо важным элементом, не выполняет специальные функции жизнеобеспечения авто. Этот датчик сигнализирует микроконтроллеру о включенном зажигании. Поэтому его можно назвать пассивным элементом защиты.

Но в то же время надежность этого элемента почти сто процентов. Если микроконтроллер может дать сбой, контактный датчик "залипнуть" в гнезде, а микроамперметр просто выйти из строя, то какова вероятность того, что законы физики перестанут действовать на два взаимодействующих между собой проводника? - Вероятность равна нулю. Поэтому чем больше шансов вовремя подать на микроконтроллер сигнал тревоги, тем больше шансов найти свое авто там где Вы его оставили.

Функциональная схема датчика зажигания приведена на рисунке 3.3



Рисунок 3.3 - Функциональная схема датчика зажигания

Для сброса повышенного напряжения установлен диод KC419 с обратным током 2А.

3.1 Разработка функциональных схем узлов вывода

К узлам вывода относятся исполнительные механизмы и средства индикации. В данной работе узлами вывода являются высокочастотный динамик, световая и светодиодная индикации, с помощью которых отображается информация о работе системы управления сигнализацией. Индикация работы сигнализации организована с помощью светодиодов, которые срабатывают при следующих условиях:

- при переведении сигнализации в активный режим на панели приборов начинает мигать соответствующий светодиод, сигнализируя о том, что автомобиль находится под охраной;

- при срабатывании датчиков загорается световая индикация, частота мигания светодиода увеличивается, в соответствии первому сработавшему датчику динамик воспроизводит заданную мелодию.

Подача питания на высокочастотный динамик VF1 типа 20.3721- 01 и мощный светодиод 3W COB осуществляется с помощью ключа на транзисторе BC547.

Индикация автосигнализации изображена на рисунке 3.4.

А)

Б)

В)

А - высокочастотный динамик VF1;

Б -светодиод LED;

В - мощный светодиод 3W COB.

4. Конструирование принципиальной электрической схемы

Реализуем нашу сигнализацию на базе микроконтроллера AT90S8535 согласно техническому заданию рисунке 4.

Рассмотрим те функциональное назначение выводов AT90S8535, которые будут использованы для проектирования.

Рисунок 4 Микроконтроллер AT90S8535

Внешние выводы микроконтроллера:

VCC и GND (общий) - источник питания цифровых элементов;

AVCC, AGND (общий аналоговый), AREF - питание и опорное напряжение АЦП и его мультиплексора;

RESET - сигнал внешнего сброса при включении питания, сброс микроконтроллера производится автоматически;

XTAL1 и XTAL2 соответственно вход и выход тактового генератора (для подключения частотозадающего кварцевого резонатора и общей синхронизации с другими устройствами);

РАО-РА7, РВО-РВ7, РСО-РС7, PDO-PD7 - 32 линии ввода-вывода, объединены в 4 восьмиразрядных порта(PORTA, PORTB, PORTC, PORTD).

PORTA, PORTB, PORTC, PORTD могут использоваться как стандартные двунаправленные порты ввода-вывода, либо для передачи сигналов других устройств микроконтроллера.

В настоящее время выпускается ряд серий однокристальных микро-ЭВМ, предназначенных для использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Применение однокристальных микро-ЭВМ, реализующих на одной БИС функции ввода-вывода, хранения и обработки данных, позволяет достигать максимальной простоты и дешевизны систем управления.

Датчики (удара, зажигания, открытия двери) подключаем непосредственно ко входу контроллера.

При подаче напряжения на микроконтроллер, начинает выполняться программа, записанная в микроконтроллере(сигнализация переходит в режим "Охрана". Вначале производится инициализация всех портов микроконтроллера (регистры PB1, PB2, PB3 настраиваются на ввод, а остальные порты настраиваются на вывод), обнуление рабочих регистров, занесение необходимых констант в соответствующие регистры, а затем программа "проверяет" регистры порта на высокий уровень от датчика.

При срабатывании датчика, происходит звуковая, световая и светодиодная индикации, программа формирует нужные задержки, соответствующие индикаторам. Звуковая индикация происходит при помощи динамика, подключаемого к выводу PD5. Резистор R1=22 кОм стабилизирует ток через динамик.

Электрическая принципиальная схема автосигнализации приведена в Приложении 1.

5. Создание программы управления автосигнализацией

В разработанной микропроцессорной системе управления сигнализацией автомобиля присутствует микроконтроллер AT90S8535.

Программа разрабатывается для микроконтроллера, управляющего работой всей системой сигнализации.

В задачу данного микроконтроллера входят прием сигналов от датчиков удара, зажигания и открытия дверей, их анализ, формирование и передача управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

Программа, обеспечивающая работу нашей автосигнализации, написана на языке Assembler и построена в виде основной программы и подпрограмм.

Основная программа выполняет начальные установки режимов работы и регистров. Разряды порта PB1-PB3 настроены на вывод логической единицы при поступлении высокого сигнала на разряды PD4, PD5, PD6. Разряд PD5 производит вывод логической единицы, для звуковой индикации в виде мелодий в зависимости от сработавшего датчика.

Одна из функций регистра TCCR1A - управление подключением сигнала от таймера на внешний выход OC1A, который в нашем случае служит выходом звука. Включение и отключением выхода OC1A управляет разряд 5 регистра TCCR1A. Единица в пятом разряде подключает таймер к выходу OC1A.

Для вывода мелодий, сигнал необходимо закодировать. Для экономии памяти удобнее каждую ноту кодировать одним байтом. В данной программе мы будем использовать три старших бита для кодирования длительности ноты, а оставшиеся пять битов - для кодирования её тона.

Для того, чтобы закодировать мелодию нужна её нотная запись. Используя нотную запись, мы должны присвоить каждой ноте и каждой музыкальной паузе свой код. Цепочка таких кодов и будет представлять собой закодированную мелодию. Коды всех трех мелодий мы разместим в программной памяти контроллера.

Все мелодии имеют разную длину, а в памяти они будут записаны одна за другой. Поэтому адрес начала каждой мелодии зависит от длины всех предыдущих. Удобнее всего просто по факту определить адрес начала каждой мелодии и поместить все семь адресов в специальную таблицу(tabm).

Кроме этой таблицы, нам ещё понадобится таблица коэффициентов деления(tabkd) всех 32 нот и таблица, хранящая константы задержки для всех используемых нами музыкальных длительностей. Каждый элемент этих таблиц записывается в память как двухбайтовое слово. Несколько таблиц в нашей программе заставляет позаботиться о процедуре вычисления адреса. Однотипные вычисления удобно оформить в виде подпрограммы. Вызов подпрограммы производится по имени addw. Подпрограмма получает номер элемента таблицы и адрес ее начала. Номер элемента передается в подпрограмму при помощи регистра YL, а адрес - через регистровую пару Z.

Итак , процедура , расположенная в подпрограмме m2 ,просканировала датчики и нашла код первого из сработавших датчика. Искомый код находится в регистре count. Затем происходит процедура выбора мелодии. Суть процедуры - прочитать из таблицы tabm значение адреса начала этой мелодии. Для вычисления адреса сработавшего датчика используем подпрограмму addw. После выхода из подпрограммы в регистровой паре Z находится результат вычислений- адрес нужного нам элемента таблицы tabm. Затем извлекаются адрес начала мелодии и помещают его в регистровую пару Х. Следующий этап- воспроизведение мелодии. В этом цикле извлекается код ноты по адресу, на который указывает наш указатель, выделяет из кода ноты код тона и код длительности, воспроизводит ноту , а затем увеличивает значение указателя на единицу. Затем весь цикл повторяется до конца мелодии.

Для проверки состояния кнопок в цикл воспроизведения мелодии включена специальная процедура, которая проверяет состояние сразу всех датчиков. Она считывает содержимое порта B и сравнивает его с кодом 0х00. Прочитанное из порта значение может быть равно 0х00 если не сработал ни один датчик. Проверкой этой условия занимается оператор breq. Если не сработал ни один датчик, этот оператор завершает цикл воспроизведения мелодии и передает управление на метку m1 , то есть на самое начало основного цикла программы. Там происходит выключение звука, а затем новое сканирование датчиков.

После происходит выделение кода тона и кода длительности. Сначала на код ноты накладывается маска, которая оставляет пять младших разрядов, а три старших сбрасывает. Под действием маски в регистре temp остается код тона, который затем помещается в регистр fnota.

Подпрограмма воспроизведения ноты выполняет следующие действия:

1) Извлекает из таблицы tabkd коэффициент деления, соответствующий коду ноту;

2) Программирует таймер и включает звук;

3) Затем выдерживает паузу и звук выключает.

Начинается подпрограмма воспроизведения ноты с сохранения всех используемых регистров, затем производится проверка кода ноты на равенство нулю. Если код ноты равен нулю, то оператор breq передает управление по метке nt1, то есть к строке, где происходит вызов процедуры формирования задержки. Если код ноты не равен нулю, то программа приступает к извлечению коэффициента деления с помощью подпрограммы addw из таблицы tabkd.

Код тона помещается в регистр YL, а адрес начала таблицы - в регистровую пару Z. Формированием задержки (работа со звуком) занимается подпрограмма wait и формирует задержку с переменной длительностью. Длительность задержки зависит от значения регистра dnota.Подпрограммы m6 и m7 при срабатывании датчиков переводят световую и светодиодную индикацию в режим "Тревога".

В приложение 2 приведена программа для программирования микроконтроллера автомобильного комплекта

Заключение

В данной курсовой работе разработана система автоматического управления автосигнализацией на основе микроконтроллера Atmel, при этом удовлетворяются предъявляемые условия к безопасности и надёжности проектируемой системы охраны.

В курсовой работе разработана структура системы управления сигнализацией автомобиля; выбраны датчик удара, зажигания, открытия двери; разработан источник питания и стабилизатор напряжения для питания автосигнализации; разработаны принципиальная и функциональная схемы системы управления сигнализацией автомобиля, приведён перечень элементов; разработана программа управления микроконтроллером.

В ходе проектирования приобретен опыт работы и умение проектировать цифровые и микропроцессорные устройства.

В ходе проектирования автомобильной сигнализации использовались программы: Microsoft Word, КОМПАС-3D V14.

Список использованных источников

1. "Проектирование микропроцессорных систем и устройств": Метод. указания к курсовому проекту(текст) / Самара. Гос. аэрокосмический университет. (текст) / Сост.В.Н.Астапов. Самара.. 2014.

2. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR, , Наука и техника , (текст) / Белов А.В. Санкт-Петербург , 2008

3. Интегрированная среда MPLab IDE разработки программ для микроконтроллеров PICmicro фирмы Microchip: Метод. пособие к лабораторным работам по курсу "Цифровые и микропроцессорные устройства". (текст)/ Бурак А.И., Левкович В.Н. - Мн: БГУИР, 2003. - 31 с.

4. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL - 2-е изд., стер. - М.: Издательский дом "Додэка-XXI", (текст) , 2004. - 288с.: с ил.

5. Конструирование устройств на микроконтроллерах. - СПб.: Наука и Техника, (текст) , 2005. - 256с.: ил.

Приложение 1

Листинг программы

.include "8535def.inc" Включаем библиотеки контроллера;

.list ; Включение листинга

.def loop1=R0;Три ячейки для процедуры задержки .def loop2=R1;

.def loop3=R21;

.def temp=R16;Вспомогательный регистр

.def temp1=R17;Второй вспомогательный регистр

.def count=R17;Определение регистра счетчика опроса клавиш

.def fnota=R19;Частота текущей ноты

.def dnota=R20;Длительность текущей ноты

.def temp2=R22;

.def temp3=R23;

Начало программного кода

.cseg;Выбор сегмента программного кода

.org 0;Установка текущего адреса на ноль

Start: rjmp init;Переход на начало программы

Reti;Внешнее прерывание 0

Reti;Внешнее прерывание 1

Reti;Таймер/счетчик 1, захват

Reti;Таймер/счетчик 1, совпадение, канал А

Reti;Таймер/счетчик 1, прерывание по переполнению

Reti;Таймер/счетчик 0, прерывание по переполнению

Reti;Прерывание UART приём завершен

Reti;Прерывание UART регистр данных пуст

Reti;Прерывание UART передача завершена

Reti;Прерывание по компаратору

Reti;Прерывание по изменению на любом контакте

Reti;Таймер/счетчик 1. Совпадение, канал В

Reti;Таймер/счетчик 0. Совпадение, канал В

Reti;Таймер/счетчик 0. Совпадение, канал А

Reti;USI готовность к старту

Reti;USI переполнение

Reti;EEPROM готовность

Reti;Переполнение охранного таймера

Модуль инициализации

Init:

Инициализация стека

Ldi temp,Ramend;Инициализация стека

Out spl,temp;

Инициализация портов В/В

Ldi temp,0x08;Инициализация порта РD

Out PORTD,temp;

Out DDRD,temp;

Ldi temp, 0x00;Инициализация порта РB

Out DDRB,temp;

Инициализация (выключение) компаратора

Ldi temp,0x80;

Out ACSR,temp;

Инициализация таймера Т1

Ldi temp,0x09;Включаем режим СТС

Out TCCR1B,temp;

M1: ldi temp,0x00;Выключаем звук

Out TCCR1A,temp;

Цикл основной программы

Main:

Вычисление номера нажатой кнопки

Clr count ;Обнуление счётчика опроса клавиш

In temp,PINB;Чтение порта B

Breq m8;Режим обычной светодиодной индикации

M2: lsr temp;Сдвигаем входной байт

Brcs M3;Если текущий разряд был равен 1

Inc count ;Увеличиваем показания счетчика

Cpi count,3;Сравнение (3-конец сканирования)

Brne M2;Если не конец, продолжить

Rjmp M1;Если не один датчик не сработал

Выбор мелодии

M3: mov YL,count ;Вычисляем адрес, где

Ldi ZL,low(tabm*2);хранится начало мелодии

Ldi ZH,hign (tabm*2);

Rcall addw;К подпрограмме 16-разрядного сложения

Lpm XL,Z+;Извлекаем адреса из таблицы

Lpm XH,Z;и помещаем в Х

Воспроизведение мелодии

M4: mov ZH,XH;Записываем в Z начало мелодии

mov ZL,XL;

M5: in temp,PINB;Читаем содержимое порта B

brne

Cpi temp,0x00;Проверяем на равенство с 00

Breq M1;Если равно(датчики не сработали) в начало

Lpm temp,Z;Извлекаем код ноты

Cpi temp 0xFF;Проверяем не конец ли мелодии

Breq M4;Если конец, начинаем мелодию сначала

Andi temp,0x1F; Выделяем код тона из кода ноты

Mov fnota,temp;Записываем в регистр кода тона

Lpm temp,Z+;Еще раз берем код ноты

Rol temp;Производим четырехкратный сдвиг кода ноты

Rol temp;

Rol temp;

Rol temp;

Andi temp,0x07;Выделяем код длительности

Mov dnota,temp;Помещаем ее в регистр длительности

Rcall nota;К подпрограмме воспроизведения ноты

Rjmp M5;В начало цикла(следующая нота)

Вспомогательный подпрограммы

Подпрограмма 16-ти разрядного сложения

Addw: push YH

Lsl YL;Умножение первого слагаемого на 2

Ldi YH,0;Второй байт первого слагаемого =0

Add ZL,YL;Складываем два слагаемых

Adc ZH,YH;

Pop YH

Ret

Подпрограмма исполнения одной ноты

Nota: push ZH;

Push ZL;

Push YL;

Push temp;

Cpi fnota,0x00;Проверка , не пауза ли

Breq nt1;Если пауза, переходим к задержке

Mov YL,fnota ;Вычисляем адрес, где хранится

Ldi ZL,low(tabkd*2);коэффициент деления для текущей ноты

Ldi ZH,high(tabkd*2)

Rcall addw;К подпрограмме 16-разрядного сложения

Lpm temp,Z+;Извлекаем младший. разряд кода длительности для текущей ноты

Lpm temp1,Z;Извлекаем старший разряд кода длительности для текущей ноты

Out OCR1AH,temp1;Записать в старшую часть регистра совпадения

Out OCR1AL,temp;Записать в младшую часть регистра совпадения

Ldi temp,0x40;Включить звук

Out TCCR1A,temp;

Rcall M6; Вызов подпрограммы "Светодиодная индикация"

Rcall M7;Вызов подпрограммы "Световая индикация"

nt1: rcall wait;К подпрограмме задержки

ldi temp,0x00;Выключить звук

out TCCR1A,temp;

ldi dnota,0;Сбрасываем задержку для паузы между нотами

rcall wait;Пауза между нотами

pop temp;Завершение подпрограммы

pop YL;

pop ZL;

pop ZH;

ret;

Подпрограмма формирования задержки

wait: push ZH;

push ZL;

push YH;

push YL;

mov YL,dnota ;Вычисляем адрес, где хранится

ldi ZL,low (tabz*2);нужный коэффициент задержки

ldi ZH,high(tabz*2);

rcall addw;К подпрограмме 16-разрядного сложения

lpm YL,Z+Читаем первый байт коэффициента задержки

lpm YH,Z;Читаем второй байт коэффициента задержки

clr ZL;Обнуляем регистровую пару Z

clr ZH;

Цикл задержки

w1: ldi loop,255;Пустой внутренний цикл

w2: dec loop;

brne w2;

adiw R30,1;Увеличение регистровой пары Z на единицу

cp YL,ZL;Проверка младшего разряда

brne w1;

cp YH,ZH;Проверка старшего разряда

brne w1;

pop YL;Завершение подпрограммы

pop YH;

pop ZL;

pop ZH;

ret

Tabz:

Tabkd

Tabm: dw mel1*2,mel2*2,mel3*2;



M6:

Sbi PORTD,PD4;

MACRO_DELAY 1, 200 ms;Включение светодиодной индикации в режиме "ТРЕВОГА!"

M7:

Sbi PORTD,PD6;Включение световой индикации в режиме "ТРЕВОГА!"

MACRO_DELAY 1, 300 ms;

;ОПИСАНИЕ МАКРОСА;

. MACRO_DELAY ; 1 параметр количество задержек, 2 параметр, количество микросекунд в задержки

ldi Temp2, @0

ldi Temp3, @1

rcall 1_Delay

.ENDM

;Пример функции задержки для контроллера на 4 МГц.

;Функция имеет 2 параметра:

;R16 - Количество микросекунд

;R17 - Количество циклов по R16 микросекунд.

1_Delay:

push R16 ;Сохраняем младшую задержку в ОЗУ.

ES0:

dec R16 ;- задержка.

cpi R16, 0 ;Закончилась?

brne ES0 ;Нет - еще раз.

pop R16 ;Да? Восстановить задержку.

dec R17 ;Отнять от "количества задержек" разряда.

cpi R17, 0 ;Количество задержек = 0?

brne 1_Delay

ret;

m8:

Sbi PORTD,PD4;

MACRO_DELAY 1, 800 ms;

Ret;

Размещено на Allbest.ru