Разработка подсистемы доступа в квартиру многоэтажного дома для системы "Умный дом"

3.4 Подключение микроконтроллера к цепям, обеспечивающим его работу

Рисунок 17 - Схема подключения микроконтроллера

Подключение микроконтроллера к цепям питания, сброса, внешнему кварцевому резонатору и выводу блокировки работы с внутренней памятью (рисунок 17) является стандартным, рекомендованным производителем.

- Проверка введённого кода

Когда введены все цифры кода, производится последовательная проверка всех цифр, начиная с последней (метка code_wrong). Здесь для примера выбран шестизначный код “123456” В случае несовпадения цифры кода с заданной проверяется количество оставшихся попыток ввода кода (метка code_wrong).

- Контроль количества попыток ввода кода

Если все попытки ввода израсходованы, включается звуковой сигнал длительностью 1 с. Для формирования задержки используется подпрограмма delay. Во время действия звукового сигнала устройство не реагирует на нажатия клавиш.

- Открытие замка

Открытие замка производится установкой бита p2.0.

- Закрытие замка

Закрытие замка производится сбросом бита p2.0.

- Световая индикация

Световая индикация включается установкой бита p2.2 и выключается его сбросом.

- Звуковой сигнал

Звуковой сигнал включается установкой бита p2.1 и выключается его сбросом.

- Формирование программной временной задержки.

1) Формирование задержки длительностью 5 мс.

Подпрограмма реализации временной задержки использует метод программных циклов. При этом в некоторый рабочий регистр загружается число, которое затем в каждом проходе цикла уменьшается на 1. Так продолжается до тех пор, пока содержимое рабочего регистра не станет равным нулю, что интерпретируется программой как момент выхода из цикла. Время задержки при этом определяется числом, загруженным в рабочий регистр, и временем выполнения команд, образующих программный цикл.

mov r2,#0ffh

loop3:

djnz r2,loop3

Команда mov выполняется за 1 машинный цикл, команда djnz - за 2. При тактовой частоте 24 МГц каждый машинный цикл выполняется за 0,5 мкс. Таким образом, максимальная длительность задержки, реализуемая с помощью одного цикла, составляет (1+255*2)*0,5 = 255,5 мкс (в регистре r2 значение 255). Задержка большой длительности может быть реализована методом вложенных циклов.

delay2:;задержка 5 мс

mov r3,#13h

loop4:

mov r2,#0ffh

loop3:

djnz r2,loop3

djnz r3,loop4

ret

Так, максимальная длительность задержки при использовании двух циклов составляет (1+((1+2*255)+2)*255)/2 = 65408 мкс = 65,41 мс. Рассчитаем значение регистра r3 для формирования задержки длительностью 5 мс. Очевидно, что в регистр r2 нужно загрузить максимальное значение 255. При расчёте нужно учесть, что на выполнение команд call и ret требуется по 2 машинных цикла на каждую. (2+2+1+((1+2*255)+2)*X)/2 = 5000. X = 19,42. В регистр заносим значение 13h.

2) Формирование задержки длительностью 1 с.

При формировании задержки длительностью 1 с используется таймер T0.

delay:;задержка 1 с

mov r1,#1fh

loop1:

mov th0,#0h

mov tl0,#0h

setb tcon.4

loop2:

jb tcon.4,loop2

djnz r1,loop1

ret

В 16-битном режиме (диапазон значений таймера 0-65535) при тактовой частоте 24МГц таймер позволяет формировать задержки длительностью до 32767,5 мкс. Для создания задержки в 1 с таймер должен переполниться 1/ 0,0327675 = 30,52 раз. Таким образом, в регистр r1 нужно загрузить значение 1fh.

Глава 4. Описание среды разработки программного обеспечения

При разработке и отладке программного обеспечения для данного проекта использовался пакет ProView. ProView фирмы Franklin Software Inc. - интегрированная среда разработки программного обеспечения для однокристальных микроконтроллеров семейства Intel 8051 и его клонов. Она включает в себя все компоненты, необходимые для создания, редактирования, компиляции, трансляции, компоновки, загрузки и отладки программ:

- стандартный интерфейс Windows;

- полнофункциональный редактор исходных текстов с выделением синтаксических - элементов цветом;

- организатор проекта;

- транслятор с языка C;

- ассемблер;

- отладчик;

- встроенную справочную систему.

Среда разработки подобна Visual C++ Microsoft и Borland C++ для Windows. Пользователи, знакомые с любым из этих изделий, будут комфортно чувствовать себя в ProView. Первый этап разработки программы - запись её исходного текста на каком-либо языке программирования. Затем производится компиляция или трансляция его в коды системы команд микроконтроллера, используя транслятор или ассемблер. Трансляторы и ассемблеры - прикладные программы, которые обрабатывают текстовый файл, содержащий исходный текст программы, и создают объектные файлы, содержащие объектный код. После компоновки объектных модулей наступает этап отладки программы, устранения ошибок, оптимизации и тестирования программы. ProView объединяет все этапы разработки прикладной программы в единый рекурсивный процесс, когда в любой момент времени возможен быстрый возврат к любому предыдущему этапу. Далее описаны основные компоненты ProView.

Оптимизирующий кросс-компилятор C51

Язык C - универсальный язык программирования, который обеспечивает эффективность кода, элементы структурного программирования и имеет богатый набор операторов. Универсальность, отсутствие ограничений реализации делают язык C удобным и эффективным средством программирования для широкого разнообразия задач. Множество прикладных программ может быть написано легче и эффективнее на языке C, чем на других более специализированных языках.

C51 - полная реализация стандарта ANSI (Американского национального института стандартов), насколько это возможно для архитектуры Intel 8051. C51 генерирует код для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Транслятор сочетает гибкость программирования на языке C с эффективностью кода и быстродействием ассемблера.

Использование языка высокого уровня C имеет следующие преимущества над программированием на ассемблере:

· не требуется глубокого знания системы команд процессора, элементарное знание архитектуры Intel 8051 желательно, но не необходимо;

· распределение регистров и способы адресации управляются полностью транслятором;

· обеспечивается лучшая читаемость программы, т.к. используются ключевые слова и функции, которые более свойственны человеческой мысли;

· сокращается время разработки и отладки программ в сравнении с программированием на ассемблере;

· наличие библиотечных файлов со стандартными подпрограммами, которые могут быть включены в прикладную программу;

· существующие программы могут многократно использоваться в новых программах, используя модульные методы программирования.

Макроассемблер A51

Ассемблер A51 совместим с ASM51 Intel для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Ассемблер транслирует символическую мнемонику в перемещаемый объектный код, имеющий высокое быстродействие и малый размер. Макросредства ускоряют разработку и экономят время, поскольку общие последовательности могут быть разработаны только один раз. Ассемблер поддерживает символический доступ ко всем элементам микроконтроллера и перестраивает конфигурацию для каждой разновидности Intel 8051.

A51 транслирует исходный файл ассемблера в перемещаемый объектный модуль. При отладке или при включенной опции “Include debugging information” этот объектный файл будет содержать полную символическую информацию для отладчика/имитатора или внутрисхемного эмулятора.

Компоновщик L51

Компоновщик объединяет один или несколько объектных модулей в одну исполняемую программу. Компоновщик размещает внешние и общие ссылки, назначает абсолютные адреса перемещаемым сегментам программ. Он может обрабатывать объектные модули, созданные транслятором C51, ассемблером A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel.

Компоновщик автоматически выбирает соответствующие библиотеки поддержки и связывает только требуемые модули из библиотек. Установки по умолчанию для L51 выбраны так, чтобы они подходили для большинства прикладных программ, но можно определить и заказные установки.

Отладчик/симулятор WinSim51

Отладчик/симулятор используется с транслятором C51, ассемблером A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel. Отладчик/симулятор позволяет моделировать большинство особенностей Intel 8051 без наличия аппаратных средств. Можно использовать его для проверки и отладки прикладной программы прежде, чем будут изготовлены аппаратные средства. При этом моделируется широкое разнообразие периферийных устройств, включая последовательный порт, внешний ввод - вывод и таймеры [6]. Внешний вид главного окна программы представлен на рисунке 19.

Рисунок 19 - Внешний вид главного окна ProView

Заключение

Качественный и надёжный запорный механизм на входную дверь является одним из важнейших элементов обеспечения безопасности частного дома или квартиры. Электронный замок на дверь в последнее время получил широкое распространение и обрёл популярность среди потребителей. Такой механизм может располагаться в любой части периметра дверного блока, что позволяет скрыть его местонахождение от злоумышленников. Кроме того, электронный замок не оснащён замочной скважиной.

На сегодняшний день на рынке представлено множество моделей электронных замков различной ценовой категории. Стоимость таких изделий зависит от ряда факторов. Например, на цену электронного замка влияет способность устройства синхронизироваться с мобильным телефоном, наличие или отсутствие дисплея и клавиатуры, дальность дистанционного открывания, число засовов. Кроме того, стоимость электронных замков зависит от подключения к общей охранной системе, наличия звуковой сигнализации о разряде аккумулятора, надёжностью блокировки и сопротивляемости попытке вывода устройства из строя.

Следует отметить, что при использовании электронных замков на дверь, скорость открывания значительно возрастает в сравнении с традиционными механическими замками с ключами. Кроме того, срок службы качественной электронной запорной системы практически не ограничен. Это обусловлено меньшим влиянием коррозии и редкостью выхода из строя. Конструктивные элементы таких замков практически никогда не заклинивает.

Различают несколько источников сигнала, который получает электронный замок на дверь в качестве команды привести в движение ригель. Так, это может быть пластиковая магнитная карта, датчик контактной памяти, штрих-код или биометрический датчик. Кроме того, такой сигнал поступает от клавиатуры для набора кода, расположенной на самом замке, брелока или пульта дистанционного управления. Также можно отметить флуоресцентные комбинаторные молекулярные датчики. Последний тип датчиков появился относительно недавно и на данный момент не получил широкого распространения в бытовом использовании.

Безопасно ли использовать такой замок? Следует отметить, что большинство моделей электронных замков на дверь работает от электрической сети в 220В, но при этом сила тока может отличаться. Этот нюанс необходимо учесть при приобретении блока питания. Специалисты по безопасности рекомендуют для повышения надёжности к электронному замку на дверь добавить ещё как минимум один запорный механизм. При этом принцип работы и конструкция второго и любого другого замка должна отличаться от подобных характеристик основного устройства.

Важно подчеркнуть, что электронный кодовый замок на входную дверь комплектуется аккумуляторной батареей, которая способна обеспечивать какое-то время работы устройства даже при отсутствии постоянного электрического снабжения. При разрядке батареи будет отправлено уведомление на мобильный телефон хозяина помещения с помощью SMS или прозвучит звуковой сигнал.

Не стоит забывать, что даже такие надёжные и прогрессивные запирающие системы нуждаются в периодическом сервисном обслуживании. Это позволит продлить жизнь электронному замку, увеличить качественные характеристики его эксплуатации и, соответственно, защитить имущество владельца помещения. Будет кстати сказать, что использование на входных дверях именно электронных замков зачастую ставит в тупик злоумышленников, которые привыкли видеть перед собой традиционные механические изделия. Это может позволить выиграть драгоценное время и предотвратить взлом и совершение кражи. В заключение стоит отметить, что установка качественного электрозамка на входную дверь является прогрессивным решением. Дверь с такой запорной системой станет надёжной преградой на пути злоумышленников.

Список литературы

1. Абрамов А.В. - Системы контроля доступа. - М.: "ОЦ Кудиц образ",2000 г. - 324 с.

2. Абрамов А.М., Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы управления доступом. - М.: "Оберег-РБ", 1998. - 192 с.

3. Крахмелев А.К. Контроль доступа и интегрированные системы безопасности - Техника охраны, 1999. - 126 c.

4. Волковицкий В.Д. Системы контроля и управления доступом - Экополис и культура, Санкт-Петербург 2003. - 126 c.

5. Руководящий документ. Технические средства и системы охраны. Порядок разработки технического задания на проектирование. РД 28/3.008-2001 г.

6. Руководящий документ. Технические средства и системы охраны. Обозначения условные графические элементов системы. РД 28/3.009-2001, 2001 г.

7. Руководящий документ. Технические средства и системы охраны. Системы охранной сигнализации. Состав, порядок разработки, согласования и утверждения проектной документации. РД 28/3.010-2001, 2001 г.

8. Руководящий документ. Технические средства и системы охраны. Системы контроля и управления доступом. Правила производства и приемки работ. РД 28/3.011-2001, 2002 г.

9. Выбор и применение систем контроля и управления доступом: Рекомендации. - М.: НИЦ "Охрана", 1999. - 59 с.

10. «Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний». ГОСТ Р 51241-98

11. "Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний". СТБ ГОСТ Р 51241-2003

Размещено на allbest.ru