Päästa mu laps: nutikas iste, mis saadab tekstisõnumeid, kui unustate lapse autosse: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

See on paigaldatud autodesse ja tänu lasteistmele asetatud detektorile hoiatab see meid - SMS -i või telefonikõne kaudu - kui pääseme ilma last kaasa võtmata

Samm: sissetungimine

Uudiste kõige kurvemate (ja igal juhul harvaesinevate) õnnetuste hulgas on selliseid lapsevanemaid, kes - reipuse, terviseprobleemide või tähelepanu puudumise tõttu - väljuvad autost ja “unustavad” oma lapsed turvatoolile, kuumas või külmas keskkonnas. Kindlasti oleks selliseid õnnetusi saanud vältida, kui keegi või miski tuletaks juhile meelde, et ta jättis lapse autosse; Kahtlemata võib tehnoloogia aidata ja pakkuda lahendusi, mida tootja sõidukis rakendab või mis on „ümberehitus”, nagu siin kirjeldatud projekt. See on GSM -mobiiltelefonil põhinev seade, mis tuvastab mõned parameetrid, mille alusel hinnatakse juhi käitumist ja sooritatakse vajalikud toimingud: eelkõige saadetakse SMS eemale sõitva juhi telefonile autost. Seade on paigaldatud autosse ja seda toidab viimase elektrisüsteem; see kontrollib, kas laps on oma istmel (anduri abil, mis koosneb mõnest madala profiiliga nupust, mis on paigaldatud leivaplaadile, et panna see lapseistme katte alla): kui selgub, et nuppe on vajutatud (seetõttu on laps istunud), kontrollib ringkond ka seda, kas sõiduk on peatunud (kolmepoolse kiirendusmõõturi abil). kostab helisignaal.

Lisaks helistab see samale telefoninumbrile ja võib -olla ka teistele, et vanemad, sõbrad ja teised inimesed saaksid juhile helistada, et toimuvat kontrollida. Kuigi eelistatud rakendus on eelnimetatud, on projekt loodud meie laboris platvormina, mida saab kohandada kahel teisel eesmärgil. Esimene neist on jääkvoolu seade eakatele ja habrastele inimestele, teine aga kaugjuhtimisseade, mis töötab elektrikatkestuste korral (ja on kasulik selleks, et vältida sügavkülmiku sulamist ja selles sisalduva toidu muutumist ohtlikuks)).

2. samm: salvestage minu lapse vooluahela skeem

Vaatame, mis see on, ja analüüsime vooluahela elektriskeemi, mille haldamine on Microchipi poolt usaldatud PIC18F46K20-I/PT mikrokontrollerile, mis on programmeeritud meie MF1361 püsivara kaudu, nii et see loeb sisendid (millega on ühendatud lapseistme kaaluandur ja võimalik tuvastusseade) ning omandab (U5) kiirendusmõõturi edastatavad signaalid ja räägib (U4) välise EEPROMiga (mis sisaldab süsteemi toimimise seadeid)) ja ühendab võimaliku (U6) raadiovastuvõtjaga ning haldab (GSM) mobiilsidevõrgu moodulit.

Pange tähele, et vooluahel arvestab elemente, mis võivad olla paigaldatud või mitte, kuna me pidasime seda laiendatavaks arendusplatvormiks neile, kes soovisid luua oma rakenduse, alustades põhiprogrammist. Alustuseks kirjeldame mikrokontrollerit, mis pärast sisselülitamist lähtestab liinid RB1 ja RB2 sisenditena, mis on varustatud sisemise tõmbetakistiga, mida on vaja mõne tavaliselt avatud kontakti lugemiseks, mis on ühendatud IN1 ja IN2; dioodid D2 ja D3 kaitsevad mikrokontrollerit juhul, kui sisenditele rakendatakse ekslikult pinget, mis on kõrgem kui PIC -toiteallikas. IN1 kasutatakse praegu lapseistme kaalusensori jaoks, samas kui IN2 on saadaval täiendavateks võimalikeks juhtnuppudeks: me võime seda kasutada näiteks uste avamise ja sulgemise tuvastamiseks, lugedes valgustugede pinget.; Arvestage sellega seoses, et mõnel kaasaegsel autol juhitakse laevalgustit (PWM -is) jaotuskarbiga (et tagada järkjärguline sisse- ja väljalülitamine), samal ajal kui peame lihtsalt lugema koheselt sisse lülitatud tulede olekut ja välja (muidu on näit ebanormaalne); pärast seda peame filtreerima PWM kondensaatori abil, mis asetatakse mikrokontrolleri sisendi ja maanduse vahele (pärast dioodi). Teine sisend on RB3, mis on endiselt varustatud sisemise tõmbetakistiga ja mida on vaja nupu P1 lugemiseks (seda kasutatakse tavaliselt väljalülitatud mobiilsidevõrgu mooduli sunniviisiliseks sisselülitamiseks). I/O initsialiseerimise ajal on RB4 seadistatud lugemiseks sisendiks - pingejaguri R1 ja R2 abil - vooluahela käivitamine, mida teostab topelthälvija SW1b; pingejagurit on vaja, kuna mikrokontroller talub pinget, mis on madalam kui toitepistiku sisend. RB4 funktsioon on reserveeritud edaspidisteks arenguteks, selgitatakse, arvestades, et vooluahelat saab toita nii võrgutoite kaudu USB -pesa kaudu kui ka liitiumaku abil, mis on ühendatud spetsiaalse laadimisregulaatori väljundiga.

Samm: vooluahela skeem

Kui SW1 liigutatakse lülitusskeemil ristiga tähistatud kontaktidel, on ülejäänud vooluahel akust eraldatud ja seetõttu välja lülitatud; kui toiteallika (USB) sisendisse rakendatakse 5 -voldist pinget, töötab ainult laadija (seda toidetakse D1 -dioodi kaudu, mis kaitseb seda polaarsuse ümberpööramise eest). Nihutades SW1 sisselülitatud asendisse, viib SW1b sisendpinge RB4 liinile ja SW1a toidab mikrokontrollerit ja muud, lisaks aku sisselülitamise pingele aku otstes (umbes 4 V täislaetuna). astmelise lülitusmuunduri allkiri U3, mis genereerib ülejäänud vooluahela jaoks vajaliku 5 V pinge.

Mis puutub USB kaudu toidetava vooluahela toimimisse, siis SWb toob sisendpinge RB4 -le, mis võimaldab püsivara lugemist rakendades mõista, kas võrgu toiteallikas on leitud; selline funktsioon on kasulik pimendusvastase häire loomiseks. Teisest küljest võimaldab aku töötamise ajal RB4 mikrokontrolleril seda teada saada ja rakendada võimalikke strateegiaid energiatarbimise vähendamiseks (näiteks vähendades mobiiltelefoni sisselülitamise intervalle). RB4 liin on ainus viis, kuidas püsivara peab aru saama, kui vooluahel töötab patareidega, sest kui U1 saab energiat isegi siis, kui RB4 on nullpingel, tähendab see, et vooluahel töötab patareidega, kui aga on olemas mõni muu toiteallikas, see töötab tänu USB -st võetud pingele. Tuleme nüüd tagasi sisendite/osade lähtestamise juurde ja vaatame, et RC0, RE1, RE2 ja RA7 liinid on lähtestatud sisenditena, et need on varustatud välise tõmbetakistiga, arvestades, et me ei saa seda selliste liinide jaoks sisemiselt aktiveerida; neid on vaja hübriidvastuvõtja kanalite lugemiseks, mis on igal juhul lisavarustus, mis on reserveeritud edaspidiseks arenguks. Selline vastuvõtja võib osutuda koduseks kasutamiseks häiresignalisatsiooniks neile, kes on liikumispuudega või voodile sunnitud; tuvastades variatsiooni RX -raadio väljundites, helistab ta abi küsimiseks või saadab sarnase SMS -i. See on võimalik rakendus, kuid on ka teisi; igal juhul tuleb see püsivarasse rakendada. RC3, RC4, RB0 ja RD4 on jooned, mis on määratud U4 kiirendusmõõturile, täpsemalt on MX8452 triaksiaalsel kiirendusmõõturil NXP põhinev murdelaud: RC3 on väljund ja see on vajalik kella signaali saatmiseks, RC4 on kahesuunaline sisend/väljund ja see juhib SDA -d, samas kui ülejäänud kaks tihvti on sisendid, mis on reserveeritud katkestuste INT1 ja INT2 lugemiseks ja mis on kiirendusmõõturi loodud teatud sündmuste ilmnemisel. RA1, RA2 ja RA0 liinid on endiselt sisendid, kuid need on A/D -muunduril multipleksitud ja neid kasutatakse U5 kolmiaksiaalse kiirendusmõõturi lugemiseks, mis on samuti jaotuskilbil ja mis põhineb kiirendusmõõturi moodulil MMA7361; selline komponent on mõeldud alternatiiviks U4 -le (see on see, mida meie püsivara praegu eeldab) ja annab teavet X, Y, Z telgedel tuvastatud kiirenduste kohta vastavatest liinidest väljuvate analoogpingete abil. Sel juhul on püsivara lihtsustatud, kuna MMA8452 haldusrutiini pole vaja (see nõuab registrite lugemist, I²C-Bus protokolli rakendamist jne). ADC -de puhul kasutatakse An0 -rida, et lugeda pinge taset, mida toidab liitiumaku, mis toidab mikrokontrollerit ja ülejäänud vooluahelat (välja arvatud raadiovastuvõtja jaoks); kui püsivara seda arvestab, võimaldab see kogu seadme välja lülitada, kui aku hakkab tühjaks saama või kui see on teatud pingeläve all. RC2 rida lähtestatakse väljundina ja genereerib rea digitaalseid impulsse, kui piesoelektriline sumin BUZ1 peab väljastama püsivara märgitud hoiatava helisignaali; ülejäänud kaks väljundit on RD6 ja RD7, mille ülesandeks on LD1 ja LD2 valgusdioodide süütamine.

Samm 4: PCB vooluahela skeem

Lõpetame sisendite/osade analüüsi RD0, RD2, RD3, RC5 abil, mis koos UART -i RX -ide ja TX -dega liideselt SIMCom -i SIM800C mobiilmooduli poole; vooluringis on viimane paigaldatud spetsiaalsele plaadile, mis tuleb sisestada trükkplaadil leiduvasse konkreetsesse pistikusse. Moodul vahetab saadetud sõnumeid (häiresignaalid) ja vastuvõetud (konfiguratsioonisõnumeid) puudutavaid andmeid mikrokontrolleriga PIC -i UART kaudu, mida on vaja ka mobiiltelefoni seadete käskluste jaoks; ülejäänud read puudutavad mõningaid olekusignaale: RD2 loeb signaali LED väljundit, mida kordab LD4, RD3 aga helinaindikaatorit, st mobiiltelefoni kontakti, mis tagab kõrge loogikataseme, kui telefonikõne on vastu võetud. RD0 liin võimaldab moodulit lähtestada ja RC5 tegeleb sisse- ja väljalülitamisega; lähtestamist ja sisse-/väljalülitamist teostavad plaadil olevad vooluringid, millele SIM800C on paigaldatud.

Tahvel, mille lülitusskeem on näidatud-koos sisestuspistiku pistikuga-joonisel 1, sisaldab SIM800C mobiiltelefoni, MMX 90 ° antenni pistikut ja 2 mm isast 2 × 10 pin-riba, millel on toide allika, süüte juhtliini (PWR), kõik signaalid ja jadaühendusliinid GSM -moodulist ja selle poole, nagu on näidatud joonisel 1.

Samm: PCB vooluahela skeem

Kuna mikrokontrolleri sisendid/väljundid on määratletud, võime vaadata kahte vooluahela toitega seotud osa: laadijat ja alalisvoolu/alalisvoolu muundurit.

Laadija põhineb MCP73831T integraallülitusel (U2), tootja Microchip; sisendina aktsepteerib see tavaliselt 5 V (lubatud vahemik on vahemikus 3,75 V kuni 6 V), mis tuleb sellesse ahelasse USB -pistikust; see annab väljundis voolu, mis on vajalik liitiumioon- või liitiumpolümeersete (Li-Po) elementide laadimiseks, ja toidab kuni 550 mA. Aku (ühendamiseks +/- PVT kontaktidega) mahutavus võib olla teoreetiliselt piiramatu, kuna seda laetakse maksimaalselt väga pika aja jooksul, kuid arvestage, et 550 mA voolu abil on 550 mAh element laetakse tunniga; kuna valisime 500 mAh elemendi, laetakse see vähem kui tunniga. Integreeritud vooluahel töötab tüüpilises konfiguratsioonis, kus LD3 valgusdioodi juhib STAT -väljund, mis viiakse laadimise ajal madalale loogilisele tasemele, samas kui laadimise lõpetamisel jääb see kõrgele loogilisele tasemele; sama suure impedantsiga (avatud), kui MCP73831T on välja lülitatud või kui selgub, et VB väljundiga pole ühendatud ühtegi akut. VB (tihvt 3) on liitiumaku väljund. Integreeritud vooluahel täidab laadimist konstantse voolu ja pingega. Laadimisvool (Ireg) määratakse takisti abil, mis on ühendatud tihvtiga 5 (meie puhul on see R6); selle väärtus on resistentsusega seotud järgmise seosega:

Ireg = 1000/R

kus R väärtus väljendatakse oomides, kui Iregi voolu väljendatakse A. Näiteks 4,7 kohmiga saadakse 212 mA piirang, samas kui R on 2,2 kohm, on voolu väärtus umbes 454 mA. kui tihvt 5 avatakse, viiakse integraallülitus jõudeolekusse ja see neelab ainult 2 µA (väljalülitus); tihvti võib seetõttu kasutada lubavana. Täiendame lülitusskeemi kirjeldust astmelise muunduriga, mis võtab aku pingest 5 stabiliseeritud volti; etapp põhineb integraallülitusel MCP1640BT-I/CHY, see on sünkroonne võimendusregulaator. Selle sees on PWM -generaator, mis ajab transistori, mille kollektor perioodiliselt sulgeb L1 mähise SW -tihvti abil, laadib seda ja laseb pauside ajal kogunenud energia vabastada - tihvti 5 abil. filtrite kondensaatorid C2, C3, C4, C7 ja C9. Dioodiklamber, mis kaitseb sisemist transistorit, on ka sisemine, vähendades seega väliseid komponente miinimumini: tegelikult on filtri kondensaatorid Vouti ja maa vahel, L1 induktiivpool ja Vouti ja FB vaheline takistusjagur. PWM -generaatori taasaktiveerimisega sisemise veavõimendi kaudu, stabiliseerides väljundpinge soovitud väärtusele. R7 ja R8 vahelise suhte muutmisega on seega võimalik muuta Vout -tihvti toitepinget, kuid see pole meie huvides.

6. samm: minu lapse päästmise seaded ja käsud

Kui installimine on lõpule viidud, peate seadme konfigureerima; selline toiming viiakse läbi SMS-i teel, seetõttu sisestage toimiv SIM-kaart 7100-FT1308M mooduli SIM-kaardi hoidikusse ja märkige vastav telefoninumber. Pärast seda andke palun kõik vajalikud käsud mobiiltelefoni kaudu: need kõik on näidatud tabelis 1.

Esimeste asjade hulgas on telefoninumbrite konfiguratsioon nende loendis, kuhu süsteem helistab või kellele saadetakse häiresõnumid, kui laps istub turvahällil unustatud mahajäetud”. Protseduuri hõlbustamiseks, arvestades, et süsteem on selle toimingu jaoks parooliga kaitstud, on loodud lihtsa häälestamise režiim: esmakordsel käivitamisel salvestab süsteem esimese telefoninumbri, millele see helistab, ja peab seda loendi esimeseks numbriks. Seda numbrit saab muuta isegi ilma paroolideta; igal juhul võib käske saata iga telefon, kui vastav SMS sisaldab parooli, ja kuigi - mõnede käskude kiirendamiseks - lubasime, et loendis olevate telefoninumbrite kaudu saadetud saab anda ilma vajaduseta paroolid. Mis puudutab käske, mis puudutavad telefoninumbrite lisamist ja kustutamist loendist, siis parooli taotlus muudab nii, et loendit haldab ainult isik, kellel on selleks õigus. Liigume nüüd edasi käskude kirjelduse ja vastava süntaksi juurde, eeldades, et ahel võtab vastu ka SMS -sõnumeid, mis sisaldavad rohkem kui käsku; sel juhul tuleb käsud järgmisest komaga eraldada. Esimene uuritud käsk on see, mis muudab parooli, see koosneb SMS -ist nagu PWDxxxxx; pwd, milles uus parool (koosneb viiest numbrist) tuleb kirjutada xxxxx asemele, samas kui pwd näitab praegust parooli. Vaikimisi parool on 12345.

Konfiguratsioonikäskude saatmiseks lubatud kaheksa numbri ühe meeldejätmine toimub SMS -i saatmisega, mille tekst sisaldab NUMx+nnnnnnnnnnnnn; pwd -tekst, millesse tuleb kirjutada asukoht (mis number salvestatakse). x, telefoninumber läheb n -de asemele, samas kui pwd on praegune parool. Kõik see tuleb kirjutada ilma tühikuteta. Lubatud on numbrid, mis on 19 numbrit, ja + asendab mobiiltelefonides rahvusvahelise kõne eesliitega 00. Näiteks selleks, et lisada telefoninumber 00398911512 kolmandale positsioonile, peate saatma järgmise käsu: NUM3+398911512; pwd. Parooli on vaja ainult siis, kui proovite salvestada telefoninumbri asendisse, mille teine on juba hõivanud; teisest küljest, kui peate tühjale kohale numbri lisama, peate lihtsalt saatma SMS -i järgmise tekstiga: NUMx+nnnnnnnnnnnnn. Numbri kustutamine toimub SMS -iga, mis sisaldab teksti NUMx; pwd; x -i asemele peate kirjutama kustutatava telefoninumbri asukoha, samas kui pwd on tavaline parool. Näiteks neljanda telefoninumbri kustutamiseks salvestatud loendist on vaja sõnumit, mis sisaldab teksti NUM4; pwd. Vooluahelasse salvestatud telefoninumbrite loendi küsimiseks peate saatma SMS -i, mis sisaldab järgmist teksti: NUM?; Pwd. Juhatus vastab telefoninumbrile, kust arupärimine tuleb. Kas on võimalik teada saada GSM -signaali kvaliteeti, saates QUAL? käsk; süsteem vastab SMS -iga, mis sisaldab praegust olukorda. Sõnum saadetakse käsu saatnud telefonile. Liigume nüüd sisendi oleku ja konfiguratsioonisõnumite juurde: LIV? võimaldab teada sisendite olekut; IN2 võib töötada nii pingetasemel (see on seadistatud LIV2: b kaudu, mis käivitab häire, kui sisend on avatud) kui ka variatsioonil (see on seadistatud LIV: v kaudu). Sisendite osas on võimalik INI1: mm käsuga (blokeerimisminutid asendada mm -ga) määrata IN1 jaoks ja INI2 kaudu: IN2 jaoks inhibeerimisaeg; pärssimine on vajalik, et vältida pidevate hoiatuste saatmist, kui sisend - taseme režiimis - jääb avatuks. Selleks, et määrata, millised loendis olevad numbrid peavad telefonikõnesid vastu võtma, peate saatma sõnumi VOCxxxxxxxx: ON; pwd, järgides samu reegleid, mida kasutatakse SMS -sõnumite saatmiseks kasutatavate telefoninumbrite haldamiseks. Vastussõnum on väga sarnane: "Õpitud number: Posx V+nnnnnnnnnnnn, Posy V+nnnnnnnnnnn." SMS -i S on asendatud häälega V. Isegi sel juhul on desaktiveerimiseks kaks erinevat käsku: SMSxxxxxxxx: OFF; pwd deaktiveerib sõnumite saatmise ja VOCxxxxxxxx: OFF; pwd keelab telefonikõnede tegemise võimaluse. X -id tähistavad numbrite asukohti, mis ei tohi häirehoiatusi vastu võtta. Peame selgitama midagi, mis puudutab telefoninumbrite seadistamise käsku, millele helistada või millele häiresõnumid saata: püsivara vaikeseadete kohaselt ja pärast iga täielikku lähtestamist suunab süsteem nii kõned kui ka SMS -id sõnumitele, kõigile salvestatud numbritele. Järelikult, et mõned neist välja jätta, on vaja saata deaktiveerimiskäsklused: SMSxxxxxxxx: OFF; pwd või VOCxxxxxxxx: OFF; pwd ning märkida väljajäetavad positsioonid. Süsteem saadab SMS -i telefoninumbrile, mis on loendis esikohal, iga kord, kui see saab uue toite. Sellise funktsiooni saab keelata/lubada käskude AVV0 (deaktiveerimine) ja AVV1 (aktiveerimine) kaudu; vaiketekst on SYSTEM STARTUP. Liigume nüüd käskude juurde, mis võimaldavad SMS -sõnumite meeldejätmist või ülekirjutamist: süntaks sarnaneb TINn -i süntaksile: xxxxxxxxx, kus n on sisendi number, millele sõnum viitab, samas kui xs tekstisõnum, mis ei tohi ületada 100 tähemärki. Oluline säte on see, mis puudutab IN1 vaatlusaega, mis viiakse läbi OSS1: ss käsu kaudu, mille puhul aeg (vahemikus 0 kuni 59 sekundit) läheb ss asemel: see näitab vooluringile, kui palju aeg, mil nupud peavad jääma allavajutatuks alates hetkest, mil on tuvastatud auto seiskumine ja enne häire genereerimist. Hilinemine on hädavajalik, et vältida valehäire tekkimist lühiajalise peatumise korral. Sellest vaatenurgast ootab püsivara vooluahela toitel (kui armatuurlaud sisse lülitatud) ootab aega, mis on kaks korda suurem seadistatud ajast, et juht saaks teha selliseid toiminguid nagu garaažiukse sulgemine või turvavööde kinnitamine jne. Samade protseduuridega saab määrata ka IN2 vaatlusaja, andes käsu OSS2: ss; samuti on võimalik SMS -iga (OSS? käsk) küsida parajasti määratud aegu. Lõpetame selle ülevaate käskude kohta selle käsuga, mis tagastab vaikeseaded: see on RES; pwd. Vastussõnum on "Lähtesta". Ülejäänud käske on kirjeldatud tabelis 1.

Samm: komponentide loend

C1, C8, C10: 1 µF keraamiline kondensaator (0805)

C2, C6, C7, C9: 100 nF keraamiline kondensaator (0805)

C3, C4: 470 µF 6,3 VL tantaalkondensaator (D)

C5: 4, 7 µF 6,3 VL tantaalkondensaator (A)

R1, R2, R4: 10 kohmi (0805)

R3, R12: 1 kohm (0805)

R5: 470 oomi (0805) R6: 3,3 kohmi (0805)

R7: 470 kohm (0805) 1%

R8: 150 kohmi (0805) 1%

R9 ÷ R11: 470 oomi (0805)

R13 ÷ R16: 10 kohmi (0805)

R17: -

U1: PIC18F46K20-I/PT (MF1361)

U2: MCP73831T

U3: MCP1640BT-I/CHY

U4: Breakout board tursk. 2846-MMA8452

U5: murdlaua tursk. 7300-MMA7361 (kasutamata)

P1: 90 ° mikrolüliti

P2: -

LD1: 3 mm kollane LED

LD2, LD4: 3 mm rohelised LED -id

LD5: - LD3: 3 mm punane LED

D1 ÷ D3: MBRA140T3G

D4: MMSD4148

DZ1: 2,7 V 500 mW Zeneri diood

L1: 4,7 µH 770 mA traatmähisega induktiivpool

BUZ1: helisignaal ilma elektroonikata

8-suunaline naissoost ribade jagaja

9-suunaline emaste ribade jagaja

6-suunaline isane ribade jagaja

2 mm sammuga 2 × 10 naissoost pistik

2,54 sammuga kahesuunaline klemm (3 tk)

2 mm sammuga 2-suunaline JST-pistik PCB-de jaoks

500mA LiPo aku 2 mm JST pistikuga

S1361 (85 × 51 mm) trükkplaat

8. samm: järeldus

Meie siin pakutud projekt on avatud platvorm; seda on võimalik kasutada paljude rakenduste loomiseks, mille hulgas on: alarm, et vältida laste unustamist autosse, kaughooldussüsteem ja kaughaldur, millest me varem rääkisime. Üldiselt on see süsteem, mis on võimeline telefoni teel hoiatusi ja teatisi genereerima, kui ilmnevad teatud sündmused - mis ei pruugi olla hädaolukorrad - ja seetõttu on need ka kaugseire eesmärgil.