Передатчик должен использоваться только в ограниченные моменты времени, поэтому следует коммутировать питание. Во время пауз между передачами передатчик рекомендуется выключать. Так как потребляемый ток передающего радиомодуля равен 18 мА, то питание на него можно подавать непосредственно с порта RC7 PIC-контроллера.
Так как приёмник бортовой подсистемы должен использоваться для постоянного анализа эфира и приёма посылок с носимого пульта управления, то фильтрующую цепь приёмника присоединим непосредственно к + 5В. Детектирование несущей в эфире осуществим с использованием порта RB0. Приём цифровой информации будет осуществляться непосредственно дешифратором динамического кода HCS500, который имеет соответствующий для этого вход.
Для коммутации тока через звуковое оповещательное устройство (сирену), реле блокировки/разблокировки дверей и системы зажигания, габаритные огни будем применять полевые кремниевые транзисторы КП922А [35].
Применение полевых транзисторов в качестве ключей вызвано их явными преимуществами перед биполярными. Во-первых, управляются полевые транзисторы напряжением и для включения ключа требуется маленький ток, что позволяет управлять ими непосредственно портами PIC-контроллера. Во-вторых, сопротивление исток-сток открытого полевого транзистора составляет доли ома и даже при больших протекающих токах падение напряжения на них незначительно, в отличии от биполярных транзисторов, в которых напряжение на p-n переходах падает до 1 В.
Выбранные транзисторы предназначены для применения в ключевых преобразователях напряжения, переключателях и импульсных устройств. Предельный постоянный ток стока составляет 10А, что достаточно для работы с выше перечисленными устройствами. Так как выходной ток портов PIC-контроллера составляет 25 мА, то прямое подключение к портам обеспечит необходимые режимы работы полевых транзисторов VT1-VT5. Малое сопротивление сток–исток в открытом состоянии (0,2 Ом) даже при больших токах нагрузки обеспечит малое падение напряжения на самом транзисторе. Защиту от пробоя транзисторов VT2-VT5 произведем с использованием импульсных диодов VD7 – VD10. В качестве последних (VD7 – VD10) можно применить диоды типа КД412Г [38] со средним прямым током 10 А.
В качестве звукового сигнализатора применим пьезокерамический излучатель СП–1. Обладая весьма малыми габаритами и сравнительно большой громкостью (уровень звукового давления достигает 100дБ) дает лучшие результаты по сравнению с динамическими головками.
Для индикации режимов работы бортовой подсистемы будет использоваться светоизлучающий диод АЛ102Г красного света свечения с силой света не менее 200 мккд [37]. Для ограничения тока через светодиод, последовательно с ним включим резистор R3. При постоянном прямом напряжении на светодиоде 2,8 В, прямом токе 10 мА сопротивление резистора:
R3 = (5–2,8)/0,01= 220 Ом. (4.4)
Рассеиваемая мощность резистора определяется исходя из тока, протекаемого через него формуле:
P3= RI2 = 220х0,012 = 0,022 Вт. (4.5)
В качестве резистора R3 выберем С2-33–0,125–220Ом–±10%.
Перечень элементов бортовой подсистемы сведён в приложении 1. Схема электрическая принципиальная бортовой подсистемы приведена в приложении 3.
4.3 Носимая подсистема
Носимая подсистема базируется на шифраторе динамического кода HCS300 фирмы Microchip. Структурная схема HCS300 приведена на рис.4.7. Цоколевка корпуса и назначение выводов показано на рис.4.8.
Рис.4.7. Структурная схема HCS300.
Данная микросхема осуществляет съем информации с клавиатуры, подключаемой ко входам S0, S1, S2, кодирование динамическим кодом, выдачу информации через асинхронный последовательный порт PWM, световую сигнализацию режима передачи кода светодиодом, подключенным к выходу LED.
Рис.4.8. Цоколевка корпуса и назначение выводов HCS300.
Микросхема питается от источника напряжения 2,0…6,3В. Она автоматически входит в режим SLEEP и автоматически выходит из него при нажатии хоть одной клавиши.
В процессе проектирования в HCS300 заносится следующая информация, которая хранится во встроенной энергонезависимой памяти:
- Ключ шифрования (64 бита);
- Текущее значение счетчика синхронизации (16 бит);
- Серийный номер (28 бит)
- Установка скорости передачи.
Данная информация не может быть потом считана, ее можно только перезаписать.
Передача информации в радиоканал осуществляется с помощью передающего радиомодуля TX-SAW-I.A со встроенной антенной. Фильтрация и развязка питания, подаваемого на радиомодуль, такая же как в бортовой подсистеме автомобиля.
Управление питанием передающего радиомодуля осуществляется с помощью электронного ключа, выполненного на полевом транзисторе. Передатчик необходимо включать только во время передачи кодовой посылки. Напряжение, необходимое для срабатывания ключа будем снимать выхода для подключения светодиода, потому что при нажатии любой кнопки на выходе LED будет логический ноль. Так как электронный ключ должен срабатывать от логического нуля, то в качестве коммутирующего элемента надо брать полевой транзистор с индуцированным каналом р-типа. Для этой цели подходит транзистор КП301Б. На его сток подадим напряжение питания +5В. К истоку подключим передающий радиомодуль. При подаче на затвор транзистора логического нуля с выхода LED сопротивление исток-сток упадет до 6 Ом. Следовательно, при потребляемом передатчиком токе 4 мА падение напряжения на нашем коммутирующем элементе, включённом последовательно в цепи питания, составит не более 0,02 В.
В качестве светодиода HL применим светоизлучающий диод АЛ102Г желтого цвета свечения с силой света не менее 200 мккд [37]. Он включается непосредственно между выводами VDD и LED шифратора HCS300.
Питание всей носимой подсистемы пользователя осуществляется от портативного источника питания с суммарной ЭДС +5 В. Так как в режиме ожидания основной потребитель энергии – шифратор (передающий радиомодуль практически ничего не потребляет потому что сопротивление закрытого транзистора очень велико), а он автоматически переводится в режим пониженного энергопотребления и потребляет ток менее 1 мкА, поэтому механический выключатель питания использоваться не будет.
Отметим, что благодаря миниатюрному исполнению радиодеталей, используемых в носимой подсистеме пользователя, можно при удачной компоновке обеспечить минимизацию габаритов данного изделия.
5. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ
5.1 Разработка схемы алгоритма управляющей программы
Одним из этапов получения текста исходной программы является разработка общей схемы алгоритма (СА) работы микроконтроллера. На языке алгоритмов надо описать метод, выбранный для решения поставленной задачи. Способ решения задачи, выбранный на этапе её инженерной интерпретации, на основе которого формируется СА, определяет не только качество разрабатываемой прикладной программы, но и качественные показатели конечного изделия. В основу разработки СА положена та же самая процедура модульного проектирования, которая традиционно используется разработчиками аппаратурных средств.
СА работы состоит из следующих элементов: “Начало”, “Инициализация”, “Проверка слова состояния (СС)”. В зависимости от слова состояния (СС) программа переходит в один из трех режимов работы. Так при СС=1 активизируется режим «Охрана», при СС=2 – режим «Тревога», при СС=3 – режим «Ожидание». Схема алгоритма работы представлена на рис.5.1.
Инициализация заключается в выборе режимов работы отдельных элементов структуры PIC-контроллера и в установке необходимых регистров.
Рис.5.1. Схема алгоритма работы управляющей программы.
Рассмотрим подробнее алгоритмы работы системы в каждом из трех режимов. Схема алгоритма подпрограммы режима «Охрана» представлена на рис.5.2.
Рис.5.2. Схема алгоритма режима «Охрана».
Для удобства описания введем следующие логические переменные RPR1, RPR2, RPR3, RPR4, RPRTMR1. Они будут показывать разрешены или запрещены ли прерывания от датчиков дверей, УЛЗ датчика, датчика ударов, детектора правильного кода и от таймера соответственно.
Если они будут равны «1», то прерывания разрешены, если «0», то прерывания запрещены. Сначала режима «Охрана» блокируется зажигание выдачей на порт RA1 логической единицы. Далее разрешаются прерывания от всех датчиков и от детектора правильного кода и программа переходит в режим ожидания прерываний, выдавая с периодом 1с сигналы включения и выключения светодиода. При наличии какого либо из разрешенных прерываний, программа переходит к подпрограмме определения источника и приоритета прерываний RZINT, структурная схема алгоритма которой показана на рис.5.3.
Введем логический флажок F, который будет указывать источник прерывания. Если F=1, то прерывание вызвано изменением состояния датчика открывания дверей; если F=2, то изменением состояния УЛЗ датчика; если F=3, то изменением состояния датчика ударов; если F=4, то источник прерывания- таймер; если F=5, то источник – детектор правильного кода. Начинается подпрограмма RZINT с запоминания переменных RPR1, RPR2, RPR3, RPR4, RPRTMR1. Затем запрещаются все прерывания. Далее следует проверка источника прерывания. Очередность проверок определяет приоритеты прерываний. В нашем случае она следующая: от датчика открытия дверей, от УЛЗ датчика, от датчика ударов, от таймера и наконец от детектора правильного кода.
Обработка прерывания от датчика открытия дверей происходит следующим образом. Проверяется состояние порта RB5, к которому подключены соответствующие датчики. Если на порте присутствует логический ноль, то принимается решение о наличии посягательства на автомобиль, при этом слову состояния присваивается значение 2, что соответствует режиму «Тревога» и после восстановления переменных RPR1, RPR2, RPR3, RPR4, RPRTMR1 управление передается головной программе к метке START.
Обработка прерывания от УЛЗ датчика происходит по такому же алгоритму.
При возникновении прерывания от датчика ударов выдается короткий звуковой сигнал сиреной. Затем счетчик ударов SU уменьшается на единицу и производится проверка: равен ли счетчик ударов нулю. Изначально счетчик ударов SU равен 2. Если SU не равен 0, то запускается подпрограмма задержки на 3 секунды. После этого SU опять присваивается значение 2 и происходит выход из подпрограммы. Если за эти 3 секунды опять произошло прерывание, то счетчик ударов будет равняться нулю после очередного уменьшения на единицу. Это приведет к тому, что система интерпретирует эти два срабатывания датчика ударов в течении 5 секунд как посягательство, слову состояния присвоится значение 2, и произойдет выход к метке START. Схема алгоритма подпрограммы обработки прерывания от датчика ударов OPDU приведена на рис.5.4.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
