Охоронна сигналізація з GSM-каналом (стр. 3 из 11)
- число ліній вводу / виводу мікроконтролера
;- вартість.
Складемо таблицю, у якій будуть зазначені значення всіх потрібних параметрів для трьох обраних мікроконтролерів (таблиця 3.1).
Таблиця 3.1 – Основні параметри мікроконтролерів
| Серія | Обсяг пам'яті програми, Кб |  , B |  , В | | Вартість, грн |
| PIC16F84A | 2 | 0,6 | 0,8 | 13 | 10 |
| AT89C2051 | 2 | 0,5 | 0,9 | 15 | 8 |
| PIC16C505 | 1 | 0,6 | 0,8 | 12 | 8 |
| ATTINY2313 | 2 | 0,5 | 2,5 | 18 | 8 |
| Вага.коеф, bj | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,3 |
Залежно від значимості того чи іншого параметра, кожному з них присвоюється ваговий коефіцієнт bj. Суми всіх вагових коефіцієнтів повинні дорівнювати одиниці.
Виходячи з таблиці, складемо Y-матрицю, в яку будуть входити ці ж параметри, але з урахуванням позитивного або негативного боку їхніх величин.
Розглянемо параметри і з‘ясуємо, до чого веде збільшення їх значень. Якщо збільшення параметра веде до погіршення роботи схеми, то його слід перерахувати в подальших обчисленнях (біля таких поставимо «–»). Якщо збільшення значення параметра несуттєве для роботи схеми, то його в подальших обчисленнях не перераховуємо (біля таких поставимо «+»). Отримаємо:
Таблиця 3.2 Вплив параметрів на роботу схеми
| Обсяг пам'яті програми, Кб | , B | , В | | Вартість,грн. |
| + | - | + | + | - |
Y-матриця має такий вид:
На основі цієї матриці, запишемо матрицю нормованих параметрів, у якій кожний елемент обчислюється по формулі:
 | (3.1) |
і отримаємо матрицю А:
Далі за формулою складемо оцінну функцію для кожного мікроконтролера:
 | (3.2) |
де bj – ваговий коефіцієнт відповідного параметра. Той мікроконтролер, оцінна функція якого виявиться найменшою, найкраще відповідає нашому пристрою.
Виходячи з розрахунків, вибираємо мікроконтролери AT89С51 і ATTINY2313 тому, що їхні оцінні функції виявилися найнижчими. Тому їх найдоцільніше використовувати в нашому пристрої.
Рис. 3.1. Цоколівка мікроконтролера АТ89С2051 [3]
Рис. 3.2 Цоколівка мікроконтролера АТTINY 2313 [4]
3.2 Вибір елементної бази
Принципова схема розробленого пристрою представлена на кресленні. Головними елементами є мікроконтролери АТ89С 2051–24PI (DD1) і АТTINY 2313 (DD2).
Максимальна робоча напруга МК АТ89С 2051–24PI становить 6,6 В, а пристрій отримує живлення від мережі з напругою живлення 12 В.
Для підтримки стабільної напруги живлення МК у пристрій введений інтегральний стабілізатор напруги 78L05 (DA1) [5].
Сучасні мікросхеми стабілізаторів напруги випускаються на широкий діапазон вихідних напруг і струмів, вони мають вбудований захист від перевантаження по струму й від перегріву - при нагріванні кристалу мікросхеми вище припустимої температури вона закривається й обмежує вихідний струм.
Типова схема включення стабілізаторів напруги наведена на рис. 3.3.
Рис. 3.3 – Схема ввімкнення стабілізаторів напруги
Вхід стабілізатора - «IN»; вихід - «OUT»; спільний - «GND» (Ground).
До входу (Input), а також до виходу (Output) стабілізатора (безпосередньо біля відповідного виводу або поблизу його), щоб уникнути самозбудження, слід ввімкнути конденсатори ємністю 100мкФ і 30пФ.
Якщо ємність конденсатора на виході стабілізатора надто велика, а струм навантаження малий, то між входом і виходом слід ввімкнути діод. Це гарантує, що напруга на виході буде дуже швидко зменшуватися до величини вхідної напруги.
Для надійної роботи стабілізатора напруга на вході вибирається не менш ніж на 3 В більшою, ніж вихідна напруга.
Таблиця 3.3 Характеристики стабілізатора напруги
| Тип | Вхідна напруга, B | Вихідна напруга, B | |
| min | max | ||
| 78L05 | 7,2 | 30 | 5 |
У розроблюваній схемі використовується штирьовий і смд монтаж елементів на плату. Відповідно до розробки вибираємо елементи з урахуванням вимог монтажу.
Використовуємо резистори R 1-R19 типу R 0805–0,125 Вт, конденсатори з малим струмом витоку C1, С3 - ECR і керамічні конденсатори C0603 - С2, С 4…С12 (служать для зменшення завад у схемі) [6].
До виходів XTAL1 і XTAL2 МК АТTINY2313 підімкнений кварц частотою 1,8432 МГц; дана частота забезпечує безперебійну роботу послідовного порту МК (UART). До роз’єму PLS-6 підмикається послідовний програматор для програмування мікроконтролера. До роз’єму PLS-8 підмикається мобільний телефон. Лінії RXD і TXD телефону підмикаються до відповідних виводів TXD і RXD послідовного порту МК, а виводи CTS, RTS, DTR мобільного телефону до таких же виводів МК.
До виводів PB 0-PB7 МК АТTINY2313 підмикаються датчики. Для запобігання впливу ВЧ завад на шлейфи датчиків установлюються конденсатори C11, C12. Датчики спрацьовують на розрив, при від'єднанні від загального, тим самим можна запобігти можливості перерізати шлейфи датчиків. Діоди VD8, VD9 захищають МК від потрапляння підвищеної напруги зі шлейфів датчиків.
У схемі використовується перемикач SWD 1–4; у таблиці 3.4 наведені його характеристики [7]:
Таблиця 3.4 – Характеристики перемикача SWD 1–4
| Тип: | SWD 1–4 |
| Кількість контактних груп: | 4 |
| Матеріал контактів: | фосфориста бронза |
| Робоча напруга, В: | 24 |
| Робочий струм, мА: | 50 |
| Матеріал корпуса: | Термопластик |
| Робоча температура, З: | -40…70…70 |
| Електрична надійність (кількість перемикань при робочому навантаженні): | 10000 |
| Зусилля при перемиканні не більше, Гс | 400 |
| Опір контактів, Ом: | 0.1 |
| Крок, мм: | 2.54 |
Враховуючи розміри плати, вибираємо малогабаритну кнопку PS580N/L. Для індикації наявності живлення й режимів роботи охоронного пристрою в схемі використовуються світлодіоди підвищеної яскравості (діаметр 3 мм) GNL-3014 (таблиця 3.5):
Таблиця 3.5. Абсолютні максимальні параметри (при t=25 °C) [8]
| Максимальний постійний прямий струм | 20 mА |
| Постійна зворотна напруга | 5 V |
| Постійний зворотний струм (Vr-5V) | 10mА |
| Максимальний прямий струм, tw=1msec, Q=1/20 | 150mА |
| Діапазон робочих температур | -40…+80 °С |
| Умови пайки (5 сек, 1.6 мм від корпуса) | 300±5 °С |
Інші елементи обрані виходячи з доцільності їхнього застосування в даній розробці.
3.3 Вибір роз'їму
Клемник - один зі способів з'єднання проводів. Їх використовують, коли необхідно з'єднати скільки завгодно багато провідників. Клемник виконаний у вигляді мідної планки з отворами і гвинтовими затискувачами. Такий метод з'єднання зручний при прокладці жорстких провідників, але для кріплення м'яких провідників, їх наконечники необхідно опресовувати. Всі кріплення виконуються пайкою в спеціальній коробці. Залежно від типу проводки може використовуватися від двох до трьох штук [9].
Вибираємо клемник на 12 виходів - STB 1–12, до якого підмикаються зовнішні прилади: звуковий оповісник, кнопка керування, зовнішній маяк, шлейфи.
Виходячи з габаритів розроблювального пристрою і способу його кріплення (шляхом підвісу), вибираємо роз'єми:
– PLS-6 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x6, пряма;
– RLS-8 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x8, пряма;
– PLS-2 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x2, пряма.
4. Кваліфікаційна частина
4.1 Конструювання друкованої плати
4.1.1 Вибір типу друкованої плати
Для вибору типу друкованої плати (ДП), яка буде надалі використовуватися для проектування й побудови приладу, спочатку розглянемо типи використовуваних ДП [10].
За конструктивним виконанням розрізняють:
– однобічні ДП (ОДП);
– двобічні ДП (ДДП);
– багатошарові ДП (БДП);
– провідникові або комбіновані ДП (ПДП);
– гнучкі ДП (ГДП).
ОДП прості в конструюванні й економічні у виготовленні. Основними перевагами ОДП є:
– можливість забезпечувати підвищені вимоги до точності виконання провідникового рисунку;
– встановлення навісних елементів на поверхні плати з боку, протилежного паянню, без додаткової ізоляції;
– можливість використання перемичок із провідникового матеріалу. Монтажні й трасувальні можливості ДП без металізованих отворів, а також надійність і механічне кріплення низькі, тому для підвищення міцності кріплення елементів такі плати виготовляються з металізацією отворів. Звичайно ОДП застосовуються для монтажу в побутовий ЕОА, у силовій електроніці, у НЧ пристроях [10].