Разработка электронного кодового замка (стр. 2 из 5)
Для извещения пользователя о том, что дверь открыта, будет использоваться световая сигнализация. Для этого подойдёт светодиод зелёного цвета АЛ336И. Его технические характеристики представлены в таблице 2.3.1 [1].
Таблица 2.3.1 – Характеристики светодиода АЛ336И
| Материал | GaP |
| Цвет свечения | зеленый |
| Длина волны, нм | 563 |
| Минимальная сила света Iv мин., мКд | 20 |
| при токе Iпр., мА | 10 |
| Видимый телесный угол, град | 5 |
| Форма линзы | круглая |
| Максимальное прямое напряжение, В | 2.8 |
| Максимальное обратное напряжение, В | 2 |
| Максимальный импульсный прямой ток, мА | 60 |
| Рабочая температура ,С | -60...70 |
2.4 Выбор устройства сигнализации о попытке подбора кода
При попытке подбора кода замка для уведомления об этом жильцов дома целесообразно использовать звуковой сигнал. Для этого можно использовать излучатель звука со встроенным генератором рабочей частоты. Такое устройство не требует подачи на вход высокочастотного сигнала для его работы. Достаточно просто обеспечить напряжение питания. Пьезоэлектрический излучатель звука SMA-21-P10 фирмы Sonitron обладает подходящими характеристиками [1] (таблица 2.4.1). Внешний вид устройства показан на рисунке 2.4.1.
Таблица 2.4.1 – Характеристики излучателя звука SMA-21-P10
| Тип | пьезоэлектрический |
| Встроенный генератор | есть |
| Частота, Гц | 3300 |
| Номинальное рабочее напряжение, В | 1.5-24 |
| Максимальный ток , мА | 3.8 |
| Интенсивность звука, дБ | 85 |
| Толщина корпуса h, мм | 9 |
| Диаметр(ширина) корпуса d, мм | 21 |
| Рабочая температура, С | -20...70 |
Рисунок 2.4.1 – Внешний вид излучателя звука SMA-21-P10
2.5 Выбор датчика открытия двери
Для определения момента открытия двери будет использоваться контактный герконовый датчик фирмы Aleph. В номенклатуре Aleph представлены герконы различного применения: накладные или врезные на деревянные и металлические двери, с различным максимальным зазором между контактами. Тип контактов у всех моделей — нормально замкнутые. Рассмотрим характеристики датчиков данной фирмы, представленные в таблицах 2.5.1, 2.5.2 и 2.5.3.
Таблица 2.5.1 - Технические характеристики датчика DC-1523
| Габаритные размеры, мм. | Геркон: 60х14х13 |
| Зазор мм. | 15 |
| Коммутируемое напряжение | 130В, 0,5А, 10Вт |
| Примечание | Для деревянных дверей |
Таблица 2.5.2 - Технические характеристики датчика DC-1811
| Габаритные размеры, мм. | Геркон: 31х25 (диаметр) |
| Зазор мм. | 35 |
| Коммутируемое напряжение | 28 В, 0,5 А, 3 Вт |
| Примечание | Для металлических дверей |
Таблица 2.5.3 - Технические характеристики датчика DC-2541
| Габаритные размеры, мм. | Геркон: 61х18х15 |
| Зазор мм. | 22 |
| Коммутируемое напряжение | 28 В, 0,5 А, 3 Вт |
| Примечание | Для деревянных и металлических дверей |
Для этой цели нам подходит датчик DC-2541 (рисунок 2.5.1). Его технические характеристики приведены в таблице 2.5.3.
Рисунок 2.5.1 – Внешний вид датчика DC-2541
Основными требованиями, предъявляемыми к микроконтроллеру в этом проекте, являются:
- наличие параллельных портов ввода-вывода в количестве, достаточном для подключения всех устройств, входящих в структурную схему системы;
- достаточно высокая надёжность и стабильность работы;
- возможность работы в расширенном температурном диапазоне.
Для выполнения поставленной задачи подходят микроконтроллеры с архитектурой MCS-51, поскольку они доступны, относительно просты, и их возможностей вполне достаточно для обеспечения функционирования данного устройства.
Первым двум требованиям удовлетворяют все производимые на данный момент микроконтроллеры с архитектурой MCS-51. Большинство моделей имеют модификации, рассчитанные на расширенный температурный диапазон. Исходя из этого, выбор производился из наиболее дешёвых изделий известных фирм, чтобы минимизировать стоимость системы. В итоге, был выбран микроконтроллер AT89S51 фирмы Atmel.
Корпорация Atmel (США), являясь на сегодняшний день одним из признанных мировых лидеров в производстве изделий современной микроэлектроники, хорошо известна на российском рынке электронных компонентов. Основанная в 1984 году, фирма Atmel определила сферы приложений для своей продукции как телекоммуникации и сети, вычислительную технику и компьютеры, встраиваемые системы контроля и управления, бытовую технику и автомобилестроение.
Atmel выпускает широкий спектр микроконтроллеров, основанных на архитектуре MCS-51. Данная линейка микроконтроллеров включает изделия в корпусах стандартных типоразмеров с поддержкой функции внутрисистемного программирования, а также, производные разновидности микроконтроллеров (ROMLESS, ROM, OTP и FLASH) в малогабаритных корпусах с 20-ю выводами. Некоторые из устройств, также, имеют поддержку высокоскоростного (х2) режима работы ядра, который, по- требованию, удваивает внутреннюю тактовую частоту для CPU и периферийных устройств.
AT89S51 – экономичный высокопроизводительный КМОП 8-разрядный микроконтроллер с 4 кБ внутрисхемно программируемой флэш-памятью. Устройство производится с использованием технологии Atmel энергонезависимой памяти большой емкости и совместимо по системе команд и расположению выводов со стандартным микроконтроллером 80C51. Встроенная флэш-память может быть запрограммирована внутрисхемно или с помощью обычного программатора энергонезависимой памяти. За счет комбинации 8-разрядного ЦПУ с внутрисхемно программируемой флэш-памятью на одном кристалле AT89S51 от Atmel является мощным микроконтроллером, обеспечивающим высокую гибкость и рентабельность решений для многих задач встроенного управления.
AT89S51 (рисунок 2.6.1) имеет следующие стандартные характеристики: 4 кБ флэш-памяти, 128 байт ОЗУ, 32 линии ввода-вывода, сторожевой таймер, два указателя данных, два 16-разрядных таймера-счетчика, 5-векторная 2-уровневая система прерываний, полнодуплексный последовательный порт, встроенный генератор и схема тактирования. Кроме того, AT89S51 разработан со статической логикой для работы на частоте вплоть до 0 Гц и поддерживает два программно настраиваемых режима снижения энергопотребления:
В режиме холостого хода (Idle) останавливается ЦПУ, но ОЗУ, таймеры-счетчики, последовательный порт и система прерываний продолжают функционировать. В экономичном режиме (Power-down) сохраняется информация в ОЗУ, но остановлен генератор, выключены все остальные функциональные блоки до внешнего запроса на прерывание или аппаратного сброса.
Отличительные особенности микроконтроллерaAT89S51:
- cовместимость с серией MCS-51;
- 4 кБ флэш-памяти с внутрисхемным программированием (ISP) Износостойкость: 1000 циклов записи/стирания;
- рабочий диапазон питания 4.0…5.5В;
- полностью статическое функционирование : 0 …33 МГц;
- три уровня защиты памяти программ;
- внутреннее ОЗУ размером 128 x 8;
- 32 программируемые линии ввода-вывода;
- два 16-разрядных таймера-счетчика;
- шесть источников прерываний;
- полнодуплексный канал последовательной связи на УАПП;
- режимы снижения потребления: холостой ход и экономичный;
- восстановление прерываний при выходе из экономичного режима;
- сторожевой таймер;
- двойной указатель данных;
- флаг выключения питания;
- быстрое время программирования;
- гибкое внутрисхемное программирование (побайтный или постраничный режимы) [5].
Структурная схема микроконтроллера [4] представлена на рисунке 2.6.2.
Рисунок 2.6.1 - Внешний вид и расположение выводов AT89S51
Назначение основных выводовмикросхемы:
- VCC – напряжение питания;
- GND – земля;
- VDD – напряжение питания, подводимое только к ядру и встроенной памяти программ;
- P0,P1,P2,P3 – двунаправленные порты ввода-вывода;
- EA – доступ к внешней памяти;
- RxD – выход приёмника UART;
- TxD – выход передатчика UART;
- PSEN – переключатель разрешения внешней памяти;
- ALE – разрешение защёлкивания старшей части адреса при доступе к внешней памяти
- XTAL1, XTAL2 – выводы для подсоединения внешнего кварцевого резонатора;
- RESET – вход сброса [5].
