Reši mojega otroka: pametni sedež, ki pošilja besedilna sporočila, če pozabite otroka v avtu: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Nameščen je v avtomobilih, zahvaljujoč detektorju, nameščenemu na otroškem sedežu, pa nas - prek SMS -a ali telefonskega klica - opozori, če pobegnemo, ne da bi otroka pripeljali s seboj

1. korak: Uvod

Med najbolj žalostnimi (in vsekakor redkimi) nesrečami v novicah so starši, ki zaradi živahnosti, zdravstvenih težav ali pomanjkanja pozornosti izstopijo iz avtomobila in "pozabijo" svoje otroke na otroškem sedežu, v vročem ali hladnem okolju. Vsekakor bi se takšnim nesrečam lahko izognili, če bi kdo ali kaj spomnil voznika, da je otroka pustil v avtu; nedvomno lahko tehnologija pomaga in ponuja rešitve, ki jih mora proizvajalec vgraditi v vozilo ali pa jih je treba naknadno opremiti, na primer tukaj opisani projekt. To je naprava, ki temelji na mobilnem telefonu GSM in zazna nekatere parametre, na podlagi katerih se oceni vedenje voznika in izvedejo potrebna dejanja: zlasti se SMS pošlje na telefon voznika, ki se odmika iz avta. Naprava je nameščena v avtomobilu in jo poganja električni sistem slednjega; preverja, ali je otrok na svojem sedežu (s senzorjem, ki je sestavljen iz nekaterih nizkoprofilnih gumbov, nameščenih na plošči za namestitev pod pokrovom otroškega sedeža): če se izkaže, da so gumbi pritisnjeni (torej otrok sedi), bo tokokrog tudi preveril, ali se je vozilo ustavilo (s pomočjo triosnega merilnika pospeška), če je tako in potem, ko je nastavljen čas, bo poslal alarmno SMS sporočilo na voznikov telefon in bo sprožil zvočni signal.

Poleg tega kliče na isto telefonsko številko in morda tudi na druge, tako da lahko starši, prijatelji in drugi ljudje pokličejo voznika, da preverijo, kaj se dogaja. Čeprav je izbrana aplikacija že omenjena, je bil projekt v našem laboratoriju ustvarjen kot platforma, ki jo je mogoče prilagoditi za druga dva namena. Prva je naprava za preostali tok za starejše in krhke ljudi, druga pa je alarm na daljavo, ki deluje v primeru izpadov električne energije (in je uporaben, da se izognemo odmrzovanju zamrzovalnika in da hrana v njem postane nevarna).

2. korak: Shranite vezje mojega otroka

Poglejmo torej, za kaj gre, in analiziramo električni diagram vezja, katerega upravljanje je bilo zaupano mikrokrmilniku PIC18F46K20-I/PT podjetja Microchip, ki je bilo programirano prek naše vdelane programske opreme MF1361, tako da bere stanje vhodi (na katera je priključen senzor teže otroškega sedeža in morebitna naprava za zaznavanje) ter pridobijo signale, ki jih posreduje merilnik pospeška (U5), in se pogovarjajo z (U4) zunanjim EEPROM -om (ki vsebuje nastavitve za delovanje sistema)) in povezuje možni (U6) radijski sprejemnik ter upravlja (GSM) celični modul.

Upoštevajte, da vezje upošteva elemente, ki jih je mogoče namestiti ali ne, saj smo ga zasnovali kot razširljivo razvojno platformo za tiste, ki ste želeli ustvariti lastno aplikacijo, začenši z osnovno programsko opremo. Začnimo z opisom mikrokrmilnika, ki-po ponovnem vklopu-inicializira linije RB1 in RB2 kot vhode, ki so opremljeni z notranjim vlečnim uporom, kar bo potrebno za branje nekaterih normalno odprtih kontaktov, ki so priključeni na IN1 in IN2; diode D2 in D3 ščitijo mikrokrmilnik v primeru, da je na vhodih napačno uporabljena napetost nad napetostjo vira napajanja PIC. IN1 se trenutno uporablja za senzor teže otroškega sedeža, medtem ko je IN2 na voljo za nadaljnje možne kontrole: lahko ga uporabimo na primer za zaznavanje odpiranja in zapiranja vrat prek odčitavanja napetosti na lučkah za vljudnost; glede tega upoštevajte, da pri nekaterih sodobnih avtomobilih stropne luči (v PWM) upravlja razvodna omarica (za zagotovitev postopnega vklopa in izklopa), medtem ko moramo samo prebrati stanje luči, ki so takoj vklopljene in izklopljeno (sicer bo branje nenormalno); po tem bomo morali filtrirati PWM s pomočjo kondenzatorja, nameščenega med vhodom mikrokontrolerja in maso (za diodo). Drug vhod je RB3, še vedno dobavljen z notranjim uporovnim uporom, ki je potreben za branje gumba P1 (ki se uporablja za prisilni vklop mobilnega modula, ki je običajno izklopljen). Med inicializacijo V/I je RB4 nastavljen kot vhod za branje - s pomočjo delilnika napetosti R1 in R2 - zagon tokokroga, ki ga izvede dvojni odklon SW1b; razdelilnik napetosti je potreben, saj mikrokrmilnik prenaša napetost, ki je nižja od vhodne napetosti na priključku za napajanje. Funkcija RB4 je rezervirana za prihodnji razvoj, pojasnjeno je glede na to, da se lahko vezje napaja tako z omrežnim napajanjem prek vtičnice USB kot tudi z litijevo baterijo, ki je priključena na izhod namenskega regulatorja polnjenja.

3. korak: Shema vezja

Ko se SW1 premakne na kontakte, ki so v diagramu vezja označeni s križem, je preostali del vezja izoliran od akumulatorja in se zato izklopi; če je na vhodu vira napajanja (USB) napetost 5 V, bo delovala samo stopnja polnilnika (napaja se prek diode D1, ki jo ščiti pred prevračanjem polarnosti). S premikom SW1 v vklopljen položaj SW1b pripelje vhodno napetost na linijo RB4 in SW1a napaja mikrokrmilnik in še kaj, poleg napetosti na koncih baterije (približno 4 V pri polni napolnjenosti), poleg vklopa povečevalni preklopni pretvornik, označen kot U3, ki ustvarja 5V, ki jih potrebuje preostanek vezja.

Kar zadeva delovanje vezja, ki se napaja prek USB -ja, SWb vhodno napetost pripelje do RB4, kar - z uporabo branja v vdelani programski opremi - omogoča razumevanje, ali je omrežni vir napajanja najden; taka funkcija je uporabna za ustvarjanje alarma proti zatemnitvi. Po drugi strani pa RB4 med delovanjem z baterijo omogoča mikrokontrolerju, da to ve in izvede možne strategije za zmanjšanje porabe energije (na primer z zmanjšanjem intervalov, v katerih je vklopljen mobilni telefon). Linija RB4 je edini način, da mora vdelana programska oprema razumeti, kdaj vezje deluje na baterije, saj če U1 prejema napajanje, tudi če je RB4 pri nič voltov, to pomeni, da vezje deluje na baterije, če pa obstaja drug vir napajanja, deloval bo zahvaljujoč napetosti iz USB -ja. Vrnimo se zdaj k inicializaciji V/I in poglejmo, da so črte RC0, RE1, RE2 in RA7 inicializirane kot vhodi, da so opremljene z zunanjim vlečnim uporom, glede na to, da ga za take linije ne moremo aktivirati interno; potrebni bodo za branje kanalov hibridnega sprejemnika, ki je vseeno pripomoček, rezerviran za prihodnji razvoj. Tak sprejemnik bi se lahko izkazal za uporabnega za domačo uporabo kot daljinski alarm, za tiste, ki so pri gibanju ovirani ali prisiljeni na posteljo; z zaznavanjem variacije na izhodih radia RX bo izvedel telefonski klic in prosil za pomoč ali pa poslal podoben SMS. To je možna aplikacija, obstajajo pa še druge; vseeno ga je treba implementirati v vdelano programsko opremo. RC3, RC4, RB0 in RD4 so črte, ki so bile dodeljene merilniku pospeška U4, natančneje je odklopna plošča, ki temelji na triosnem merilniku pospeška MMA8452 podjetja NXP: RC3 je izhod in je potreben za pošiljanje urnega signala, RC4 je dvosmerni V/I in poganja SDA, druga dva zatiča pa sta vhoda, ki sta rezervirana za odčitavanje prekinitev INT1 in INT2, ki ju ustvari merilnik pospeška, ko pride do določenih dogodkov. Linije RA1, RA2 in RA0 so še vedno vhodi, vendar so bili multipleksirani na A/D pretvorniku in se uporabljajo za branje triosnega merilnika pospeška U5, ki je tudi na odklopni plošči in temelji na modulu merilnika pospeška MMA7361; takšna komponenta je namenjena alternativi U4 (to je tista, ki jo trenutno pričakuje naša vdelana programska oprema) in zagotavlja informacije o pospeških, zaznanih na osi X, Y, Z s pomočjo analognih napetosti, ki prihajajo iz ustreznih linij. V tem primeru je vdelana programska oprema poenostavljena, saj upravljalna rutina MMA8452 ni potrebna (zahteva branje registrov, izvajanje protokola I²C-Bus itd.). Kar zadeva ADC -je, se linija An0 uporablja za odčitavanje napetostne ravni, ki jo napaja litijeva baterija, ki napaja mikrokrmilnik in preostalo vezje (razen radijskega sprejemnika); če vdelana programska oprema to upošteva, omogoča možnost, da se celota izklopi, ko je baterija skoraj prazna ali ko je pod določenim pragom napetosti. Linija RC2 je inicializirana kot izhod in ustvari vrsto digitalnih impulzov, ko mora piezoelektrični brenčalnik BUZ1 oddati opozorilno zvočno opombo, ki jo je označila vdelana programska oprema; druga dva izhoda sta RD6 in RD7, ki jima je bila zaupana naloga prižiganja LED LED LD1 in LD2.

4. korak: Shema vezja tiskanega vezja

Dokončajmo analizo vhodov/izhodov z RD0, RD2, RD3, RC5, da skupaj z RART in TX UART od vmesnika proti celičnemu modulu SIM800C s strani SIMCom; v vezju je slednji nameščen na namensko ploščo, ki jo je treba vstaviti v poseben priključek na tiskanem vezju. Modul izmenjava podatke o poslanih sporočilih (alarmnih) in prejetih (konfiguracijskih) z mikrokrmilnikom prek PIC -jevega UART, kar je potrebno tudi za ukaze za nastavitve mobilnega telefona; ostale vrstice zadevajo nekatere signale stanja: RD2 bere izhod za "signalno" LED, ki jo ponavlja LD4, medtem ko RD3 bere indikator zvonjenja, to je kontakt mobilnega telefona, ki napaja visoko logično raven, ko je sprejet telefonski klic. Linija RD0 omogoča ponastavitev modula, RC5 pa obravnava vklop in izklop; ponastavitev in vklop/izklop izvede vezje na plošči, na katero je nameščena kartica SIM800C.

Plošča, katere shema vezja je prikazana-skupaj z izhodom priključka za vstavljanje-na sliki 1, vsebuje mobilni telefon SIM800C, antenski konektor MMX 90 ° in 2-milimetrski moški 2 × 10 pol-trak, na katerem je napajanje vir, krmilno linijo za vžig (PWR), vse signale in zaporedne komunikacijske linije od in proti modulu GSM, kot je prikazano na sliki 1.

5. korak: Shema vezja tiskanega vezja

Ker so V/I mikrokrmilnika definirani, si lahko ogledamo dva odseka, ki sodelujeta pri napajanju vezja: polnilnik in DC/DC povečevalni pretvornik.

Polnilnik temelji na integriranem vezju MCP73831T (U2) proizvajalca Microchip; kot vhod običajno sprejema 5V (dopustno območje je med 3.75V in 6V), ki prihaja v to vezje iz priključka USB; na izhodu napaja tok, ki je potreben za polnjenje litij-ionskih ali litijevo-polimernih (Li-Po) elementov in napaja do 550 mA. Baterija (ki jo je treba priključiti na kontakte +/- BAT) ima lahko teoretično neomejeno kapaciteto, saj bi se napolnila zelo dolgo, vendar upoštevajte, da je s tokom 550 mA element 550 mAh zaračunano v eni uri; ker smo izbrali 500 mAh celico, jo bomo napolnili v manj kot eni uri. Integrirano vezje deluje v tipični konfiguraciji, pri kateri svetlobno diodo LD3 poganja izhod STAT, ki se pri polnjenju pripelje do nizke logične ravni, medtem ko ostane na visoki logični ravni, ko preneha s polnjenjem; enako pride do visoke impedance (odprto), ko je MCP73831T izklopljen ali ko se izkaže, da na izhod VB ni priključena nobena baterija. VB (pin 3) je izhod, ki se uporablja za litijevo baterijo. Integrirano vezje izvaja polnjenje s konstantnim tokom in napetostjo. Polnilni tok (Ireg) se nastavi z uporom, priključenim na pin 5 (v našem primeru je to R6); njegova vrednost je z uporom povezana z naslednjim razmerjem:

Ireg = 1 000/R

pri katerem je vrednost R izražena v ohmih, če je Iregov tok izražen v A. Na primer, pri 4,7 kohm dobimo omejitev 212 mA, medtem ko je pri R 2,2 kohm tok vreden približno 454 mA. če je pin 5 odprt, se integrirano vezje privede v stanje mirovanja in absorbira le 2 µA (zaustavitev); pin se lahko zato uporabi kot omogočanje. Dopolnimo opis vezja s povečevalnim pretvornikom, ki črpa 5 stabiliziranih voltov iz napetosti akumulatorja; oder temelji na integriranem vezju MCP1640BT-I/CHY, to je sinhronski regulator povečanja. Znotraj njega je generator PWM, ki tranzistor, katerega kolektor občasno zapre valj L1 s tlemi, s pomočjo SW zatiča, ga napolni in mu omogoči, da med pavzami sprosti nakopičeno energijo - s pomočjo zatiča 5 - do filtrirni kondenzatorji C2, C3, C4, C7 in C9. Diodna objemka, ki ščiti notranji tranzistor, je tudi notranja, kar zmanjšuje potrebne zunanje komponente na najmanjšo možno mero: pravzaprav obstajajo filtrirni kondenzatorji med Vout in ozemljitvijo, induktor L1 in uporovni delilnik med Vout in FB, ki obravnava z ponovnim vklopom generatorja PWM preko notranjega ojačevalnika napak, s stabilizacijo izhodne napetosti na želeno vrednost. S spreminjanjem razmerja med R7 in R8 je torej mogoče spremeniti napetost, ki jo napaja pin Vout, vendar to ni v našem interesu.

6. korak: Nastavitve in ukazi za Save My Child

Ko je namestitev končana, boste morali enoto konfigurirati; takšno dejanje se izvede prek SMS-a, zato vstavite delujočo kartico SIM v držalo za kartico modula 7100-FT1308M in upoštevajte ustrezno telefonsko številko. Po tem, prosimo, dajte vse potrebne ukaze prek mobilnega telefona: vsi so prikazani v tabeli 1.

Med prvimi stvarmi je konfiguracija telefonskih številk na seznamu tistih, ki jih bo sistem poklical ali na katera bodo poslana alarmna sporočila SMS, v primeru otroka na otroškem sedežu, ki je bil morda » pozabljeno zapuščeno «. Da bi olajšali postopek, glede na to, da je sistem za to operacijo zaščiten z geslom, je bil zasnovan način enostavne nastavitve: sistem bo ob prvem zagonu shranil prvo telefonsko številko, ki ga pokliče, in meni, da je to prva številka na seznamu. Ta številka bo lahko izvajala spremembe, tudi brez gesel; vseeno lahko ukaze pošlje kateri koli telefon, če ustrezni SMS vsebuje geslo, in čeprav - da bi pospešili nekatere ukaze - smo dovolili, da se lahko pošljejo tisti, ki so poslani s telefonskimi številkami na seznamu, gesla. Kar zadeva ukaze v zvezi z dodajanjem in brisanjem telefonskih številk s seznama, zahteva geslo omogoča, da seznam upravlja samo oseba, ki ima to možnost. Preidimo zdaj na opis ukazov in na ustrezno skladnjo, pri čemer predpostavimo, da vezje sprejema tudi sporočila SMS, ki vsebujejo več kot ukaz; v tem primeru je treba ukaze ločiti od naslednjega z vejico. Prvi ukaz, ki spremeni geslo, je sestavljen iz sporočila SMS, kot je PWDxxxxx; pwd, v katerem mora biti novo geslo (sestavljeno iz petih številk) zapisano na mestu xxxxx, medtem ko pwd označuje trenutno geslo. Privzeto geslo je 12345.

Shranjevanje ene od osmih številk, ki omogočajo pošiljanje konfiguracijskih ukazov, se izvede s pošiljanjem SMS -a, katerega besedilo vsebuje NUMx+nnnnnnnnnnnnn; x, telefonska številka je namesto ns, medtem ko je pwd trenutno geslo. Vse mora biti napisano brez presledkov. Dovoljene so številke, dolge 19 številk, oznaka + pa 00 kot mednarodna klicna predpona na mobilnih telefonih. Na primer, če želite na tretjo mesto dodati telefonsko številko 00398911512, boste morali poslati tak ukaz: NUM3+398911512; pwd. Geslo je potrebno le, ko poskušate telefonsko številko shraniti na mesto, ki ga je že zasedel drug; po drugi strani, če morate dodati številko na prazno mesto, boste morali poslati SMS z naslednjim besedilom: NUMx+nnnnnnnnnnnnn. Brisanje številke se izvede prek SMS -a, ki vsebuje NUMx; pwd besedilo; namesto x boste morali napisati položaj telefonske številke, ki jo želite izbrisati, medtem ko je pwd običajno geslo. Na primer, če želite izbrisati četrto telefonsko številko s seznama shranjenih, je potrebno sporočilo, ki vsebuje številko 4; besedilo pwd. Če želite zahtevati seznam telefonske številke, shranjene v vezju, boste morali poslati SMS, ki vsebuje naslednje besedilo: NUM?; Pwd. Uprava odgovarja na telefonsko številko, s katere prihaja zaslišanje. Ali je mogoče ugotoviti kakovost GSM signala s pošiljanjem QUAL? ukaz; sistem bo odgovoril s SMS -om, ki vsebuje trenutno stanje. Sporočilo bo poslano na telefon, ki je poslal ukaz. Preidimo zdaj na stanje vnosa in konfiguracijska sporočila: LIV? omogoča vedeti stanje vhodov; IN2 lahko deluje tako na napetostni ravni (nastavljena je prek LIV2: b, ki sproži alarm, ko je vhod odprt), kot tudi na različici ena (nastavljena je prek LIV: v). Kar zadeva vhode, je mogoče z ukazom INI1: mm (minute prepovedi gredo na mesto mm) za IN1 in prek INI2: mm za IN2 nastaviti čas zaviranja; zaviranje je potrebno, da se izognemo pošiljanju neprekinjenih opozoril, če vhod - v ravninskem načinu - ostane odprt. Če želite določiti, katere številke na seznamu morajo sprejemati telefonske klice, morate poslati sporočilo VOCxxxxxxxx: ON; pwd z enakimi pravili, ki veljajo za upravljanje telefonskih številk, na katera želite poslati SMS sporočila. Odgovorno sporočilo je zelo podobno: "Številka, ki si je zapomnjena: Posx V+nnnnnnnnnnnn, Posy V+nnnnnnnnnnn." S sporočila SMS je nadomestil V glasu. Tudi v tem primeru obstajata dva različna ukaza za deaktivacijo: SMSxxxxxxxx: OFF; pwd deaktivira pošiljanje sporočil in VOCxxxxxxxx: OFF; pwd onemogoči telefonske klice. Xs predstavljajo položaje številk, ki ne smejo prejeti opozoril o alarmu. Pojasniti moramo nekaj v zvezi z ukazom za nastavitev telefonskih številk za klic ali na katera naj se pošljejo alarmna SMS sporočila: glede na privzete nastavitve vdelane programske opreme in po vsaki popolni ponastavitvi bo sistem preusmeril klice in SMS sporočila na vse shranjene številke. Zato je za izpustitev nekaterih od njih potrebno poslati ukaze za deaktiviranje: SMSxxxxxxxx: OFF; pwd ali VOCxxxxxxxx: OFF; pwd in navesti položaje, ki jih je treba izpustiti. Sistem ob vsakem novem napajanju pošlje SMS na telefonsko številko, ki zaseda prvo mesto na seznamu. Takšno funkcijo lahko onemogočite/omogočite z ukazi AVV0 (deaktiviraj) in AVV1 (aktiviraj); privzeto besedilo je SYSTEM STARTUP. Preidimo zdaj na ukaze, ki omogočajo shranjevanje ali prepisovanje sporočil SMS: skladnja je podobna TINn: xxxxxxxxx, pri čemer je n številka vnosa, na katerega se sporočilo nanaša, medtem ko je xs ustreza besedilnemu sporočilu, ki ne sme presegati dolžine 100 znakov. Bistvena nastavitev je tista, ki zadeva čas opazovanja IN1, ki se izvede z ukazom OSS1: ss, v katerem čas (v razponu od 0 do 59 sekund) gre na mesto ss: v vezju označi, za koliko čas, ko morajo gumbi ostati pritisnjeni od trenutka, ko je bilo ugotovljeno, da se je avto ustavil, in pred sprožitvijo alarma. Zamuda je bistvena, da se izognete lažnemu alarmu, ko se za kratek čas ustavite. S tega vidika vdelana programska oprema, ko se napaja vezje (ko je vklopljena armaturna plošča), počaka čas, ki je dvakrat večji od nastavljenega, da lahko voznik izvede operacije, kot je zapiranje garažnih vrat ali pripenjanje varnostnih pasov itd. Čas opazovanja za IN2 se lahko z istimi postopki določi tudi z ukazom OSS2: ss; trenutno nastavljene ure je mogoče zahtevati tudi prek SMS -a (ukaz OSS?). Dopolnimo ta pregled ukazov s tistim, ki vrne privzete nastavitve: to je RES; pwd. Odgovorno sporočilo je »Ponastavi«. Preostali ukazi so opisani v tabeli 1.

7. korak: Seznam komponent

C1, C8, C10: 1 µF keramični kondenzator (0805)

C2, C6, C7, C9: keramični kondenzator 100 nF (0805)

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

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

R1, R2, R4: 10 kohm (0805)

R3, R12: 1 kohm (0805)

R5: 470 ohm (0805) R6: 3,3 kohm (0805)

R7: 470 kohm (0805) 1%

R8: 150 kohm (0805) 1%

R9 ÷ R11: 470 ohm (0805)

R13 ÷ R16: 10 kohm (0805)

R17: -

U1: PIC18F46K20-I/PT (MF1361)

U2: MCP73831T

U3: MCP1640BT-I/CHY

U4: Prelomna deska trska. 2846-MMA8452

U5: Prelomna deska trska. 7300-MMA7361 (neuporabljeno)

P1: Mikro stikalo 90 °

P2: -

LD1: 3 mm rumena LED

LD2, LD4: 3 mm zelene LED diode

LD5: - LD3: 3 mm rdeča LED

D1 ÷ D3: MBRA140T3G

D4: MMSD4148

DZ1: Zener dioda 2,7 V 500 mW

L1: 4,7 µH 770mA induktor z žico

BUZ1: Zvočni signal brez elektronike

8-smerni razdelilnik ženskih trakov

9-smerni razdelilnik ženskih trakov

6-smerni moški cepilnik trakov

2 mm ženski konektor s premerom 2 mm

Dvosmerni terminal 2,54 korakov (3 kosi)

2-milimetrski 2-smerni priključek JST za PCB

500mA LiPo baterija z 2 mm priključkom JST

S1361 (85 × 51 mm) tiskano vezje

8. korak: Zaključek

Projekt, ki smo ga predlagali tukaj, je odprta platforma; z njim je mogoče ustvariti številne aplikacije, med katerimi so: alarm za preprečevanje pozabljanja otrok v avtu, sistem za oddaljeno oskrbo in alarm za daljinsko upravljanje, ki smo ga omenili prej. Na splošno je to sistem, ki lahko po telefonu ustvari opozorila in obvestila, ko se zgodijo določeni dogodki - ki niso nujno nujni - in zato služijo tudi za namene daljinskega spremljanja.