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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
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Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori

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Dispositivo "Dispositivo universale" (Dispositivo universale) contiene le funzioni di diversi dispositivi che semplificano notevolmente la vita delle persone automatizzando il loro spazio vitale. Poiché il dispositivo sta migliorando rapidamente, ha il proprio bootloader USB, quindi per aggiornare il firmware è sufficiente connettersi Dispositivo universale al computer, attivare la modalità di autoprogrammazione ed eseguire il programma di aggiornamento del firmware sul PC. Allo stesso tempo, non c'è il pericolo di bloccare il dispositivo “per sempre”, come talvolta accade durante l'aggiornamento del firmware dei telefoni cellulari.

1. Breve descrizione delle funzionalità del dispositivo

Dispositivo universale ha le seguenti funzioni:

  • Visualizza l'ora nel formato "hh - mm - ss" (l'ora viene automaticamente sincronizzata con il computer a cui è collegato il dispositivo tramite un'interfaccia USB).
  • 5 sveglie con la possibilità di collegare un allarme esterno più forte (ad esempio un altoparlante). Tutte le impostazioni degli allarmi possono essere salvate nella memoria non volatile integrata, che ha fino a 1000000 di cicli di scrittura/cancellazione.
  • 2 termometri (-55C...+125C) con termostato a 8 canali (i termostati non sono autonomi).
  • Controllo di 8 carichi (lampade, lampadari, pompe, motori elettrici e altri apparecchi elettrici) tramite telecomando (RC) o computer.

Inoltre, il dispositivo si collega a un computer tramite un'interfaccia USB e, oltre alle funzioni sopra descritte, sono disponibili quanto segue:

  • Impostazione allarmi (ora, giorno della settimana, sorgente del segnale, durata della chiamata).
  • Visualizza la temperatura attuale di entrambi i termometri sul monitor. In cui. È possibile visualizzare un grafico delle variazioni di temperatura dall'avvio del programma.
  • Gestione del carico. Impostazione dell'orario di accensione/spegnimento automatico per ciascun canale, controllo della funzione termostato.
  • Allo stesso tempo, utilizzando il Controllo Remoto è possibile controllare le seguenti funzioni:
    • Gestione delle funzionalità di Windows.
    • Controllo del mouse.
    • Tasti virtuali.
    • Controllo del lettore Winamp.
  • Possibilità di abilitare la visualizzazione di un messaggio di grandi dimensioni in cima a tutte le finestre, ad esempio, quando si cambia traccia in Winamp. In questo modo è possibile vedere il brano corrente anche ad una distanza dal monitor superiore a 5 metri.
  • Sono disponibili le opzioni per visualizzare il programma nella barra delle applicazioni (vicino all'orologio) e per caricare automaticamente il programma (insieme all'avvio di Windows).
2. Schema

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 2.1. Schema del dispositivo (clicca per ingrandire)

La base del dispositivo è il microcontrollore ATmega16, funziona a una frequenza di 16 MHz. La sua alimentazione può provenire da una porta USB o da un alimentatore esterno (selezione alimentazione tramite jumper J9).

Il dispositivo ha 2 display: carattere 16x2 e segmento (2 pezzi da 4 segmenti). Il segmento è progettato per visualizzare l'ora e la temperatura. Simbolico - per la comodità di gestire alcune funzioni del dispositivo, ma non è necessario impostarlo affatto.

Il chip IC6 è una ROM AT24C64 progettata per salvare le impostazioni di allarme, gli indirizzi ROM dei sensori di temperatura e alcune altre impostazioni.

TSOP1738 (è meglio installare TSOP1736) - Ricevitore di segnali IR dal telecomando.

USB - connettore per il collegamento del dispositivo a un computer.

BUZZER - un dispositivo di segnalazione per una sveglia. Obbligatorio con generatore integrato.

IR-Led - LED a infrarossi. Nelle impostazioni della sveglia, puoi selezionarla come sveglia. Cosa serve? Se, ad esempio, ci sono più persone nella stanza, ma solo tu hai bisogno di svegliarti la mattina, allora puoi assemblare un semplice ricevitore di segnale IR che vibrerà quando compaiono i raggi infrarossi, e attaccarlo alla tua mano, quindi in la mattina il dispositivo attiverà il trasmettitore IR e il tuo dispositivo vibrerà, svegliandoti.

4 registri a scorrimento 74HC595. Progettato per controllare LED, display a segmenti e carichi.

8 LED (LED1 - LED8) - vedere il loro scopo nelle istruzioni del programma.

ULN2003 è una build Darlington. Il microcircuito è progettato per controllare i carichi, quindi ogni uscita (tranne l'ottava) può essere collegata a un carico fino a 500 mA.

IRFZ44N (ne ho inserito accidentalmente un altro nel diagramma) - un transistor ad effetto di campo, controlla l'ottavo carico.

IC5 è un regolatore lineare a 5V. Consiglio vivamente di sostituirlo con un regolatore di commutazione (ad esempio R-78xx), quindi l'efficienza del dispositivo aumenterà notevolmente.

Scarica lo schema in formato *.sch (Apri tramite EAGLE)

PCB in formato Sprint Layout 5.

Dispositivo universale sul microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Scheda a circuito stampato
Riso. 2.2. PCB

Scarica la scheda in formato *.lay (per vedere il valore del componente, passa il mouse sopra il componente che ti interessa).

Come display a segmenti ho preso KW4-563ASA perché è molto luminoso e costa circa $ 1. E come connettore per il collegamento di un sensore di temperatura esterno: un jack audio.

Ecco cosa è successo:

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Dispositivo finito
Riso. 2.3. Foto del dispositivo

  1. Indicatore di segmento grande. Visualizza alternativamente l'ora e la temperatura (termometro esterno a sinistra, termometro interno a destra).
  2. Indicatori. I due esterni (N°1 e N°8) sono costantemente accesi per facilitare la comprensione di quale indicatore è quale al buio. N°2 - è abilitata la ricezione dei comandi dal telecomando. N. 3: il comando dal telecomando è destinato al computer. Il numero 4 è riservato. N. 5 - lettura dalla ROM. N. 6 - registrazione da ROM. Il numero 7 si accende quando il dispositivo risponde ad una richiesta del PC.
  3. Controllo del contrasto del display LCD dei caratteri.
  4. Segnale di allarme.
  5. Indicatore a cristalli liquidi (LCD).
  6. Pulsanti di controllo del dispositivo.
  7. Connettore per sensore di temperatura esterno DS18B20.
  8. Pulsante di reset. Utilizzato per eseguire il flashing e semplicemente riavviare il dispositivo.
  9.  Sensore di temperatura integrato DS18B20.
  10. Connettore USB per il collegamento a un computer.
  11. LED infrarosso. Nelle impostazioni dell'allarme è possibile selezionarlo come dispositivo di segnalazione.
  12. Ricevitore di segnale dal telecomando.
  13. Indicatore di stato dell'alimentatore esterno.
  14. Jumper per la selezione della fonte di alimentazione. Quando i contatti centrale e sinistro sono chiusi, l'alimentazione proviene dalla porta USB, i contatti centrale e destro provengono da un alimentatore esterno. L'alimentazione può essere di tensione alternata o continua 8-20 V.
  15. Collegamento di un alimentatore esterno.
  16. Collegamento dei carichi. Come puoi vedere in figura, a destra ci sono i contatti per il collegamento di 8 carichi. I quattro pin VCC sono comuni e collegati insieme. I restanti contatti (O1 - O8) sono tasti che accendono/spengono il carico. Se, ad esempio, si desidera collegare un clacson, è necessario collegare “+” a VCC e “-” a una delle uscite (O1-O8).
3. Telecomando

Per molto tempo sono andato a fare la spesa e al bazar per trovare il telecomando più adatto, c'erano diversi telecomandi in diversi negozi, ma un telecomando era in tutti i negozi che ho visitato. Non sarà difficile per te acquistare questo telecomando, poiché è molto comune e il suo costo non supera i 3 dollari. Ecco la sua foto:

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. telecomando
Riso. 3.1. Telecomando

Il telecomando ha 35 pulsanti. Rosso (Pon) attiva/disattiva la modalità di ricezione dei comandi. Se il secondo LED del dispositivo NON è acceso, il dispositivo risponderà solo al pulsante Pon (rosso in basso). Se il secondo LED è acceso, ma il terzo no, i comandi verranno elaborati dal dispositivo. Il pulsante verde attiva/disattiva la modalità di ricezione dei comandi per il computer (all'accensione si accende il terzo LED).

4. Gestione del dispositivo

Questa sottosezione ti spiegherà come controllare il dispositivo (devi assicurarti che il secondo LED sia acceso e il terzo LED NON sia acceso).

Funzioni dei pulsanti del telecomando

Nella modalità di controllo del dispositivo, per il controllo vengono utilizzati 5 pulsanti:

  • BTN_MUTE - disattiva il segnale di allarme.
  • BTN_0 … BTN9 - abilita/disabilita il carico corrispondente.
  • BTN_TXT - Conferma la selezione della voce di menu.
  • BTN_ChUp - Voce di menu successiva.
  • BTN_ChDown - Voce di menu precedente.
  • BTN_VolInc - Voce di menu successiva.
  • BTN_VolDec - La voce di menu precedente.
  • Pon - Disabilita la ricezione dei comandi dal telecomando.
  • Pst: abilita/disabilita la ricezione dei comandi per il computer.
Menu

Il menu del dispositivo è ancora sottosviluppato, ma verrà sviluppato nelle future versioni del firmware. Ora ha solo 2 punti e diversi sottopunti.

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Menù
Riso. 4.1. Menù dispositivo

Nella prima voce di menu (Allarmi) è possibile visualizzare il programma della sveglia (ce ne sono 5 in totale). Se nei sottoparagrafi "Allarme 1" - "Allarme 5" Premere BTN_TXT per attivare o disattivare la sveglia. Nei sottoparagrafi "Tempo di caricamento" и "Risparmia tempo" È possibile salvare o caricare le impostazioni dell'allarme dalla ROM.

Nella seconda voce di menu è possibile formattare il chip ROM. ATTENZIONE: dopo la formattazione, assicurarsi di scollegare il sensore di temperatura esterna e premere il pulsante RESET, dopodiché il dispositivo determinerà l'indirizzo del sensore di temperatura interna e sul display verrà visualizzato il messaggio "Reset Device", premere il pulsante RESET, collegare il sensore di temperatura esterna e premere nuovamente il pulsante RESET.

Inoltre sul dispositivo nell'angolo in basso a sinistra sono presenti 4 pulsanti per spostarsi tra le voci del menu.

5. Comunicazione con un computer. Lavorare con il programma "UD Control". Подключение

"Dispositivo universale" ha la capacità di connettersi a un computer. È stato creato un programma appositamente per lavorare con il dispositivo. "Controllo UD", questo manuale descriverà il funzionamento con la versione 1.0.2.2 del programma. Il programma funziona su Windows Home Edition e sistemi operativi superiori (inclusi Windows 7 e Windows Vista).

Per installare il programma, eseguire il file UDC_Setup.exe e specificare la cartella (per impostazione predefinita C:\Programmi\Universal Device\UD Control). Successivamente, collega il dispositivo al PC, Windows troverà il nuovo hardware e chiederà i driver, specifica la cartella con il driver (c:\Programmi\Universal Device\UD Control\windows-driver\). Dopo aver installato correttamente il driver, eseguire il programma "Controllo UD" dal desktop. Se nell'angolo in basso a sinistra del programma c'è scritto "Dispositivo non connesso", controlla l'affidabilità del collegamento del cavo USB e la corretta installazione dei driver; è inoltre consigliabile riavviare il PC.

Controllo UD

Programma Controllo UD creato dall'autore di questo progetto (cioè io). Per comodità, ha diverse schede per navigare rapidamente. Le impostazioni del programma sono memorizzate nel registro di sistema.

Quando si esegue il programma per la prima volta, potrebbe essere visualizzato un avviso di errore, basta fare clic su OK e riavviare il programma.

Questo articolo descriverà come lavorare con la versione 1.0.2.2 del programma.

Impostazioni

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 5.1. Scheda Impostazioni

Frequenza di polling. Il ritardo con cui il programma interroga il dispositivo. Il valore consigliato è 50 ms.

Mostra un messaggio grande. Quando si cambia traccia in Winamp o si seleziona un programma controllato, sul monitor appare un grande messaggio su due righe.

Aggiorna il firmware del dispositivo. Firmware del dispositivo, se all'avvio del programma viene visualizzato un messaggio sull'incompatibilità della versione corrente del programma con la versione corrente del firmware, fare clic su questo pulsante e seguire le ulteriori istruzioni del programma. Pertanto, il firmware del dispositivo verrà aggiornato all'ultimo firmware supportato dalla versione corrente del programma.

Le funzioni che si trovano nel terzo frame, credo, siano chiare a tutti.

Sveglia

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 5.2. Scheda allarmi

Tempi. La durata del segnale di chiamata.

ripetizione. La durata del segnale e della pausa.

Fonte. È possibile selezionare il cicalino integrato, il LED IR o una qualsiasi delle otto uscite a cui è collegato l'allarme come dispositivo di segnalazione.

Impostare i parametri dell'allarme, quindi fare clic su "Registra" e il programma delle chiamate verrà trasferito al dispositivo; se si seleziona la casella accanto a "Scrivi su ROM", il programma verrà salvato nella ROM (memoria non volatile) del dispositivo .

temperatura

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 5.3. Scheda temperatura

In questa scheda puoi vedere la temperatura di entrambi i sensori di temperatura, a sinistra - esterno, a destra - interno. Di seguito è riportato un grafico della temperatura. Ogni minuto il grafico viene aggiornato e il numero sottostante aumenta di 1.

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remotoDispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto

Se si sposta il cursore sul contrassegno della temperatura, verrà visualizzata una finestra in cui è visualizzata l'ora e la data di avvio del programma, la temperatura minima e massima sul sensore di temperatura selezionato e l'ora e la data in cui è stato registrato.

I nomi dei sensori (quelli attualmente Interno ed Esterno) possono essere modificati. Per fare ciò, fare clic sul segno della temperatura, verrà visualizzata una finestra con un modulo di input, inserire un nuovo nome e fare clic su OK.

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto

Gestione del carico

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 5.3. Scheda Carichi

I carichi possono essere controllati non solo tramite il telecomando, ma anche tramite un computer (se collegati a un computer, i carichi possono essere controllati anche dal telecomando).

Nella parte superiore sono presenti i pulsanti per il controllo dei carichi; se accanto al pulsante è presente un contrassegno verde l'uscita è attiva, un contrassegno rosso è inattiva. Per accendere/spegnere il carico è sufficiente premere il pulsante corrispondente. È possibile rinominare il pulsante di ciascun carico; per fare ciò cliccare sul pulsante corrispondente, tenendo prima premuto il tasto “Shift” di sinistra, apparirà la stessa finestra di quando si rinomina il contrassegno della temperatura.

Gestione automatica del carico

Il programma per PC è in grado di gestire i carichi in modo autonomo, cioè in modalità automatica. Per ogni carico è possibile impostare il proprio metodo di controllo; il programma dispone di 4 algoritmi:

  • Manualmente: controllo normale con il telecomando o i pulsanti di programma.
  • Per tempo - gestione del carico in base ai valori temporali specificati dall'utente.
  • Per temperatura interna: controllo del carico in base ai valori di temperatura del sensore di temperatura interno specificati dall'utente.
  • Per temperatura Esterna: controllo dei carichi in base ai valori di temperatura del sensore di temperatura interno specificati dall'utente.

È inoltre necessario impostare la condizione di controllo; il programma ha sei condizioni:

  1. Entro Valore 1 e Valore 2 - Il carico viene acceso quando la temperatura o l'ora corrente è compresa tra il Valore 1 e il Valore 2. Con il metodo temporaneo, può essere utilizzato, ad esempio, quando è necessario accendere un apparecchio elettrico ad un determinato tempo e poi spegnerlo. Ad esempio, Valore 1 = 7:30:00, Valore 2 = 7:35:00, un bollitore elettrico viene utilizzato come carico, in questo caso si accenderà da solo, scalderà l'acqua e si spegnerà mentre sei fermo dormire.
  2. Oltre il Valore 1 e il Valore 2 - Similmente al primo caso, solo il carico viene acceso al di fuori del Valore 1 e del Valore 2.
  3. Superiore al valore 1.
  4. Inferiore al valore 1.
  5. Abilita sopra il valore 1, disabilita sotto il valore 2.
  6. Accendi sotto i Valori 1, spegni sopra i Valori 2 - Se disponi di una stufa elettrica che non dispone della funzione termostato, puoi aggiungervi questa funzione utilizzando dispositivo universale. Collegare questo riscaldatore come uno dei carichi. Selezionare il metodo di controllo “Per temperatura interna”, Valore 1 = 25, Valore 2 = 30. E fare clic su “Salva”. Ora, quando la temperatura nella stanza scende sotto i 25°C, il riscaldatore si accenderà e riscalderà la temperatura nella stanza a 30°C, dopodiché il riscaldatore si spegnerà. E tutto questo avviene automaticamente, senza la tua partecipazione, devi solo impostare l'algoritmo desiderato e Dispositivo universale abbi cura di te!

Attenzione! Per controllare un carico più potente di 500 mA, è necessario assemblare una chiave su un triac, un tiristore o un relè elettromagnetico.

Ecco lo schema del relè:

Dispositivo universale sul microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. ChiaveDispositivo universale sul microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Scheda a circuito stampato

PCB per relè 943-1C-xD in *.lay

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto. Scheda con due relè
Riso. 5.4. Scheda con due relè

Telecomando (RC)

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto
Riso. 5.5. Scheda "Remoto".

È possibile controllare molte funzioni del computer utilizzando il telecomando. A destra c'è l'elenco dei comandi accettati, subito sotto c'è l'ultimo comando accettato, anche se non è destinato a un computer!
Il telecomando può controllare le seguenti funzioni:

  • Comandi di MS Windows: accendi, spegni, apri CD-ROM, ecc.
  • Mouse manipolatore: sposta il cursore, premi i pulsanti. Puoi scegliere la velocità di movimento e l'accelerazione. Per comodità è possibile simulare un doppio clic del pulsante del mouse.
  • Tastiera: premere i tasti della tastiera utilizzando il joystick.
  • Winamp - Gestione del giocatore più popolare.

E un'altra caratteristica molto bella. Controllo UD - visualizzazione di un messaggio di grandi dimensioni.
Per ogni articolo è presente una targa in cui è necessario impostare i valori dei pulsanti.
Per selezionare cosa controlleremo dal telecomando è necessario premere il pulsante BTN_MENU sul telecomando. Dopodiché sullo schermo apparirà un messaggio di grandi dimensioni:

Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto

Successivamente, è necessario premere il pulsante numerico sul telecomando per selezionare l'applicazione:

  1. Windows

  2. Topo

  3. tastiera

  4. Winamp

Dopodiché apparirà lo stesso messaggio, solo che nella riga inferiore ci sarà “Winamp selezionato”.
Ora, quando fai clic sul pulsante di apertura di Winamp, Winamp si aprirà. Se si preme un pulsante del telecomando che invia il comando Play secondo la tabella del programma, appare un messaggio grande e, se non rientra nello spazio ad esso assegnato, scorre (come una linea strisciante):
Dispositivo universale su microcontrollore: orologio, termometro, termostato, sveglia, sistema di controllo remoto

Il messaggio sta scorrendo

Scarica il file con l'archivio di installazione UD Control 1.0.2.2.

Scarica l'archivio con la guida per lavorare con il dispositivo in *.chm.

Completamento

Supporterò il progetto, quindi il programma UD Control e, di conseguenza, il firmware del dispositivo migliorerà, tutti gli aggiornamenti saranno disponibili sul sito Web unidev.ho.ua/.

Per un microcontrollore flash (in futuro, il dispositivo, come accennato in precedenza, può essere flashato direttamente dal programma), nonché per tutte le domande relative al dispositivo (incluso l'acquisto di un dispositivo finito), contattare l'e-mail: univdevice {cane} ya.ru (sostituisci "{cane}" con @) .

Attenzione! L'autore del progetto accetta ordini per lo sviluppo di dispositivi su microcontrollori, per domande sullo sviluppo, contattare devices2000 {dog} ya.ru.

Autore: Brazhnikov Mikhail; Pubblicazione: cxem.net

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