Система охранной сигнализации гаража.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………….5
1 Поиск прототипа….…...……………………………………………………….6
1.1 Прототип охранной сигнализации……………….………………………6
1.2 Принципы построения пожарной сигнализации………………………..9
1.3 Вывод о совмещении прототипов……………………………………….12
2 Уточнение технического задания……………………………………….........13
3 Разработка функциональной спецификации………………………………...14
3.1 Входы………………………………………………………………………14
3.2 Выходы…………………………………………………………………….14
3.3 Функции…………………………………………………………………...14
4 Разработка структурной схемы……………………………………………….15
5 Выбор элементной базы……………………………………………………….17
5.1 Выбор микроконтроллера………………………………………………...17
5.2 Выбор датчиков вибрации………………………………………………..19
5.3 Выбор датчика дыма……………………………………………………...21
5.4 Выбор сирены……………………………………………………………..23
5.5 Реализация датчиков открытия…………………………………………..24
5.6 Реализация включения/отключения сигнализации……………………..24
5.7 Выбор аккумулятора……………………………………………………...24
5.8 Выбор преобразователя напряжения DC/DC……………………………25
5.9 Выбор светодиода…………………………………………………………25
6 Разработка принципиальной электрической схемы…………………………27
7 Разработка алгоритма………………………………………………………….28
7.1 Разработка алгоритма программы…………………………………….…28
7.2 Структурная схема алгоритма…………………………………………....29
8 Построение программы……………………………………………………..…30
Заключение…………………………………………………………………….…31
Список использованных источников…………………………………………...32
Приложение А - Принципиальная электрическая схе-ма……………………....33
Приложение Б – Код программы комментариями……………………………35

Для включения в разрабатываемую электрическую схему микроконтроллера дополнительных элементов согласования не требуется, необходимо только реализовать резонаторный контур микроконтроллера для задания тактовой частоты. Тактовую частоту МК выбираем равную 10 кГц, для этого, в соответствии с рекомендациями производителя МК, используем элементы контура из технического описания микроконтроллера (рис. 10) соответствующих номиналов (С1 = 0.12 пФ, С2 = 5 мкФ, XTAL 10 кГц, Rs = 0.4 кОм.
Рисунок 10. Колебательный контур МК
Разработка сопряжений узлов
На данном этапе необходимо обеспечить использование наиболее рациональных средств сопряжения узлов устройства, исходя не только из соображений электрической или сигнальной пропускной способности и совместимости, а также и с точки зрения надежности и стойкости сопряжений к внешним воздействиям, которые могут быть как случайного или непреднамеренного характера, так и целенаправленными противоправными действиями потенциальных злоумышленников.
Наибольшую ответственность при разработке и монтаже необходимо уделить цепям резервного питания и сопряжения с устройствами подачи сигналов тревоги, поскольку они должны быть приведены в действие и функционировать при любых сценариях развития событий.
Для связи датчиков и измерительных преобразователей необходимо использовать многожильный (до 8) кабель с экранированием, предназначенный для передачи слаботочных сигналов. Учитывая габариты охраняемого объекта, максимальная длина линии связи составит порядка 30- 40 метров, поэтому целесообразно обеспечить минимальные потери при передаче сигнала, что будет выполнено при использовании кабеля с медными жилами. Выбираем кабель UTP 4х2х0.5 5е-С2 Nexans.
Подключение пожарных извещателей, в соответствии с требованиями производителя и соображениями здравого смысла, необходимо производить посредством использования специальных негорючих кабелей, поскольку это обеспечит передачу сигнала о пожаре в микропроцессорный блок в случае начала распространения пожара в зоне прокладки кабелей. Выбираем кабель KLOTZ SCFR6040 10-жильный медный экранированный с сечением жил 0.12 мм.
Для электропитания и подключения средств подачи тревожного сигнала, ввиду более значительных токов и меньшего количества требуемых жил, предполагается использование кабеля типа ШВВП 2х0.5 мм.
Для обеспечения работоспособности устройства прокладку кабелей целесообразно проводить скрытно, наиболее рациональным вариантом прокладки представляется прокладка над подвесным потолком и за декоративными панелями стен. В местах, где скрытая прокладка невозможна, необходимо предусмотреть защиту кабеля, проложив его в стальной трубе диаметром 10- 15 мм с последующей окраской в цвет интерьера объекта.
Также необходимо обеспечить особый способ включения сирены, световой сигнализации и блока передачи сигнала в цепь системы, при котором включение светозвуковой сигнализации и передача сигнала тревоги производятся не путем подачи соответствующей команды от микропроцессорного модуля, а соответствующим отключением сигнала об отсутствии тревоги, поскольку данный вариант включения позволит обеспечить разрабатываемой системе дополнительную функцию самоконтроля и повысит стойкость системы в целом против умышленного повреждения линий связи или блоков.
Реализация данной опции с электротехнической точки зрения несложна и обеспечивается использованием на входе устройств подачи сигналов дополнительных реле, замыкающих сигнальные входы узлов при прерывании подачи сигнала об отсутствии тревоги. Дополнительно необходимо использовать реле времени для обеспечения отключения светозвуковой сигнализации и передачи сигнала тревоги при возобновлении данного сигнала.
Наилучший вариант реализации данной функции самоконтроля системы предполагает наличие встроенных аккумуляторных баратеей в сирене, световом индикаторе и блоке передачи сигнала тревоги, поскольку в таком случае защитные функции разрабатываемой системы будут реализованы даже в случае полного нарушения целостности системы. Также необходимо параллельно линии подачи сигнала об отсутствии тревоги предусмотреть выключатель, позволяющий произвести аварийное отключение устройств светозвуковой сигнализации и блока передачи информации. Реализацию данной опции рационально произвести путем выбора соответствующих моделей сигнализирующих блоков, имеющих аварийный выключатель в виде ключевого цилиндра, размыкающего цепь питания и встроенного аккумулятора при использовании специального ключа, входящего в комплект поставки устройства.
Для согласования измерительных преобразователей с микропроцессором будем использовать регистры, управление измерительными преобразователями, регистрами и загрузкой портов процессора реализуем на счетчиках- делителях. После каждого датчика устанавливаем 8- разрядный универсальный регистр ИР8, который будет использоваться в режиме последовательной загрузки и параллельного выхода. Для управления каждым регистром необходимо 18 тактов опорной частоты («сброс»- «загрузка- сдвиг» (по 8 раз, для каждого разряда) – «выгрузка»), что легко реализуется на счетчиках- делителях ИЕ17 с использованием дополнительных логических элементов для синхронизации четырех измерительных преобразователей. Управление загрузкой параллельного порта Р1 будем производить через параллельный порт Р2, подавая на него сигналы сброса счетчиков, разрешения загрузки и опорной частоты с помощью дополнительного делителя.
Написание программы
Программа для микропроцессорного модуля, написанная на языке Ассемблер, приведена в приложении 2.
Заключение
В процессе выполнения работы была разработана автономная, функциональная, устойчивая к температурным условиям и простая в изготовлении система охранной сигнализации с микропроцессорным управлением. Для ее создания проводился поиск и анализ прототипов, на основании которого была разработана уточненная функциональная схема устройства. В процессе выбора элементной базы были определены используемые элементы и способ их включения в принципиальную электрическую схему, в процессе разработки схемы выбран оптимальный вариант архитектуры устройства и определены номиналы и расположение вспомогательных элементов, а в процессе построения программы был определен алгоритм работы устройства и его реализация для выбранного в качестве управления микроконтроллера.
Список использованных источников
Абдулаев Д.А., Арипов М.Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. М., Радио и связь, 1985
Арипов М.Н. Захаров Г.П. Малиновский С.Т. Цифровые устройства и микропроцессоры. М., Радио и связь,1988
Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб., Наука и Техника, 2005
Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1990
Боккер П. Передача данных. М., Связь. 1980
Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства. М., Высшая школа, 2004
Воронов А.А. Теория автоматического управления. М., Высш. шк.,1986
Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Наука, 1986
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М., Энергоиздат, 1987
Гушенский Я.И. Определение экономической эффективности от внедрения систем автоматизации. М., Высшая школа, 1986
Емельянов Г.А., Шварцман В.О. Передача дискретной информации. М., Радио и связь, 1982
Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М., Радио и связь, 1988
Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. М., Инфра- М, 2002
Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. М., Энергоатомиздат, 1989
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., Высшая школа, 1990
Кунаев Д.А., Платов В.П. Средства автоматической защиты электроустановок. М., Энергия, 1988
Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М., Радио и связь, 1990
Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений. М., Радио и связь, 1990
21