Universalgerät auf einem Mikrocontroller: Uhr, Thermometer, Thermostat, Wecker, Fernbedienungssystem. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller

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Gerät "Universalgerät" (Universalgerät) enthält die Funktionen mehrerer Geräte, die das Leben der Menschen durch die Automatisierung ihres Wohnraums erheblich erleichtern. Da sich das Gerät schnell verbessert, verfügt es über einen eigenen USB-Bootloader. Um die Firmware zu aktualisieren, müssen Sie also nur eine Verbindung herstellen Universelles Gerät Schließen Sie das Gerät an den Computer an, schalten Sie den Selbstprogrammierungsmodus ein und führen Sie das Firmware-Aktualisierungsprogramm auf dem PC aus. Gleichzeitig besteht keine Gefahr, dass das Gerät „für immer“ blockiert wird, wie es manchmal bei der Aktualisierung der Firmware von Mobiltelefonen der Fall ist.

1. Kurze Beschreibung der Gerätefunktionen

Universelles Gerät hat folgende Funktionen:

• Zeigt die Uhrzeit im Format „hh – mm – ss“ an (die Uhrzeit wird automatisch mit dem Computer synchronisiert, an den das Gerät über eine USB-Schnittstelle angeschlossen ist).
• 5 Wecker mit der Möglichkeit, einen externen, lauteren Alarm (z. B. einen Lautsprecher) anzuschließen. Alle Alarmeinstellungen können im integrierten nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, der über bis zu 1000000 Schreib-/Löschzyklen verfügt.
• 2 Thermometer (-55C ... +125C) mit 8-Kanal-Thermostat (Thermostate sind nicht autonom).
• Steuerung von 8 Lasten (Lampen, Kronleuchter, Pumpen, Elektromotoren und andere Elektrogeräte) über eine Fernbedienung (RC) oder einen Computer.

Außerdem wird das Gerät über eine USB-Schnittstelle mit einem Computer verbunden und zusätzlich zu den oben beschriebenen Funktionen stehen folgende zur Verfügung:

• Alarme einstellen (Uhrzeit, Wochentag, Signalquelle, Anrufdauer).
• Zeigt die aktuelle Temperatur beider Thermometer auf dem Monitor an. Dabei. Sie können eine Grafik der Temperaturänderungen seit dem Start des Programms anzeigen.
• Lastmanagement. Einstellen der automatischen Ein-/Ausschaltzeit für jeden Kanal, Steuern der Thermostatfunktion.
• Gleichzeitig können Sie mit der Fernbedienung folgende Funktionen steuern:
  • Windows-Funktionsverwaltung.
  • Maussteuerung.
  • Virtuelle Tastenanschläge.
  • Winamp-Player-Steuerung.
• Möglichkeit, die Anzeige einer großen Meldung über allen Fenstern zu aktivieren, beispielsweise beim Wechseln eines Titels in Winamp. So können Sie den aktuellen Titel auch in einer Entfernung vom Monitor von mehr als 5 Metern sehen.
• Es stehen Optionen zur Verfügung, um das Programm in der Taskleiste (in der Nähe der Uhr) anzuzeigen und das Programm automatisch zu laden (zusammen mit dem Windows-Start).

Reis. 2.1. Gerätediagramm (zum Vergrößern anklicken)

Die Basis des Geräts ist der Mikrocontroller ATmega16, er arbeitet mit einer Frequenz von 16 MHz. Seine Stromversorgung kann über einen USB-Anschluss oder eine externe Stromversorgung erfolgen (Stromauswahl durch Jumper J9).

Das Gerät verfügt über 2 Displays: Zeichen 16x2 und Segment (2 Stück mit 4 Segmenten). Segment dient zur Anzeige von Zeit und Temperatur. Symbolisch - für die bequeme Verwaltung einiger Gerätefunktionen, aber es ist überhaupt nicht erforderlich, sie einzustellen.

Chip IC6 ist ein ROM AT24C64 zum Speichern von Alarmeinstellungen, ROM-Adressen von Temperatursensoren und einigen anderen Einstellungen.

TSOP1738 (es ist besser, TSOP1736 zu installieren) - IR-Signalempfänger von der Fernbedienung.

USB - Anschluss zum Anschließen des Geräts an einen Computer.

SUMMER - ein Signalgerät für einen Wecker. Obligatorisch bei eingebautem Generator.

IR-Led - Infrarot-LED. In den Alarmeinstellungen können Sie ihn als Alarm auswählen. Wofür ist das? Wenn sich beispielsweise mehrere Personen im Raum befinden, aber nur Sie morgens aufwachen müssen, können Sie einen einfachen IR-Signalempfänger zusammenbauen, der vibriert, wenn Infrarotstrahlen erscheinen, und ihn an Ihrer Hand befestigen und dann hinein Am Morgen aktiviert das Gerät den IR-Sender und Ihr Gerät vibriert und weckt Sie auf.

4 Schieberegister 74HC595. Zur Steuerung von LEDs, Segmentanzeige und Lasten ausgelegt.

8 LEDs (LED1 - LED8) - deren Zweck finden Sie in der Anleitung des Programms.

ULN2003 ist ein Darlington-Build. Die Mikroschaltung ist für die Steuerung von Lasten ausgelegt, sodass jeder Ausgang (außer dem achten) an eine Last von bis zu 500 mA angeschlossen werden kann.

IRFZ44N (ich habe versehentlich einen anderen in das Diagramm eingefügt) - ein Feldeffekttransistor, der die achte Last steuert.

IC5 ist ein 5-V-Linearregler. Ich empfehle dringend, ihn durch einen Schaltregler (z. B. R-78xx) zu ersetzen, dann erhöht sich die Effizienz des Geräts erheblich.

Download-Schema im *.sch-Format (Open via EAGLE)

Leiterplatte im Format Sprint Layout 5.

Reis. 2.2. Leiterplatte

Board im *.lay-Format herunterladen (um den Wert der Komponente zu sehen, bewegen Sie den Mauszeiger über die Komponente, die Sie interessiert).

Als Segmentanzeige habe ich KW4-563ASA genommen, da es sehr hell ist und ca. 1€ kostet. Und als Anschluss zum Anschließen eines externen Temperatursensors - einer Audiobuchse.

Hier ist, was passiert:

Reis. 2.3. Gerätefoto

1. Großer Segmentindikator. Es zeigt abwechselnd Zeit und Temperatur an (Außenthermometer links, Innenthermometer rechts).
2. Indikatoren. Die beiden äußeren (Nr. 1 und Nr. 8) leuchten ständig, um im Dunkeln besser erkennen zu können, welcher Indikator welcher ist. Nr. 2 - Der Empfang von Befehlen von der Fernbedienung ist aktiviert. Nr. 3 – Der Befehl von der Fernbedienung ist für den Computer bestimmt. Nr. 4 ist reserviert. Nr. 5 – Lesen aus dem ROM. Nr. 6 – Aufnahme vom ROM. Nr. 7 leuchtet, wenn das Gerät auf eine Anfrage vom PC antwortet.
3. Steuerung des LCD-Kontrasts für Zeichen.
4. Alarmsignal.
5. Flüssigkristallanzeige (LCD).
6. Tasten zur Gerätesteuerung.
7. Anschluss für externen Temperatursensor DS18B20.
8. Reset-Knopf. Wird zum Flashen und einfachen Neustarten des Geräts verwendet.
9.  Eingebauter Temperatursensor DS18B20.
10. USB-Anschluss zum Anschließen an einen Computer.
11. Infrarot-LED. In den Alarmeinstellungen können Sie es als Signalgeber auswählen.
12. Signalempfänger von der Fernbedienung.
13. Zustandsanzeige der externen Stromversorgung.
14. Jumper zur Auswahl der Stromquelle. Wenn der mittlere und der linke Kontakt geschlossen sind, erfolgt die Stromversorgung über den USB-Anschluss, der mittlere und der rechte Kontakt über eine externe Stromversorgung. Die Spannungsversorgung kann mit Wechsel- oder Gleichspannung 8-20 V erfolgen.
15. Anschließen einer externen Stromversorgung.
16. Lasten anschließen. Wie Sie in der Abbildung sehen können, befinden sich rechts Kontakte zum Anschluss von 8 Lasten. Die vier VCC-Pins sind gemeinsam und miteinander verbunden. Die übrigen Kontakte (O1 – O8) sind Tasten zum Ein-/Ausschalten der Last. Wenn Sie beispielsweise eine Hupe anschließen möchten, muss „+“ an VCC und „-“ an einen der Ausgänge (O1-O8) angeschlossen werden.

Sehr lange bin ich einkaufen gegangen und auf dem Basar um die passendste Fernbedienung zu finden, es gab verschiedene Fernbedienungen in verschiedenen Geschäften, aber eine Fernbedienung war in allen Geschäften, die ich besuchte. Es wird Ihnen nicht schwer fallen, diese Fernbedienung zu kaufen, da sie sehr verbreitet ist und nicht mehr als 3 US-Dollar kostet. Hier sein Foto:

Reis. 3.1. Fernbedienung

Die Fernbedienung verfügt über 35 Tasten. Rot (Pon) schaltet den Befehlsempfangsmodus ein/aus. Wenn die zweite LED am Gerät NICHT leuchtet, reagiert das Gerät nur auf die Pon-Taste (rot unten). Wenn die zweite LED leuchtet, die dritte jedoch nicht, werden die Befehle vom Gerät verarbeitet. Die grüne Taste schaltet den Modus zum Empfangen von Befehlen für den Computer ein/aus (beim Einschalten leuchtet die dritte LED auf).

4. Geräteverwaltung

In diesem Unterabschnitt erfahren Sie, wie Sie das Gerät steuern (Sie müssen sicherstellen, dass die zweite LED leuchtet und die dritte LED NICHT leuchtet).

Funktionen der Fernbedienungstasten

Im Gerätesteuerungsmodus werden 5 Tasten zur Steuerung verwendet:

• BTN_MUTE - schaltet das Alarmsignal aus.
• BTN_0 … BTN9 - Aktivieren/Deaktivieren der entsprechenden Last.
• BTN_TXT - Menüelementauswahl bestätigen.
• BTN_ChUp - Nächster Menüpunkt.
• BTN_ChDown - Vorheriger Menüpunkt.
• BTN_VolInc - Nächster Menüpunkt.
• BTN_VolDec - Der vorherige Menüpunkt.
• Pon - Deaktiviert den Empfang von Befehlen von der Fernbedienung.
• Pst – Empfang von Befehlen für den Computer aktivieren/deaktivieren.

Das Gerätemenü ist noch unterentwickelt, wird aber in zukünftigen Firmware-Versionen weiterentwickelt. Jetzt hat es nur noch 2 Punkte und mehrere Unterpunkte.

Reis. 4.1. Gerätemenü

Im ersten Menüpunkt (Alarme) können Sie den Weckerplan einsehen (insgesamt sind es 5). Wenn in den Unterabsätzen „Wecker 1" - "Wecker 5" Drücken Sie BTN_TXT, um den Alarm ein- oder auszuschalten. In Unterabsätzen "Ladezeit" и "Zeit sparen" Sie können Alarmeinstellungen aus dem ROM speichern oder laden.

Im zweiten Menüpunkt können Sie den ROM-Chip formatieren. ACHTUNG: Trennen Sie nach der Formatierung unbedingt den externen Temperatursensor und drücken Sie die RESET-Taste. Anschließend ermittelt das Gerät die Adresse des internen Temperatursensors und auf dem Display erscheint die Meldung „Gerät zurücksetzen“. Drücken Sie die RESET-Taste. Schließen Sie den externen Temperatursensor an und drücken Sie erneut die RESET-Taste.

Außerdem befinden sich am Gerät in der unteren linken Ecke 4 Tasten zum Navigieren durch Menüpunkte.

5. Kommunikation mit einem Computer. Arbeiten mit dem Programm „UD Control“. Verbindung

"Universalgerät" hat die Möglichkeit, eine Verbindung zu einem Computer herzustellen. Speziell für die Arbeit mit dem Gerät wurde ein Programm erstellt. "UD-Kontrolle"In diesem Handbuch wird die Arbeit mit der Programmversion 1.0.2.2 beschrieben. Das Programm läuft auf Windows Home Edition und höheren Betriebssystemen (einschließlich Windows 7 und Windows Vista).

Um das Programm zu installieren, führen Sie die Datei UDC_Setup.exe aus und geben Sie den Ordner an (standardmäßig C:\Programme\Universal Device\UD Control). Danach verbinden Sie das Gerät mit dem PC, Windows findet neue Hardware und fragt nach Treibern, geben Sie den Ordner mit dem Treiber an (c:\Programme\Universal Device\UD Control\windows-driver\). Führen Sie nach erfolgreicher Treiberinstallation das Programm aus "UD-Kontrolle" vom Desktop aus. Wenn in der unteren linken Ecke des Programms „Gerät nicht verbunden“ angezeigt wird, überprüfen Sie die Zuverlässigkeit der USB-Kabelverbindung und die korrekte Installation der Treiber. Außerdem empfiehlt es sich, den PC neu zu starten.

UD-Steuerung

Programm UD-Steuerung erstellt vom Autor dieses Projekts (also von mir). Der Einfachheit halber verfügt es über mehrere Registerkarten zum schnellen Navigieren. Die Programmeinstellungen werden in der Systemregistrierung gespeichert.

Wenn Sie das Programm zum ersten Mal ausführen, wird möglicherweise eine Fehlermeldung angezeigt. Klicken Sie einfach auf OK und starten Sie das Programm neu.

In diesem Artikel wird die Arbeit mit der Programmversion 1.0.2.2 beschrieben.

Einstellungen

Reis. 5.1. Registerkarte Einstellungen

Abfragehäufigkeit. Die Verzögerung, mit der das Programm das Gerät abfragt. Der empfohlene Wert beträgt 50 ms.

Große Botschaft zeigen. Beim Wechseln der Titel in Winamp oder beim Auswählen eines gesteuerten Programms erscheint eine große Meldung mit zwei Zeilen auf dem Monitor.

Geräte-Firmware aktualisieren. Geräte-Firmware: Wenn beim Starten des Programms eine Meldung über die Inkompatibilität der aktuellen Programmversion mit der aktuellen Firmware-Version erscheint, klicken Sie auf diese Schaltfläche und folgen Sie den weiteren Anweisungen des Programms. Dadurch wird die Geräte-Firmware auf die neueste Firmware aktualisiert, die von der aktuellen Version des Programms unterstützt wird.

Die Funktionen, die sich im dritten Frame befinden, sind, denke ich, jedem klar.

Wecker

Reis. 5.2. Registerkarte Alarm

Zeitliche Koordinierung. Die Dauer des Rufsignals.

Wiederholung. Signal- und Pausenlänge.

Quelle. Sie können den eingebauten Summer, die IR-LED oder einen der acht Ausgänge, an die der Alarm angeschlossen ist, als Signalgerät auswählen.

Legen Sie die Alarmparameter fest, klicken Sie dann auf „Aufzeichnen“ und der Anrufplan wird auf das Gerät übertragen. Wenn Sie das Kontrollkästchen neben „In ROM schreiben“ aktivieren, wird der Zeitplan im ROM (nichtflüchtiger Speicher) des Geräts gespeichert .

Temperatur

Reis. 5.3. Registerkarte Temperatur

Auf dieser Registerkarte sehen Sie die Temperatur beider Temperatursensoren, links – extern, rechts – intern. Unten finden Sie ein Temperaturdiagramm. Jede Minute wird die Grafik aktualisiert und die Zahl unten erhöht sich um 1.

Wenn Sie den Cursor auf die Temperaturmarkierung bewegen, erscheint ein Fenster, in dem die Uhrzeit und das Datum des Programmstarts, die minimale und maximale Temperatur am ausgewählten Temperatursensor sowie die Uhrzeit + das Datum der Aufzeichnung angezeigt werden.

Die Namen der Sensoren (derzeit „Innen“ und „Außen“) können geändert werden. Klicken Sie dazu auf die Temperaturmarkierung, es öffnet sich ein Fenster mit einem Eingabeformular, geben Sie dort einen neuen Namen ein und klicken Sie auf OK.

Lastmanagement

Reis. 5.3. Registerkarte Lasten

Lasten können nicht nur über die Fernbedienung, sondern auch über einen Computer gesteuert werden (bei Anschluss an einen Computer können Lasten auch über die Fernbedienung gesteuert werden).

Oben befinden sich Schaltflächen zur Steuerung der Lasten; befindet sich neben der Schaltfläche eine grüne Markierung, ist der Ausgang aktiv, eine rote Markierung ist inaktiv. Um die Last ein-/auszuschalten, müssen Sie lediglich die entsprechende Taste drücken. Der Button für jede Last kann umbenannt werden, dazu klickt man auf den entsprechenden Button, hält zunächst die linke „Shift“-Taste gedrückt, es erscheint das gleiche Fenster wie beim Umbenennen der Temperaturmarke.

Automatisches Lastmanagement

Das PC-Programm ist in der Lage, Lasten selbstständig, also im Automatikmodus, zu verwalten. Für jede Last können Sie Ihre eigene Steuerungsmethode festlegen; das Programm verfügt über 4 Algorithmen:

• Manuell – normale Steuerung mit der Fernbedienung oder Programmtasten.
• Nach Zeit – Lastmanagement basierend auf vom Benutzer vorgegebenen Zeitwerten.
• Durch Innentemperatur – Laststeuerung basierend auf den vom Benutzer angegebenen Temperaturwerten des internen Temperatursensors.
• Nach Außentemperatur – Steuerung der Lasten basierend auf den vom Benutzer angegebenen Temperaturwerten des internen Temperatursensors.

Sie müssen auch die Steuerbedingung festlegen; das Programm verfügt über sechs Bedingungen:

1. Innerhalb von Wert 1 und Wert 2 – Die Last wird eingeschaltet, wenn die aktuelle Temperatur oder Zeit innerhalb von Wert 1 und Wert 2 liegt. Mit der temporären Methode kann sie beispielsweise verwendet werden, wenn Sie ein Elektrogerät zu einem bestimmten Zeitpunkt einschalten müssen bestimmte Zeit und schalten Sie es dann aus. Beispiel: Wert 1 = 7:30:00, Wert 2 = 7:35:00, ein elektrischer Wasserkocher wird als Last verwendet. In diesem Fall schaltet er sich selbst ein, erhitzt das Wasser und schaltet sich aus, während Sie still stehen Schlafen.
2. Jenseits von Wert 1 und Wert 2 – Ähnlich wie im ersten Fall wird nur die Last außerhalb von Wert 1 und Wert 2 eingeschaltet.
3. Höher als Wert 1.
4. Kleiner als Wert 1.
5. Oberhalb von Wert 1 aktivieren, unter Wert 2 deaktivieren.
6. Einschalten unter Wert 1, Ausschalten über Wert 2 – Wenn Sie eine Elektroheizung haben, die keine Thermostatfunktion hat, können Sie diese Funktion mit hinzufügen universelles Gerät. Schließen Sie diese Heizung als eine der Lasten an. Wählen Sie die Steuerungsmethode „Nach Innentemperatur“, Wert 1 = 25, Wert 2 = 30. Klicken Sie auf „Speichern“. Wenn nun die Temperatur im Raum unter 25 °C sinkt, schaltet sich die Heizung ein und heizt die Temperatur im Raum auf 30 °C auf, danach schaltet sich die Heizung aus. Und das alles geschieht automatisch, ohne Ihr Zutun, Sie müssen lediglich den gewünschten Algorithmus einstellen und Universelles Gerät kümmere dich selbst darum!

Achtung! Um eine stärkere Last als 500 mA zu steuern, müssen Sie einen Schlüssel an einem Triac, Thyristor oder elektromagnetischen Relais montieren.

Hier das Relaisdiagramm:

Platine für Relais 943-1C-xD in *.lay

Reis. 5.4. Platine mit zwei Relais

Fernbedienung (RC)

Reis. 5.5. Registerkarte Fernbedienung

Mit der Fernbedienung können Sie viele Computerfunktionen steuern. Rechts ist eine Auflistung mit akzeptierten Befehlen, direkt darunter steht der zuletzt akzeptierte Befehl, auch wenn dieser nicht für einen Computer gedacht ist!
Die Fernbedienung kann folgende Funktionen steuern:

• MS Windows-Befehle - Einschalten, Ausschalten, CD-ROM öffnen usw.
• Manipulator-Maus – Bewegen Sie den Cursor, drücken Sie Tasten. Sie können Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung wählen. Der Einfachheit halber besteht die Möglichkeit, einen Doppelklick mit der Maustaste zu simulieren.
• Tastatur – Drücken Sie die Tastaturtasten mit dem Joystick.
• Winamp - Verwaltung des beliebtesten Players.

Und noch ein sehr nettes Feature. UD-Steuerung - Anzeigen einer großen Nachricht.
Für jedes Element gibt es eine Platte, in der Sie die Werte der Schaltflächen einstellen müssen.
Um auszuwählen, was wir über die Fernbedienung steuern möchten, müssen Sie die Taste BTN_MENU auf der Fernbedienung drücken. Danach erscheint eine große Meldung auf dem Bildschirm:

Danach müssen Sie die Zifferntaste auf der Fernbedienung drücken, um die Anwendung auszuwählen:

1. Windows

2. Maus

3. Tastatur

4. Winamp

Danach erscheint die gleiche Meldung, nur dass in der unteren Zeile „Winamp ausgewählt“ steht.
Wenn Sie nun auf die Schaltfläche „Öffnen“ von Winamp klicken, wird Winamp geöffnet. Wenn Sie auf der Fernbedienung eine Taste drücken, die gemäß der Tabelle im Programm den Play-Befehl sendet, erscheint eine große Meldung und, wenn sie nicht in den dafür vorgesehenen Bereich passt, scrollt sie (wie eine schleichende Linie):

Die Nachricht läuft

Laden Sie die Datei mit dem Installationsarchiv UD Control 1.0.2.2 herunter.

Laden Sie das Archiv mit Hilfe zum Arbeiten mit dem Gerät in *.chm herunter.

Abschluss

Ich werde das Projekt unterstützen, also das Programm UD Control, und dementsprechend wird die Firmware des Geräts verbessert, alle Updates werden auf der Website unidev.ho.ua/ verfügbar sein.

Für einen geflashten Mikrocontroller (in Zukunft kann das Gerät, wie oben erwähnt, direkt aus dem Programm heraus geflasht werden), sowie bei allen Fragen rund um das Gerät (auch zum Kauf eines Fertiggeräts) wenden Sie sich bitte an die E-Mail: univdevice {Hund} ya.ru (Ersetzen Sie "{Hund}" durch @) .

Aufmerksamkeit! Der Autor des Projekts nimmt Aufträge für die Entwicklung von Geräten auf Mikrocontrollern an, für die Entwicklung wenden Sie sich bitte an devices2000 {dog} ya.ru.

Autor: Michail Braschnikow; Veröffentlichung: cxem.net

Siehe andere Artikel Abschnitt Mikrocontroller.

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