Контроллер охранно-пожарной сигнализации квартир и офисов

Министерство образования Московской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области «Яхромский колледж»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Микропроцессорам и микропроцессорным системам»

на тему:

«Контроллер охранно-пожарной сигнализации квартир и офисов»

Выполнил: Шихмурзаев И.И

Проверил: Агеев А. Ю.

п.Новосиньково

Оглавление

Глава 1. Анализ задачи.. 5

1.1Разработка управляющей программы   5

1.2 Выбор программного и аппаратного обеспечения  6

Глава 2. Описание работы устройства.. 8

2.1 Разработка печатной платы устройства   11

Заключение.. 15

Литература.. 16

Введение

Для получения и обработки извещений пожарной сигнализации квартир и офисов использует различные типы приемно-контрольной аппаратуры: центральные станции, контрольные панели, приборы приемно-контрольные (название определяется стандартами страны-производителя, далее по тексту примем термин «контрольная панель»). Данная аппаратура отличается информационной емкостью — количеством контролируемых шлейфов сигнализации и степенью развития функций управления и оповещения. Различают контрольные панели пожарной сигнализации квартир и офисов для малых, средних и больших объектов. Как правило, небольшие объекты оборудуются неадресными системами, контролирующими несколько шлейфов пожарной сигнализации квартир и офисов, а на средних и больших объектах используются адресные и адресно-аналоговые системы.

Отличительной конструктивной особенностью адресной и адресно-аналоговой пожарной сигнализации квартир и офисов является применение кольцевого шлейфа сигнализации, имеющего повышенную защиту от нарушения линий связи с извещателями. Как правило, кольцевой шлейф контрольных панелей разных фирм-производителей аппаратно совместим с извещателями, разработанными этими же фирмами. Некоторые контрольные панели поддерживают несколько вариантов топологии кольцевых шлейфов, что облегчает проектирование пожарной сигнализации на объекте.

Рис.1 Пожарная сигнализация.

Для совместимости адресной или адресно-аналоговой пожарной сигнализации квартир и офисов с неадреснымиизвещателями (в том числе других фирм-производителей), контрольные панели дополнительно могут поддерживать контроль неадресных шлейфов охранно-пожарной сигнализации.

Функции управления и оповещения реализуются в контрольных панелях с помощью специализированных входных и выходных интерфейсов. Для отображения информации пожарной сигнализации квартир и офисов широко использует встроенные световые и буквенно-цифровые индикаторы, звуковые  сигнализаторы. Выходной интерфейс в контрольных панелях пожарной сигнализации квартир и офисов для небольших объектов – это, как правило, набор релейных выходов. На больших объектах системы пожарной сигнализации квартир и офисов строятся по сетевым технологиям, поэтому пожарные контрольные панели оснащаются внешними интерфейсами RS422 или RS48, а также способны взаимодействовать по сети Ethernet или с помощью модемной связи по коммутируемому телефонному каналу. Конструктивно интерфейсные узлы могут включаться в состав контрольной панели (располагаться на общей печатной плате). Более предпочтителен вариант их реализации в виде отдельных печатных плат, монтируемых при необходимости внутри корпуса контрольной панели.

Рис. 2. Микросхема пожарной сигнализации

Глава 1. Анализ задачи

В данном курсовом проекте необходимо разработать устройство  управляющей программы для микроконтроллера. Программа будет проверять состояние датчиков пожарной сигнализации. Датчики формируют цифровые сигналы. Количество датчиков и направлений (шлейфов) 64х2. Состояние датчиков отображается на символьном дисплее. Звуковая сигнализация не предусматривается. Определим этапы, которые необходимо выполнить для решения поставленной задачи:

·                    Разработка управляющей программы

·                    Выбор программного и аппаратного обеспечения.

1.1Разработка управляющей программы

Рис3. Алгоритм работы устройства умножения  чисел.

Краткое объяснение программы по блок схеме.

1.                  Включение программы (её запуск).

2.                  Инициализация дисплея (название проекта, фамилия и тд).

3.                  Происходит чтение переключателей  с порта. А (0-31) (проверяется, включен ли переключатель).

4.                  Происходит чтение переключателей  с порта. В (0-31) (проверяется, включен ли переключатель).

5.                  Проходит интервал между выводом данных на дисплей (в 200 мс).

6.                  Вывод на дисплей данных с порта.  А [0-31].

7.                  Вывод на дисплей данных с порта.  В [0-31].

8.                  Происходит чтение переключателей  с порта. А (31-62) (проверяется, включен ли переключатель).

9.                  Происходит чтение переключателей  с порта. В (31-62) (проверяется, включен ли переключатель).

10.              Вывод на дисплей виртуальной программы всех значений.

11.              Вывод на дисплей данных с порта.  А [31-62].

12.              Вывод на дисплей данных с порта.  В [31-62].

13.              После вывода на виртуальный дисплей следует задержка в 400м/с. (далее смотри пункт 14).

14.              Возврат к пункту 3.

1.2 Выбор программного и аппаратного обеспечения

В качестве среды моделирования выбрана САПР Proteus, разработанная LabcenterElectronics(www.labcenter.com). Это связано с тем, что в библиотеках программного средства имеется корректно работающая модель микроконтроллера ATMEGA128, который является центральным узлом разрабатываемого устройства. Также в среде Proteus можно разработать печатную плату и получить 3D визуализацию проектируемого устройства.

Таким образом, для разработки устройства пожарной сигнализации необходим персональный компьютер с установленными САПР Proteus, интегрированной средой разработки microCProforAVR и отладочная плата BIGAVR2, подключаемая к компьютеру через интерфейс USB 2.0.

В результате будет получена принципиальная схема устройства, прошивка для микроконтроллера, правильность работы которой будет проверена в ходе симуляции работы устройства в среде Proteus, печатная плата, включая 3D визуализацию, монтажную схему, рисунок печатных проводников, файл с данными для автоматизированных комплексов для изготовления печатных плат. Прошивка может быть залита непосредственно в микроконтроллер ATMEGA128 (рис 3.), устанавливаемый на отладочную плату BIGAVR2, для проверки ее корректности в реальных условиях.

Рис.4. Мезонинный модуль с микроконтроллером ATMEGA128.

Этот этап не является обязательным для учебного проекта, поэтому для удобства отображения информации в схеме используется модель четырех строчного буквенно-цифрового дисплея, в то время как отладочная плата поддерживает только двух строчный. Также существует проблема корректности работы прошивки при симуляции схемы с графическим дисплеем: прошивка корректно работает с реальным графическим дисплеем, устанавливаемым на отладочную плату, но плохо отображает информацию в процессе симуляции.

Тестирование будет проходить без учета задержек распространения сигналов в проверяемых устройствах. Это позволит упростить тестовые наборы. Виртуальные индикаторы позволят дополнительно контролировать процесс тестирования в ходе симуляции. При проектировании печатной платы виртуальные индикаторы, вспомогательные микросхемы будут исключены из процесса проектирования (но не из самой схемы).

Глава 2. Описание работы устройства

Для начала работы надо создать электронную схему устройства. Для этого жмем правой кнопкой на название проекта и в появившемся меню выбираем сначала Addnewtoproject>Schematic, а затем Addnewtoproject> PCB. В окне Project в левой части рабочего пространства к нашему проекту прицепились два файла. (рис.7)

Рис 10. Создание электронной схемы.

Открываем файл схемы, далее надо добавлять туда элементы. Для того, чтобы разместить компоненты в верхнем меню заходим в Place и выбираем Part. (рис.3)Через этот пункт меню мы будем добавлять на схему новые элементы. В появляется окно добавления компонента, жмем там на Choose и оказываемся прямо перед длинным перечнем доступных элементов и выбираем нужный компонент(рис.4).

Рис 11. Вход в библиотеку компонентов.

Рис 12. Выбор компонента из библиотеки.

Разместив все нужные компоненты, следует проверить её на наличие ошибок. Для этого в окне проектов, жмем правой кнопкой на названии файла схемы и выбираем первый пункт – Compiledocument

Рис.13. Сообщения об ошибках при компиляции.

Завершённый вид схемы предоставлен на рисунке 11.

Рис 14. Законченная электронная схема устройства.

2.1 Разработка печатной платы устройства

Печатная плата разрабатывалась в Altium Desinger. Особенности встроенного компоновщика и авторассировщика не позволяют разрабатывать по-настоящему сложные печатные платы, однако уже имеющегося искусственного интеллекта достаточно для целей курсового проектирования.

Ниже приведено состояние будущей печатной платы после выполнения компоновки и ручной корректировки положения компонентов платы. Зеленым цветом отображены будущие печатные проводники, красным – несоответствия размещения печатных проводников и контактных площадок под микросхемы установкам Altium Desinger. Желтым цветом указаны предполагаемые направления смещения компонентов платы в процессе выполнения трассировки.

Создав схему стоит перейти к следующему этапу проектирования, это надо создать пустую печатную плату. В первую очередь надо, чтобы элементы со схемы перекочевали на плату. Для этого надо выбрать сверху пункт меню Design и выбрать там Update PCB document… В появившемся окне нужно нажать на ValidateChanges и затем на ExecuteChanges. Если все правильно, то появится следующее меню (рис.12).

Рис 15. Меню переноса компонентов на печатную плату.

Далее следует вручную разместить компоненты и провести автоматическую трассировку.

Размещение компонентов может занять значительное время и самое главное, что размещение должно быть рациональным, потому что на печатной плате представляется законченный вид платы устройства.

Автоматическая трассировка проводится после выбора вида трассировки. Выберите All (Все). Открывается диалоговое окно SitusRoutingStrategies (Situs: Стратегии трассировки), в верхней части которого отображается настройки отчета о трассировке. Предупреждения и ошибки отображаются красным цветом, на них всегда следует обращать внимание.

Рис 16. Печатная плата выполненная в ARES (до трассировки).

Завершённый вид печатной платы можно увидеть на рисунке 14.

Рис 17.Печатная плата выполненная в ARES (после трассировки)

Далее необходимо создать 3D модель созданной печатной платы для этого следует зайти в возможности старых версий и выбрать пункт с созданием 3Dмодели платы. Само создание может занять пару минут и плата может быть смоделирована некорректно. Плата имеет следующий вид, который предоставлен на рисунке 15.

Рис 18. 3D визуализация печатной платы (виртуальные компоненты отключены), вид сверху.

Рис 19. 3D визуализация печатной платы вид сзади.

Рис.20. 3D визуализация печатной платы вид сбоку.

Заключение

В данном курсовом проекте было разработано устройство контроллер охранно-пожарной сигнализаци. В ходе выполнения проекта был глубоко проработан материал по цифровым устройствам, проектированию печатных плат.

Технические средства охранной и охранно-пожарной сигнализации, предназначенные для получения информации о состоянии контролируемых параметров на охраняемом объекте, приема, преобразования, передачи, хранения, отображения этой информации в виде звуковой и световой сигнализации. В данном курсовом проекте были рассмотрены основные приборы системы ОПС, разработана схема системы ОПС для учебного стенда по технике пожарной безопасности. Рассмотрены существующие системы ОПС и их характеристики, а также характеристики датчиков и конструкций системы ОПС, методы монтажа и пуско-наладочных работы системы ОПС. Разработаны меры по обеспечению безопасных условий труда и требований к эксплуатаций системы ОПС.

Литература

1.   Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника / Е.П. Угрюмов. - СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2000. - 528 с.

2.        Микропроцессорные системы: учебное пособие для вузов /под общ. ред. Д.В. Пузанкова - СПб.: Политехника, 2002. - 935 с.

3.        Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному /М.С.Голубцов. - М.: Солон Пресс, 2003. - 288 с.

4.        Пухальский Г.И. Проектирование микропроцессорных систем: учебное пособие / Г.И. Пухальский. - СПб.: Политехника, 2001. - 544 с.

5.        Говоров А.А. Микропроцессорные контроллеры автоматических систем регулирования /А.А. Говоров. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. -296 с.

6.        Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами: пер. с англ. / П.Ан. - М.: ДМК Пресс, 2003. - 20 с.

7.     Бабин Н.П. Компьютернаясхемотехника / Н.П. Бабин, И.А. Жуков.Киев : МК Пресс, 2004. - 576 с.

7.        Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования / Ю.В.Новиков. - М.: Мир, 2001. - 379 с.

8.        Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтрол­лерах AVR. - СПб: Наука и Техника, 200. - 544 с: ил. + CD.

9.        Антипенский Р.В., Фадин А.Г. Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств. - М: Техносфера, 2007. - 128 с.

10.            Бородин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. - М.: Издательство ЭКОМ, 2002. - 400 с: илл.

11.            Вальпа О.Д. Полезные схемы с применением микроконтроллеров и ПЛИС (+CD). - М.: Издательский дом «ДОДЭКА-XXI», 2006. - 416 с: ил.

12.            Васильев А.Е. Микроконтроллеры. Разработка встраиваемых приложений. - СПб: - БХВ-Петербург, 2008. 304 с: ил. + CD-ROM.

13.            http://www.mikroe.com

14.            http://www.atmel.com.

15.            http://www.labcenter.com.

16.            http://chipenable.ru.

17.            http://myrobot.ru/.

18.            Другие информационные ресурсы интернет.