Dispositivo universal no microcontrolador: relógio, termômetro, termostato, despertador, sistema de controle remoto. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O dispositivo "dispositivo universal" (Dispositivo universal) contém as funções de diversos dispositivos que facilitam muito a vida das pessoas ao automatizar seu espaço de convivência. Como o dispositivo está melhorando rapidamente, ele possui seu próprio bootloader USB, então para atualizar o firmware basta conectar Dispositivo universal ao computador, ative o modo de autoprogramação e execute o programa de atualização de firmware no PC. Ao mesmo tempo, não há perigo de bloquear o aparelho “para sempre”, como às vezes acontece na atualização do firmware dos celulares.

1. Breve descrição dos recursos do dispositivo

Dispositivo universal tem as seguintes funções:

• Exibe a hora no formato “hh - mm - ss” (a hora é sincronizada automaticamente com o computador ao qual o dispositivo está conectado através de uma interface USB).
• 5 despertadores com capacidade de conectar um alarme externo mais alto (por exemplo, um alto-falante). Todas as configurações de alarme podem ser salvas na memória não volátil integrada, que possui até 1000000 de ciclos de gravação/apagamento.
• 2 termómetros (-55C ... +125C) com termóstato de 8 canais (os termóstatos não são autónomos).
• Controle de 8 cargas (lâmpadas, lustres, bombas, motores elétricos e outros aparelhos elétricos) através de controle remoto (RC) ou computador.

Além disso, o dispositivo se conecta a um computador por meio de uma interface USB e, além das funções descritas acima, estão disponíveis:

• Configuração de alarmes (hora, dia da semana, fonte do sinal, duração da chamada).
• Exibe a temperatura atual de ambos os termômetros no monitor. Em que. Você pode visualizar um gráfico das mudanças de temperatura desde que o programa foi iniciado.
• Gerenciamento de carga. Configuração do tempo de ligar/desligar automático de cada canal, controlando a função do termostato.
• Ao mesmo tempo, usando o Controle Remoto você pode controlar as seguintes funções:
  • Gerenciamento de recursos do Windows.
  • Controle do mouse.
  • Teclas virtuais.
  • Controle do player Winamp.
• Capacidade de habilitar a exibição de uma mensagem grande no topo de todas as janelas, por exemplo, ao mudar de faixa no Winamp. Assim, você pode ver a trilha atual a uma distância do monitor ainda maior que 5 metros.
• As opções estão disponíveis para exibir o programa na bandeja do sistema (perto do relógio) e para carregar automaticamente o programa (junto com a inicialização do Windows).

Arroz. 2.1. Diagrama do dispositivo (clique para ampliar)

A base do dispositivo é o microcontrolador ATmega16, que opera na frequência de 16 MHz. Sua alimentação pode ser de uma porta USB ou de uma fonte de alimentação externa (seleção de alimentação pelo jumper J9).

O dispositivo possui 2 displays: caractere 16x2 e segmento (2 peças de 4 segmentos). O segmento é projetado para exibir o tempo e a temperatura. Simbólico - para a conveniência de gerenciar algumas funções do dispositivo, mas não é necessário configurá-lo.

Chip IC6 é um ROM AT24C64 projetado para salvar configurações de alarme, endereços ROM de sensores de temperatura e algumas outras configurações.

TSOP1738 (é melhor instalar o TSOP1736) - Receptor de sinal IR do controle remoto.

USB - conector para conectar o dispositivo a um computador.

BUZZER - um dispositivo de sinalização para um despertador. Obrigatório com um gerador embutido.

IR-Led - LED infravermelho. Nas configurações de alarme, você pode selecioná-lo como um alarme. Para que serve? Se, por exemplo, houver várias pessoas na sala, mas apenas você precisar acordar de manhã, poderá montar um simples receptor de sinal IR que vibrará quando os raios infravermelhos aparecerem e prendê-lo à sua mão, depois em pela manhã, o dispositivo ativará o transmissor IR e seu dispositivo vibrará, acordando você.

4 registradores de deslocamento 74HC595. Projetado para controlar LEDs, display de segmento e cargas.

8 LEDs (LED1 - LED8) - sua finalidade, consulte as instruções do programa.

ULN2003 é uma construção Darlington. O microcircuito foi projetado para controlar cargas, de modo que cada saída (exceto a oitava) pode ser conectada a uma carga de até 500mA.

IRFZ44N (coloquei outro acidentalmente no diagrama) - um transistor de efeito de campo, controla a oitava carga.

IC5 é um regulador linear de 5V. Eu recomendo substituí-lo por um regulador de comutação (por exemplo, R-78xx), então a eficiência do dispositivo aumentará bastante.

Esquema de download no formato *.sch (aberto via EAGLE)

PCB no formato Sprint Layout 5.

Arroz. 2.2. PCB

Baixar placa em formato *.lay (para ver o valor do componente, passe o mouse sobre o componente de seu interesse).

Como mostra o segmento, peguei o KW4-563ASA, pois é muito brilhante e custa cerca de US $ 1. E como conector para conectar um sensor de temperatura externo - um conector de áudio.

Veja o que aconteceu:

Arroz. 2.3. Foto do dispositivo

1. Indicador de segmento grande. Ele exibe alternadamente a hora e a temperatura (termômetro externo à esquerda, termômetro interno à direita).
2. Indicadores. Os dois externos (nº 1 e nº 8) estão constantemente acesos para facilitar a compreensão de qual indicador é qual no escuro. Nº 2 - a recepção de comandos do controle remoto está habilitada. Nº 3 - o comando do controle remoto é destinado ao computador. O número 4 está reservado. Nº 5 - leitura da ROM. Nº 6 - gravação de ROM. O número 7 acende quando o dispositivo responde a uma solicitação do PC.
3. Controle de contraste do LCD de caracteres.
4. Sinal de alarme.
5. Indicador de cristal líquido (LCD).
6. Botões de controle do dispositivo.
7. Conector para sensor de temperatura externo DS18B20.
8. Botão de reset. Usado para piscar e simplesmente reiniciar o dispositivo.
9.  Sensor de temperatura integrado DS18B20.
10. Conector USB para conectar a um computador.
11. LED infravermelho. Nas configurações do alarme, você pode selecioná-lo como dispositivo de sinalização.
12. Receptor de sinal do controle remoto.
13. Indicador de integridade da fonte de alimentação externa.
14. Jumper para seleção da fonte de alimentação. Quando os contatos do meio e da esquerda estão fechados, a alimentação vem da porta USB, os contatos do meio e da direita vêm de uma fonte de alimentação externa. A fonte de alimentação pode ser de tensão alternada ou contínua de 8 a 20 V.
15. Conectando uma fonte de alimentação externa.
16. Conectando cargas. Como você pode ver na figura, à direita estão os contatos para conexão de 8 cargas. Os quatro pinos VCC são comuns e conectados entre si. Os demais contatos (O1 - O8) são chaves que ligam/desligam a carga. Se, por exemplo, você deseja conectar uma buzina, então “+” precisa ser conectado ao VCC e “-” a uma das saídas (O1-O8).

Por muito tempo fui às compras e ao bazar para encontrar o controle remoto mais adequado, havia diferentes controles remotos em diferentes lojas, mas um controle remoto estava em todas as lojas que visitei. Não será difícil para você adquirir este controle remoto, pois é muito comum e seu custo não passa de US $ 3. Aqui está a foto dele:

Arroz. 3.1. Controle remoto

O controle remoto possui 35 botões. Vermelho (Pon) liga/desliga o modo de recepção de comando. Se o segundo LED do dispositivo NÃO estiver aceso, o dispositivo responderá apenas ao botão Pon (vermelho na parte inferior). Se o segundo LED estiver aceso, mas o terceiro não, os comandos serão processados ​​pelo dispositivo. O botão verde liga/desliga o modo de recebimento de comandos para o computador (quando ligado, o terceiro LED acende).

4. Gerenciamento de dispositivos

Esta subseção lhe dirá como controlar o dispositivo (você precisa ter certeza de que o segundo LED está aceso e o terceiro LED NÃO está aceso).

Funções do botão do controle remoto

No modo de controle do dispositivo, 5 botões são usados ​​para controle:

• BTN_MUTE - desliga o sinal de alarme.
• BTN_0 … BTN9 - habilita/desabilita a carga correspondente.
• BTN_TXT - Confirma a seleção do item de menu.
• BTN_ChUp - Próximo item de menu.
• BTN_ChDown - Item de menu anterior.
• BTN_VolInc - Próximo item de menu.
• BTN_VolDec - O item de menu anterior.
• Pon - Desativa o recebimento de comandos do controle remoto.
• Pst - habilita/desabilita o recebimento de comandos para o computador.

O menu do dispositivo ainda está subdesenvolvido, mas será desenvolvido em futuras versões de firmware. Agora tem apenas 2 pontos e vários subpontos.

Arroz. 4.1. Menu do dispositivo

No primeiro item do menu (Alarmes) você pode visualizar a programação do despertador (são 5 no total). Se nas alíneas "Alarme 1" - "Alarme 5" Pressione BTN_TXT para ligar ou desligar o alarme. Nos parágrafos "Tempo de carregamento" и "Salvar tempo" Você pode salvar ou carregar configurações de alarme da ROM.

No segundo item do menu você pode formatar o chip ROM. ATENÇÃO: após a formatação, certifique-se de desconectar o sensor de temperatura externo e pressionar o botão RESET, após o qual o dispositivo determinará o endereço do sensor de temperatura interno e a mensagem “Reset Device” aparecerá no display, pressione o botão RESET, conecte o sensor de temperatura externo e pressione o botão RESET novamente.

Também no dispositivo, no canto esquerdo inferior, existem 4 botões para navegar pelos itens do menu.

5. Comunicação com um computador. Trabalhando com o programa "UD Control" Подключение

"dispositivo universal" tem a capacidade de se conectar a um computador. Um programa foi criado especificamente para trabalhar com o dispositivo. "Controle U.D.", este manual descreverá como trabalhar com a versão 1.0.2.2 do programa. O programa é executado no Windows Home Edition e em sistemas operacionais superiores (incluindo Windows 7 e Windows Vista).

Para instalar o programa, execute o arquivo UDC_Setup.exe e especifique a pasta (por padrão C:\Program Files\Universal Device\UD Control). Após isso, conecte o dispositivo ao PC, o Windows encontrará o novo hardware e solicitará os drivers, especifique a pasta com o driver (c:\Arquivos de Programas\Universal Device\UD Control\windows-driver\). Após a instalação bem-sucedida do driver, execute o programa "Controle U.D." da área de trabalho. Se no canto inferior esquerdo do programa estiver escrito “Dispositivo não conectado”, verifique a confiabilidade da conexão do cabo USB e a correta instalação dos drivers; também é aconselhável reiniciar o PC.

Controle UD

Programa Controle UD criado pelo autor deste projeto (ou seja, eu). Por conveniência, ele possui várias guias para navegar rapidamente. As configurações do programa são armazenadas no registro do sistema.

Na primeira vez que você executar o programa, ele poderá mostrar um aviso de erro, basta clicar em OK e reiniciar o programa.

Este artigo descreverá como trabalhar com a versão 1.0.2.2 do programa.

configurações

Arroz. 5.1. Aba de configurações

Frequência de votação. O atraso com que o programa pesquisa o dispositivo. O valor recomendado é 50 ms.

Mostrar grande mensagem. Ao trocar de faixa no Winamp ou selecionar um programa controlado, uma mensagem grande com duas linhas aparece no monitor.

Atualize o firmware do dispositivo. Firmware do dispositivo, se ao iniciar o programa aparecer uma mensagem sobre a incompatibilidade da versão atual do programa com a versão atual do firmware, clique neste botão e siga as demais instruções do programa. Assim, o firmware do dispositivo será atualizado para o firmware mais recente suportado pela versão atual do programa.

As funções que estão localizadas no terceiro quadro, eu acho, são claras para todos.

Despertador

Arroz. 5.2. Aba Alarme

Cronometragem. A duração do sinal de chamada.

repetição. Duração do sinal e pausa.

Fonte. Você pode selecionar a campainha integrada, o LED IR ou qualquer uma das oito saídas às quais o alarme está conectado como dispositivo de sinalização.

Defina os parâmetros do alarme, clique em “Gravar” e a programação da chamada será transferida para o dispositivo; se você marcar a caixa ao lado de “Escrever na ROM”, a programação será salva na ROM (memória não volátil) do dispositivo .

temperatura

Arroz. 5.3. Aba de temperatura

Nesta aba você pode ver a temperatura de ambos os sensores de temperatura, à esquerda - externo, à direita - interno. Abaixo está um gráfico de temperatura. A cada minuto o gráfico é atualizado e o número abaixo aumenta em 1.

Se mover o cursor até a marca de temperatura, aparecerá uma janela na qual a hora e data de início do programa, a temperatura mínima e máxima do sensor de temperatura selecionado e a hora + data em que foi registrado.

Os nomes dos sensores (aqueles atualmente Internos e Externos) podem ser alterados. Para fazer isso, clique na marca de temperatura, uma janela aparecerá com um formulário de entrada, digite um novo nome e clique em OK.

Gerenciamento de carga

Arroz. 5.3. Aba de carregamentos

As cargas podem ser controladas não só através do controle remoto, mas também através de um computador (quando conectado a um computador, as cargas também podem ser controladas a partir do controle remoto).

Na parte superior existem botões para controle das cargas, se houver um marcador verde próximo ao botão, a saída está ativa, um marcador vermelho está inativo. Para ligar/desligar a carga basta pressionar o botão correspondente. O botão de cada carga pode ser renomeado; para isso, clique no botão correspondente, primeiro mantendo pressionado o “Shift” esquerdo, aparecerá a mesma janela de quando renomeou a marca de temperatura.

Gerenciamento automático de carga

O programa para PC é capaz de gerenciar cargas de forma independente, ou seja, em modo automático. Para cada carga, você pode definir seu próprio método de controle; o programa possui 4 algoritmos:

• Manualmente - controle normal com o controle remoto ou botões de programa.
• Por tempo - gerenciamento de carga com base em valores de tempo especificados pelo usuário.
• Por temperatura interna - controle de carga com base nos valores de temperatura do sensor de temperatura interna especificados pelo usuário.
• Por temperatura externa - controle de cargas com base nos valores de temperatura do sensor de temperatura interno especificados pelo usuário.

Você também precisa definir a condição de controle; o programa tem seis condições:

1. Dentro do Valor 1 e Valor 2 - A carga é ligada quando a temperatura ou tempo atual está dentro do Valor 1 e Valor 2. Com o método temporário, pode ser utilizado, por exemplo, quando for necessário ligar um aparelho elétrico em um determinado tempo e depois desligue-o. Por exemplo, Valor 1 = 7:30:00, Valor 2 = 7:35:00, uma chaleira elétrica é usada como carga, neste caso ela liga sozinha, aquece a água e desliga enquanto você ainda está dormindo.
2. Além do Valor 1 e Valor 2 - Semelhante ao primeiro caso, apenas a carga é ligada fora do Valor 1 e Valor 2.
3. Superior ao Valor 1.
4. Inferior ao Valor 1.
5. Habilite acima do Valor 1, desabilite abaixo do Valor 2.
6. Ligar abaixo dos Valores 1, desligar acima dos Valores 2 - Se você possui um aquecedor elétrico que não possui função de termostato, pode adicionar esta função a ele usando dispositivo universal. Conecte este aquecedor como uma das cargas. Selecione o método de controle “Por temperatura interna”, Valor 1 = 25, Valor 2 = 30. E clique em “Salvar”. Agora, quando a temperatura ambiente cair abaixo de 25ºC, o aquecedor ligará e aquecerá a temperatura ambiente até 30ºC, após o que o aquecedor será desligado. E tudo isso é feito de forma automática, sem a sua participação, basta definir o algoritmo desejado, e Dispositivo universal cuide você mesmo!

Atenção! Para controlar uma carga mais potente que 500mA, você precisa montar uma chave em um triac, tiristor ou relé eletromagnético.

Aqui está o diagrama do relé:

PCB para relé 943-1C-xD em *.lay

Arroz. 5.4. Placa com dois relés

Controle remoto (RC)

Arroz. 5.5. Aba de controle remoto

Você pode controlar muitas funções do computador usando o controle remoto. À direita está uma listagem com os comandos aceitos, logo abaixo está o último comando aceito, mesmo que não seja destinado a um computador!
O controle remoto pode controlar as seguintes funções:

• Comandos do MS Windows - Ligue, desligue, abra o CD-ROM, etc.
• Mouse Manipulador - mova o cursor, pressione botões. Você pode escolher a velocidade de movimento e aceleração. Por conveniência, é possível simular um clique duplo do botão do mouse.
• Teclado - Pressione as teclas do teclado usando o joystick.
• Winamp - Gestão do jogador mais popular.

E outro recurso muito bom. Controle UD - exibindo uma mensagem grande.
Para cada item há uma placa na qual você precisa definir os valores dos botões.
Para selecionar o que controlaremos no controle remoto, é necessário pressionar o botão BTN_MENU no controle remoto. Depois disso, uma mensagem grande aparecerá na tela:

Depois disso, você precisa pressionar o botão numérico no controle remoto para selecionar o aplicativo:

1. Windows

2. Rato

3. Teclado

4. Winamp

Depois disso, aparecerá a mesma mensagem, apenas na linha inferior estará “Winamp selecionado”.
Agora, quando você clica no botão abrir do Winamp, o Winamp será aberto. Se você pressionar um botão do controle remoto que envia o comando Play conforme tabela do programa, aparece uma mensagem grande e, caso não caiba na área destinada para ela, rola (como uma linha rasteira):

A mensagem está rolando

Baixe o arquivo com o arquivo de instalação UD Control 1.0.2.2.

Baixe o arquivo com ajuda para trabalhar com o dispositivo em *.chm.

Realização

Eu apoiarei o projeto, portanto, o programa UD Control e, consequentemente, o firmware do dispositivo melhorará, todas as atualizações estarão disponíveis no site unidev.ho.ua/.

Para um microcontrolador atualizado (no futuro, o dispositivo, como mencionado acima, pode ser atualizado diretamente do programa), bem como para todas as perguntas relacionadas ao dispositivo (incluindo a compra de um dispositivo finalizado), entre em contato com o e-mail : univdevice {cão} ya.ru (substitua "{cão}" por @) .

Atenção! O autor do projeto aceita pedidos para o desenvolvimento de dispositivos em microcontroladores, para perguntas de desenvolvimento, entre em contato com devices2000 {dog} ya.ru.

Autor: Brazhnikov Mikhail; Publicação: cxem.net

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