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Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores

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Dispositivo "Dispositivo universal" (Universal Device) contiene las funciones de varios dispositivos que facilitan la vida de las personas al automatizar el espacio vital. Dado que el dispositivo está mejorando rápidamente, tiene su propio cargador de arranque USB, por lo que simplemente puede conectarse para actualizar el firmware. Dispositivo universal a la computadora, encienda el modo de autoprogramación y ejecute el programa de actualización de firmware en la PC. Al mismo tiempo, no existe el peligro de bloquear el dispositivo "para siempre", como ocurre a veces al actualizar el firmware de los teléfonos móviles.

1. Breve descripción de las características del dispositivo

Dispositivo universal tiene las siguientes funciones:

  • Visualización de la hora en el formato "hh - mm - ss" (la hora se sincroniza automáticamente con la computadora a la que está conectado el dispositivo a través de USB).
  • 5 relojes de alarma con la capacidad de conectar un dispositivo de señalización externo más fuerte (por ejemplo, una bocina). Todos los ajustes de alarma se pueden almacenar en la memoria no volátil integrada, que tiene hasta 1000000 XNUMX XNUMX de ciclos de escritura/borrado.
  • 2 termómetros (-55С ... +125С) con termostato de 8 canales (los termostatos no son autónomos).
  • Control de 8 cargas (lámparas, candelabros, bombas, motores eléctricos y otros aparatos eléctricos) usando un control remoto (RC) o una computadora.

Además, el dispositivo se conecta a una computadora a través de una interfaz USB, mientras que, además de las funciones anteriores, están disponibles las siguientes:

  • Configuración de alarmas (hora, día de la semana, fuente de la señal, duración de la llamada).
  • Visualización de la temperatura actual de ambos termómetros en el monitor. Donde. Puede ver un gráfico del cambio de temperatura desde el inicio del programa.
  • Gestión de carga. Configure el tiempo de encendido/apagado automático para cada canal, control de la función del termostato.
  • Al mismo tiempo, usando el Control Remoto, puede controlar las siguientes funciones:
    • Administrar las características de Windows.
    • Mando de ratón.
    • Pulsaciones de teclas virtuales.
    • Controlando el reproductor Winamp.
  • Capacidad para mostrar un mensaje grande en la parte superior de todas las ventanas, por ejemplo, al cambiar de pista en Winamp. Así, es posible ver el track actual a insistencia del monitor incluso a más de 5 metros de distancia.
  • Hay opciones para mostrar el programa en la bandeja del sistema (cerca del reloj) y cargar automáticamente el programa (junto con la carga de Windows).
2. Esquema

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto
Arroz. 2.1. Diagrama del dispositivo (haga clic para ampliar)

La base del dispositivo es el microcontrolador ATmega16, funciona a una frecuencia de 16 MHz. Su alimentación puede ser desde un puerto USB o desde una fuente de alimentación externa (selección de alimentación mediante jumper J9).

El dispositivo tiene 2 pantallas: carácter 16x2 y segmento (2 piezas de 4 segmentos). El segmento está diseñado para mostrar la hora y la temperatura. Simbólico: para la conveniencia de administrar algunas funciones del dispositivo, pero no es necesario configurarlo en absoluto.

El chip IC6 es una ROM AT24C64 diseñada para guardar configuraciones de alarma, direcciones ROM de sensores de temperatura y algunas otras configuraciones.

TSOP1738 (es mejor instalar TSOP1736) - Receptor de señal IR desde el control remoto.

USB: conector para conectar el dispositivo a una computadora.

ZUMBADOR: un dispositivo de señalización para un reloj despertador. Obligatorio con generador incorporado.

IR-Led - LED infrarrojo. En la configuración de la alarma, puede seleccionarla como alarma. ¿Para qué sirve? Si, por ejemplo, hay varias personas en la habitación, pero solo necesita despertarse por la mañana, entonces puede ensamblar un receptor de señal IR simple que vibrará cuando aparezcan rayos infrarrojos, y colóquelo en su mano, luego en por la mañana el dispositivo activará el transmisor IR y tu dispositivo vibrará, despertándote.

4 registros de desplazamiento 74HC595. Diseñado para controlar LEDs, display de segmentos y cargas.

8 LED (LED1 - LED8): su propósito, consulte las instrucciones del programa.

ULN2003 es una compilación de Darlington. El microcircuito está diseñado para controlar cargas, por lo que cada salida (excepto la octava) se puede conectar a una carga de hasta 500mA.

IRFZ44N (accidentalmente puse otro en el diagrama): un transistor de efecto de campo controla la octava carga.

IC5 es un regulador lineal de 5V. Recomiendo ENCARECIDAMENTE reemplazarlo con un regulador de conmutación (por ejemplo, R-78xx), entonces la eficiencia del dispositivo aumentará considerablemente.

Descargar esquema en formato *.sch (Abrir a través de EAGLE)

PCB en formato Sprint Layout 5.

Dispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. placa de circuito impreso
Arroz. 2.2. placa de circuito impreso

Descargar tablero en formato *.lay (para ver el valor del componente, coloque el cursor sobre el componente que le interesa).

Como pantallas de segmento tomé KW4-563ASA ya que es muy brillante y cuesta alrededor de $1. Y como conector para conectar un sensor de temperatura externo, un conector de audio.

Esto es lo que sucedió:

Dispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. dispositivo terminado
Arroz. 2.3. foto del dispositivo

  1. Indicador de segmento grande. Muestra alternativamente la hora y la temperatura (a la izquierda hay un termómetro externo, a la derecha uno interno).
  2. Indicadores. Los dos extremos (No. 1 y No. 8) están constantemente encendidos para que en la oscuridad sea más fácil entender dónde está qué indicador. No. 2: se habilita la recepción de comandos desde el control remoto. No. 3: el comando del control remoto está destinado a la computadora. #4 reservado. No. 5 - lectura de ROM. No. 6 - grabación desde ROM. #7 se enciende cuando el dispositivo responde a una solicitud de la PC.
  3. Control de contraste LCD de caracteres.
  4. Dispositivo de señalización para un reloj despertador.
  5. Indicador de cristal líquido (LCD).
  6. Botones de control del dispositivo.
  7. Conector para sensor de temperatura externo DS18B20.
  8. Botón de reinicio. Se utiliza para flashear y simplemente para reiniciar el dispositivo.
  9.  Sensor de temperatura incorporado DS18B20.
  10. Conector USB para conectar a un ordenador.
  11. LED infrarrojo. En la configuración de la alarma, puede seleccionarla como alarma.
  12. Receptor de señal de control remoto.
  13. Indicador de estado de la fuente de alimentación externa.
  14. Puente para seleccionar la fuente de alimentación. Cuando los contactos central e izquierdo están cerrados, la alimentación se suministra desde el puerto USB, los contactos central y derecho reciben alimentación de una fuente de alimentación externa. La fuente de alimentación puede ser de voltaje CA o CC de 8-20 V.
  15. Conexión de una fuente de alimentación externa.
  16. Conexión de cargas. Como puede ver en la figura, a la derecha están los contactos para conectar 8 cargas. Los cuatro pines VCC son comunes y están conectados entre sí. Los contactos restantes (O1 - O8) son las teclas que encienden/apagan las cargas. Si, por ejemplo, desea conectar una bocina, entonces "+" debe conectarse a VCC y "-" a una de las salidas (O1-O8).
3. control remoto

Durante mucho tiempo fui de compras y al bazar para encontrar el control remoto más adecuado, había diferentes controles remotos en diferentes tiendas, pero había un control remoto en todas las tiendas que visitaba. No te será difícil adquirir este control remoto, ya que es muy común y su costo no supera los $3. Aquí está su foto:

Dispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. control remoto
Arroz. 3.1. Control remoto

El control remoto tiene 35 botones. Rojo (Pon) enciende/apaga el modo de recepción de comandos. Si el segundo LED NO está encendido en el dispositivo, el dispositivo solo responderá al botón Pon (rojo en la parte inferior). Si el segundo LED está encendido, pero el tercero está apagado, el dispositivo procesará los comandos. El botón verde enciende/apaga el modo de recepción de comandos para la computadora (cuando se enciende, el tercer LED se enciende).

4. Gestión de dispositivos

Esta subsección le indicará cómo controlar el dispositivo (debe tener encendido el segundo LED y NO el tercero).

Funciones de los botones del control remoto

En el modo de control de dispositivos, se utilizan 5 botones para el control:

  • BTN_MUTE: apaga la señal de alarma.
  • BTN_0 … BTN9 - habilitar/deshabilitar la carga correspondiente.
  • BTN_TXT - Confirma la selección del elemento del menú.
  • BTN_ChUp - Siguiente elemento del menú.
  • BTN_ChDown: elemento de menú anterior.
  • BTN_VolInc: elemento de menú siguiente.
  • BTN_VolDec: el elemento de menú anterior.
  • Pon: deshabilita la recepción de comandos desde el control remoto.
  • Pst - habilitar/deshabilitar la recepción de comandos para la computadora.
menú

El menú del dispositivo aún está subdesarrollado, pero se desarrollará en futuras versiones de firmware. Ahora solo tiene 2 puntos y varios subpuntos.

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. Menú
Arroz. 4.1. Menú del dispositivo

En el primer elemento del menú (Alarmas), puede ver el horario de las llamadas de alarma (hay 5 de ellas). Si en los incisos "Alarma 1" - "Alarma 5" presione BTN_TXT y la alarma se encenderá o apagará. en subpárrafos "tiempo de carga" и "Guardar tiempo" puede guardar o cargar configuraciones de alarma desde la ROM.

En el segundo elemento del menú, puede formatear el chip ROM. ATENCIÓN: después de formatear, asegúrese de desconectar el sensor de temperatura externo y presione el botón RESET, luego el dispositivo determinará la dirección del sensor de temperatura interno y la pantalla mostrará "Reset Device", presione el botón RESET, conecte el externo sensor de temperatura y presione el botón RESET nuevamente.

También en el dispositivo, en la esquina inferior izquierda, hay 4 botones para moverse por los elementos del menú.

5. Comunicación con una computadora. Trabajando con el programa "Control UD Подключение

"Dispositivo universal" Tiene la capacidad de conectarse a una computadora. Se ha creado un programa específicamente para trabajar con el dispositivo. "Control UD", este manual describirá cómo trabajar con la versión 1.0.2.2 del programa. El programa se ejecuta en los sistemas operativos Windows Home Edition y superior (incluidos Windows 7 y Windows Vista).

Para instalar el programa, ejecute el archivo UDC_Setup.exe y especifique la carpeta (C:\Program Files\Universal Device\UD Control por defecto). Después de eso, conecte el dispositivo a la PC, Windows encontrará nuevo hardware y solicitará controladores, especifique la carpeta con el controlador (c:\Program Files\Universal Device\UD Control\windows-driver\ ). Después de instalar con éxito el controlador, ejecute el programa "Control UD" desde el escritorio Si en la esquina inferior izquierda del programa dice "Dispositivo no conectado", entonces verifique la confiabilidad de la conexión del cable USB y la correcta instalación de los controladores, también es recomendable reiniciar la PC.

Control UD

programa Control UD creado por el autor de este proyecto (es decir, yo). Para mayor comodidad, tiene varias pestañas para navegar rápidamente. La configuración del programa se almacena en el registro del sistema.

Cuando ejecuta el programa por primera vez, puede mostrar una advertencia de error, simplemente haga clic en Aceptar y reinicie el programa.

Este artículo describirá cómo trabajar con la versión 1.0.2.2 del programa.

Configuración

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto
Arroz. 5.1. Pestaña de configuración

Frecuencia de sondeo. El retraso con el que el programa sondea el dispositivo. El valor recomendado es de 50 ms.

Mostrar mensaje grande. Al cambiar de pista en Winamp o seleccionar un programa administrado, aparece un mensaje grande en el monitor con dos líneas.

Actualice el firmware del dispositivo. Firmware del dispositivo, si al inicio del programa aparece un mensaje sobre la incompatibilidad de la versión actual del programa con la versión actual del firmware, haga clic en este botón y siga las instrucciones adicionales del programa. Por lo tanto, el firmware del dispositivo se actualizará al último firmware compatible con la versión actual del programa.

Las funciones que se encuentran en el tercer marco, creo, son claras para todos.

despertador

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto
Arroz. 5.2. Pestaña de alarma

Momento. La duración de la señal de llamada.

repetición. Duración de la señal y la pausa.

fuente. Puede elegir el zumbador incorporado, el LED IR o cualquiera de las ocho salidas a las que se conecta la alarma como alarma.

Establezca los parámetros de alarma, luego haga clic en "Grabar" y la programación de llamadas se transferirá al dispositivo, si marca la casilla junto a "Grabar en ROM", la programación se guardará en la ROM (memoria no volátil) de el dispositivo.

temperatura

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto
Arroz. 5.3. Pestaña de temperatura

En esta pestaña, puede ver la temperatura de ambos sensores térmicos, a la izquierda, externo, a la derecha, interno. A continuación se muestra un gráfico de temperatura. Cada minuto, el gráfico se actualiza y el número a continuación aumenta en 1.

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remotoDispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto

Si mueve el cursor a la marca de temperatura, aparecerá una ventana en la que se escribe la hora y fecha de inicio del programa, las temperaturas mínima y máxima en el sensor de temperatura seleccionado y la hora + fecha en que se registró.

Los nombres de los sensores (los que ahora son Interior y Exterior) se pueden cambiar. Para hacer esto, haga clic en la marca de temperatura, aparecerá una ventana con un formulario de entrada, ingrese un nuevo nombre y haga clic en Aceptar.

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto

Gestión de carga

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Arroz. 5.3. Pestaña Cargas

Las cargas se pueden controlar no solo con el control remoto, sino también con la ayuda de una computadora (cuando se conecta a una computadora, las cargas también se pueden controlar desde el control remoto).

Los botones para controlar las cargas se colocan en la parte superior, si hay un marcador verde cerca del botón, la salida está activa, rojo, no está activo. Para encender / apagar la carga, solo necesita presionar el botón correspondiente. Se puede renombrar el botón para cada carga, para ello, haga clic en el botón correspondiente, antes de eso, manteniendo presionado el "Shift" izquierdo, aparecerá la misma ventana que al renombrar la marca de temperatura.

Gestión de carga automática

El programa para PC puede administrar cargas de forma independiente, es decir, en modo automático. Para cada carga, puede configurar su propio método de control, el programa tiene 4 algoritmos:

  • Manual: control normal con control remoto o botones de programa.
  • Por tiempo: gestión de cargas en función de los valores de tiempo especificados por el usuario.
  • Por Temperatura interior: gestión de la carga en función de los valores de temperatura del sensor de temperatura interna establecidos por el usuario.
  • Por temperatura exterior: control de carga basado en los valores de temperatura del sensor de temperatura interno establecidos por el usuario.

También debe establecer la condición de control, el programa tiene seis condiciones:

  1. Dentro del valor 1 y el valor 2: la carga se enciende cuando la temperatura o el tiempo actual está entre el valor 1 y el valor 2. Con un método temporal, se puede usar, por ejemplo, cuando necesita encender un aparato eléctrico en un momento dado. cierto tiempo y luego apagarlo. Por ejemplo, Valor 1 = 7:30:00, Valor 2 = 7:35:00, como carga: un hervidor eléctrico, en este caso, cuando aún esté durmiendo, se encenderá, calentará el agua y se apagará. .
  2. Fuera del valor 1 y el valor 2: similar al primer caso, solo la carga se enciende dentro del valor 1 y el valor 2.
  3. Superior al Valor 1.
  4. Inferior al Valor 1.
  5. Encienda por encima del Valor 1, apague por debajo del Valor 2.
  6. Encienda por debajo del valor 1, apague por encima del valor 2: si tiene un calentador eléctrico que no tiene una función de termostato, puede agregarle esta función usando dispositivo universal. Conecte este calentador como una de las cargas. Seleccione el método de control "Por Temperatura Interior", Valor 1 = 25, Valor 2 = 30. Y presione "Guardar". Ahora, cuando la temperatura de la habitación caiga por debajo de los 25 °C, el calefactor se encenderá y elevará la temperatura de la habitación a 30 °C, después de lo cual el calefactor se apagará automáticamente. Y todo esto se hace automáticamente, sin su participación, solo necesita configurar el algoritmo deseado, y Dispositivo Universal ¡cuídalo tú mismo!

¡Atención! Para controlar una carga más potente que 500 mA, debe ensamblar una llave en un triac, tiristor o relé electromagnético.

Aquí está el diagrama del relé:

Dispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. LlaveDispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. placa de circuito impreso

PCB para relé 943-1C-xD en *.lay

Dispositivo universal en el microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto. Tablero con dos relés
Arroz. 5.4. Tablero con dos relés

Mando a distancia (RC)

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto
Arroz. 5.5. Pestaña de control remoto

El control remoto puede controlar muchas funciones de la computadora. A la derecha hay una lista con los comandos aceptados, un poco más abajo está el último comando aceptado, ¡incluso si no está destinado a una computadora!
El control remoto puede controlar las siguientes funciones:

  • Comandos de MS Windows: encender, apagar, abrir CD-ROM, etc.
  • Ratón manipulador: mueva el cursor, presione los botones. Puedes elegir la velocidad de movimiento y la aceleración. Para mayor comodidad, es posible simular un doble clic del botón del mouse.
  • Teclado: presionar las teclas del teclado con el joystick.
  • Winamp - Gestión del reproductor más popular.

Y otra característica muy agradable. Control UD - mostrar un mensaje grande.
Para cada elemento hay una placa en la que debe establecer los valores de los botones.
Para elegir lo que controlaremos desde el control remoto, debe presionar el botón BTN_MENU en el control remoto. Después de eso, aparecerá un mensaje grande en la pantalla:

Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto

Después de eso, debe presionar el botón numérico en el control remoto para seleccionar la aplicación:

  1. Windows

  2. Ratón

  3. Teclado

  4. Winamp

Después de eso, aparecerá el mismo mensaje, solo que la línea inferior será "Winamp seleccionado".
Ahora, cuando haga clic en el botón Abrir de Winamp, Winamp se abrirá en consecuencia. Si presiona un botón en el control remoto que envía el comando Reproducir de acuerdo con la tabla en el programa, aparecerá un mensaje grande y, si no cabe en el área asignada para él, se desplaza (como una línea progresiva) :
Dispositivo universal en un microcontrolador: reloj, termómetro, termostato, despertador, sistema de control remoto

El mensaje se está desplazando

Descargue el archivo con el archivo de instalación UD Control 1.0.2.2.

Descargue el archivo con ayuda para trabajar con el dispositivo en *.chm.

Terminación

Apoyaré el proyecto, por lo que el programa UD Control y, en consecuencia, mejorará el firmware del dispositivo, todas las actualizaciones estarán disponibles en el sitio web unidev.ho.ua/.

Para un microcontrolador flasheado (en el futuro, el dispositivo, como se mencionó anteriormente, se puede flashear directamente desde el programa), así como para todas las preguntas relacionadas con el dispositivo (incluida la compra de un dispositivo terminado), comuníquese con el correo electrónico: univdevice {perro} ya.ru (reemplace "{perro}" con @).

¡Atención! El autor del proyecto acepta pedidos para el desarrollo de dispositivos en microcontroladores, para preguntas de desarrollo, comuníquese con devices2000 {dog} ya.ru.

Autor: Brazhnikov Mikhail; Publicación: cxem.net

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