マイクロコントローラー上のユニバーサル デバイス: 時計、温度計、サーモスタット、目覚まし時計、リモート コントロール システム。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無線電子工学と電気工学の百科事典 / マイクロコントローラー

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デバイス 「ユニバーサルデバイス」 （ユニバーサルデバイス）には、生活空間を自動化することで人々の生活を楽にするいくつかのデバイスの機能が含まれています。 このデバイスは急速に改良されており、独自の USB ブートローダーを備えているため、ファームウェアを更新するには、接続するだけで済みます。 ユニバーサルデバイス をコンピュータに接続し、セルフプログラミング モードをオンにして、PC 上でファームウェア アップデート プログラムを実行します。 同時に、携帯電話のファームウェアを更新するときによくあるように、デバイスが「永久に」ブロックされる危険性もありません。

1. デバイスの機能の簡単な説明

ユニバーサルデバイス 次の機能があります。

• 「hh - mm - ss」の形式で時刻を表示します（時刻は、デバイスをUSB経由で接続したコンピュータと自動的に同期されます）。
• 外部のより大きな信号装置 (ホーンなど) を接続できる目覚まし時計 5 台。 すべてのアラーム設定は、最大 1000000 回の書き込み/消去サイクルを持つ内蔵の不揮発性メモリに保存できます。
• 2チャンネルサーモスタットを備えた55つの温度計（-125С ... +8С）（サーモスタットは自律型ではありません）。
• リモコン (RC) またはコンピューターを使用して 8 つの負荷 (ランプ、シャンデリア、ポンプ、電気モーター、その他の電気製品) を制御します。

また、USB インターフェースを介してコンピュータに接続すると、上記の機能に加えて、次のような機能が利用できます。

• アラームの設定（時刻、曜日、信号源、通話時間）。
• 両方の温度計の現在の温度をモニターに表示します。 その中で。 プログラム開始からの温度変化をグラフで見ることができます。
• 負荷管理。 各チャンネルの自動オン/オフ時間、サーモスタット機能制御を設定します。
• 同時に、リモコンを使用して次の機能を制御できます。
  • Windows の機能を管理します。
  • マウスコントロール。
  • 仮想キーストローク。
  • Winamp プレーヤーを制御します。
• たとえば、Winamp でトラックを切り替えるときに、すべてのウィンドウの上に大きなメッセージを表示する機能。 したがって、5メートル以上離れた場所でも、モニターの要求に応じて現在のトラックを見ることができます。
• システム トレイ (時計の近く) にプログラムを表示したり、プログラムを自動ロードしたり (Windows のロードとともに) するオプションがあります。

米。 2.1. デバイス図 (クリックして拡大)

デバイスの基礎はATmega16マイクロコントローラで、16 MHzの周波数で動作します。 その電源は、USB ポートまたは外部電源 (ジャンパー J9 による電源選択) から供給できます。

デバイスには、文字2x16とセグメント（2つのセグメントのうちの2つ）の4つのディスプレイがあります。 セグメントは、時間と温度を表示するように設計されています。 シンボリック-一部のデバイス機能を管理するために使用しますが、設定する必要はありません。

チップIC6は、アラーム設定、温度センサーのROMアドレス、およびその他の設定を保存するように設計されたROMAT24C64です。

TSOP1738 (TSOP1736 をインストールすることをお勧めします) - リモコンからの IR 信号受信機。

USB - デバイスをコンピュータに接続するためのコネクタ。

ブザー-目覚まし時計の信号装置。 ジェネレーターを内蔵している必要があります。

IR-Led - 赤外線 LED。 アラーム設定では、アラームとして選択できます。 それはなんのためですか？ たとえば、部屋に何人かの人がいて、朝起きる必要があるのは自分だけである場合は、赤外線が現れると振動する簡単な赤外線信号受信機を組み立てて手に取り付けることができます。朝、デバイスが IR 送信機を起動し、デバイスが振動して目覚めます。

4つのシフトレジスタ74HC595。 LED、セグメントディスプレイ、および負荷を制御するように設計されています。

8個のLED（LED1-LED8）-それらの目的。プログラムの説明を参照してください。

ULN2003 はダーリントン ビルドです。 マイクロ回路は負荷を制御するように設計されているため、各出力 (500 番目を除く) を最大 XNUMXmA の負荷に接続できます。

IRFZ44N（誤って図に別のものを追加しました）-電界効果トランジスタで、XNUMX番目の負荷を制御します。

IC5 は 5V リニアレギュレータです。 スイッチング レギュレータ (R-78xx など) に置き換えることを強くお勧めします。そうすると、デバイスの効率が大幅に向上します。

* .sch形式でスキームをダウンロード（EAGLE経由で開く）

SprintLayout5形式のPCB。

米。 2.2. プリント基板

ボードを *.lay 形式でダウンロード （コンポーネントの値を確認するには、関心のあるコンポーネントにカーソルを合わせます）。

セグメントディスプレイとして、KW4-563ASAを使用しました。これは非常に明るく、価格が約1ドルであるためです。 また、外部温度センサー（オーディオジャック）を接続するためのコネクタとして。

ここでは何が起こったのだ：

米。 2.3. デバイス写真

1. 大きなセグメントインジケーター。 時間と温度を交互に表示します（左が外部温度計、右が内部温度計）。
2. インジケーター。 極端な 1 つのインジケーター (No. 8 と No. 2) は常に点灯しているため、暗闇の中でもどちらのインジケーターがどこにあるかを理解しやすくなります。 No.3 - リモコンからのコマンドの受信が可能になります。 いいえ 4 - リモコンからのコマンドはコンピューター向けです。 #5は予約済みです。 No. 6 - ROM からの読み取り。 No.7 - ROMからの記録。 #XNUMX は、デバイスが PC からの要求に応答しているときに点灯します。
3. キャラクターLCDのコントラストコントロール。
4. 目覚まし時計用の信号装置。
5. 液晶インジケーター (LCD)。
6. デバイス制御ボタン。
7. 外部温度センサー DS18B20 用のコネクター。
8. リセットボタン。 これは、フラッシュと単にデバイスを再起動するために使用されます。
9.  温度センサーDS18B20を内蔵。
10. コンピュータに接続するためのUSBコネクタ。
11. 赤外線LED。 アラーム設定では、アラームとして選択できます。
12. リモコン信号受信機。
13. 外部電源のヘルス インジケータ。
14. 電源を選択するためのジャンパー。 中と左の接点が閉じるとUSBポートから電力が供給され、中と右の接点は外部電源ユニットから電力が供給されます。 PSUはACまたはDC電圧8〜20Vです。
15. 外部電源を接続します。
16. 負荷を接続します。 図からわかるように、右側には 8 つの負荷を接続するための接点があります。 1 つの VCC ピンは共通であり、一緒に接続されています。 残りの接点（O8～O1）は負荷をオン/オフするキーです。 たとえば、ホーンを接続したい場合は、「+」を VCC に接続し、「-」を出力 (O8 ～ OXNUMX) の XNUMX つに接続する必要があります。

非常に長い間、買い物やバザーに行って最適なリモコンを見つけました。店舗ごとに異なるリモコンがありましたが、訪問したすべての店舗に3つのリモコンがありました。 このリモコンは非常に一般的であり、その費用は XNUMX ドル以下であるため、購入するのは難しくありません。 これが彼の写真です：

米。 3.1. リモコン

リモコンには 35 個のボタンがあります。 赤(ポン)はコマンド受信モードのON/OFFを切り替えます。 デバイスの XNUMX 番目の LED が点灯していない場合、デバイスは Pon ボタン (下部の赤色) にのみ反応します。 XNUMX 番目の LED が点灯しているが、XNUMX 番目の LED が消灯している場合、コマンドはデバイスによって処理されます。 緑色のボタンは、コンピュータのコマンド受信モードをオン/オフします (オンにすると XNUMX 番目の LED が点灯します)。

4. デバイス管理

このサブセクションでは、デバイスの制御方法について説明します (XNUMX 番目の LED ではなく XNUMX 番目の LED をオンにする必要があります)。

リモコンのボタン機能

デバイス制御モードでは、制御に 5 つのボタンが使用されます。

• BTN_MUTE - アラーム信号をオフにします。
• BTN_0…BTN9-対応する負荷を有効/無効にします。
• BTN_TXT-メニュー項目の選択を確認します。
• BTN_ChUp-次のメニュー項目。
• BTN_ChDown - 前のメニュー項目。
• BTN_VolInc-次のメニュー項目。
• BTN_VolDec - 前のメニュー項目。
• Pon - リモコンからのコマンドの受信を無効にします。
• Pst - コンピューターのコマンド受信を有効/無効にします。

デバイス メニューはまだ開発中ですが、将来のファームウェア バージョンで開発される予定です。 現在、2 つのポイントといくつかのサブポイントのみが含まれています。

米。 4.1. デバイスメニュー

最初のメニュー項目 (アラーム) では、アラーム コールのスケジュールを表示できます (アラーム コールは 5 つあります)。 サブパラグラフにある場合は、「アラーム 1" - "アラーム 5" BTN_TXT を押すと、アラームがオンまたはオフになります。 サブパラグラフで 「ロードタイミング」 и 「セーブタイミング」 ROM からアラーム設定を保存またはロードできます。

XNUMX 番目のメニュー項目では、ROM チップをフォーマットできます。 注意: フォーマット後は、必ず外部温度センサーを取り外し、RESET ボタンを押してください。その後、デバイスが内部温度センサーのアドレスを決定し、ディスプレイに「デバイスのリセット」と表示されます。RESET ボタンを押して、外部温度センサーを接続してください。温度センサーをリセットし、もう一度RESETボタンを押します。

また、デバイスの左下隅には、メニュー項目間を移動するための 4 つのボタンがあります。

5. コンピュータとの通信。 プログラム「UDコントロール」での作業 Подключение

「ユニバーサルデバイス」 コンピュータに接続する機能があります。 プログラムは、デバイスを操作するために特別に作成されています。 「UDコントロール」, このマニュアルでは、プログラムバージョン 1.0.2.2 での作業について説明します。 このプログラムは、Windows Home Edition 以降のオペレーティング システム (Windows 7 および Windows Vista を含む) で実行されます。

プログラムをインストールするには、UDC_Setup.exe ファイルを実行し、フォルダー (デフォルトでは C:\Program Files\Universal Device\UD Control) を指定します。 その後、デバイスを PC に接続すると、Windows が新しいハードウェアを見つけてドライバーを要求し、ドライバーのあるフォルダー (c:\Program Files\Universal Device\UD Control\windows-driver\ ) を指定します。 ドライバーが正常にインストールされたら、プログラムを実行します 「UDコントロール」 デスクトップから。 プログラムの左下隅に「デバイスが接続されていません」と表示されている場合は、USB ケーブル接続の信頼性とドライバーが正しくインストールされていることを確認し、PC を再起動することをお勧めします。

UDコントロール

プログラム UDコントロール このプロジェクトの作成者 (つまり、私) によって作成されました。 便宜上、すばやくナビゲートできるようにいくつかのタブがあります。 プログラム設定は、システム レジストリに保存されます。

プログラムを初めて実行すると、エラー警告が表示される場合があります。[OK]をクリックしてプログラムを再起動してください。

この記事では、プログラムのバージョン 1.0.2.2 を使用する方法について説明します。

設定

米。 5.1. 設定タブ

ポーリング頻度。 プログラムがデバイスをポーリングする遅延。 推奨値は 50 ミリ秒です。

大きなメッセージを表示します。 Winamp でトラックを切り替えたり、マネージド プログラムを選択すると、モニターに XNUMX 行の大きなメッセージが表示されます。

デバイスのファームウェアを更新します。 デバイスのファームウェア。プログラムの開始時に、プログラムの現在のバージョンとファームウェアの現在のバージョンとの互換性がないことに関するメッセージが表示される場合は、このボタンをクリックし、プログラムの指示に従ってください。 したがって、デバイスのファームウェアは、プログラムの現在のバージョンでサポートされている最新のファームウェアに更新されます。

XNUMX番目のフレームにある機能は誰にでも明らかだと思います。

目覚まし時計

米。 5.2. アラームタブ

タイミング。 呼び出し信号の持続時間。

繰り返し. 合図と一時停止の長さ。

ソース。 内蔵ブザー、IR LED、またはアラームが接続されている XNUMX つの出力のいずれかをアラームとして選択できます。

アラームパラメータを設定し、「記録」をクリックすると、通話スケジュールがデバイスに転送されます。「ROM に記録」の横のボックスをチェックすると、スケジュールがデバイスの ROM (不揮発性メモリ) に保存されます。デバイス。

温度

米。 5.3. 温度タブ

このタブでは、両方の温度センサーの温度が左側に外部、右側に内部で表示されます。 以下は温度グラフです。 グラフは 1 分ごとに更新され、下の数値が XNUMX ずつ増加します。

温度マークにカーソルを移動すると、プログラムの開始日時、選択した温度センサーの最低温度と最高温度、記録された時刻と日付が書き込まれるウィンドウが表示されます。

センサーの名前 (現在の内部センサーと外部センサー) は変更できます。 これを行うには、温度マークをクリックすると、入力フォームを含むウィンドウが表示され、そこに新しい名前を入力して「OK」をクリックします。

負荷管理

米。 5.3。 [読み込み]タブ

負荷はリモコンだけでなく、コンピュータからも制御できます（コンピュータに接続している場合は、リモコンからも負荷を制御できます）。

負荷を制御するボタンは上部に配置され、緑のマーカーがボタンの近くにある場合は出力がアクティブで、赤のマーカーはアクティブではありません。 ロードのオン/オフを切り替えるには、適切なボタンを押すだけです。 各負荷のボタンの名前を変更できます。これを行うには、対応するボタンをクリックします。その前に、左の「Shift」を押したままにすると、温度マークの名前を変更するときと同じウィンドウが表示されます。

自動負荷管理

PC プログラムは、自動モードで負荷を独立して管理できます。 負荷ごとに独自の制御方法を設定できます。プログラムには 4 つのアルゴリズムがあります。

• 手動 - リモコンまたはプログラムボタンによる通常の制御。
• 時間別 - ユーザーが指定した時間値に基づいて負荷を管理します。
• 内部温度による - ユーザーが設定した内部温度センサーの温度値に基づく負荷管理。
• 外気温による - ユーザーが設定した内部温度センサーの温度値に基づいて負荷制御します。

制御条件も設定する必要があります。プログラムには次の XNUMX つの条件があります。

1. 値 1 と値 2 の範囲内 - 現在の温度または時間が値 1 と値 2 の間にある場合に負荷がオンになります。一時的な方法では、たとえば、すぐに電化製品の電源を入れる必要がある場合に使用できます。一定時間待ってから電源を切ります。 たとえば、値 1 = 7:30:00、値 2 = 7:35:00、負荷として電気ケトル、この場合、まだ寝ているときに電源が入り、お湯が沸いてから電源が切れます。 。
2. 値 1 と値 2 の外側 - 最初のケースと同様に、値 1 と値 2 内でロードのみがオンになります。
3. 値 1 よりも高い。
4. 値 1 より低い。
5. 値 1 より上でオン、値 2 より下でオフになります。
6. 値 1 より下でオン、値 2 より上でオフ - サーモスタット機能のない電気ヒーターをお持ちの場合は、次の方法でこの機能を追加できます。 ユニバーサルデバイス。 このヒーターを負荷の 1 つとして接続します。 制御方法「内部温度による」、値 25 = 2、値 30 = 25 を選択し、「保存」を押します。 部屋の温度が 30℃ を下回ると、ヒーターがオンになり、部屋の温度が XNUMX℃ まで加熱され、その後ヒーターは自動的にオフになります。 そして、これはすべて自動的に行われ、ユーザーの参加は必要ありません。ユーザーは必要なアルゴリズムを設定するだけで済みます。 ユニバーサル デバイス 自分で気をつけて！

警告！ 500mAを超える強力な負荷を制御するには、トライアック、サイリスタ、または電磁リレーにキーを組み立てる必要があります。

リレー図は次のとおりです。

*.layのリレー943-1C-xD用PCB

米。 5.4. XNUMX つのリレーを搭載したボード

リモコン（ラジコン）

米。 5.5. 「リモート」タブ

リモコンは多くのコンピュータ機能を制御できます。 右側には受け入れられたコマンドのリストがあり、その少し下には、コンピュータ向けではない場合でも、最後に受け入れられたコマンドが表示されます。
リモコンは次の機能を制御できます。

• MS Windows コマンド - オン、オフ、CD-ROM を開くなど。
• マニピュレータ マウス - カーソルを移動し、ボタンを押します。 移動速度と加速度を選択できます。 便宜上、マウス ボタンのダブルクリックをシミュレートすることができます。
• キーボード - ジョイスティックでキーボードのキーを押します。
• Winamp - 最も人気のあるプレーヤーの管理。

そして、もう XNUMX つの非常に優れた機能です。 UDコントロール - 大きなメッセージの表示。
各アイテムには、ボタンの値を設定する必要があるプレートがあります。
リモコンから何を制御するかを選択するには、リモコンの BTN_MENU ボタンを押す必要があります。 その後、大きなメッセージが画面に表示されます。

その後、リモコンの数字ボタンを押してアプリケーションを選択する必要があります。

1. Windows

2. マウス

3. キーボード

4. Winampの

その後、同じメッセージが表示され、一番下の行のみ「Winampが選択されました」と表示されます。
ここで、「Winamp を開く」ボタンをクリックすると、それに応じて Winamp が開きます。 プログラム内の表に従って再生コマンドを送信するリモコンのボタンを押すと、大きなメッセージが表示され、割り当てられた領域に収まらない場合は（忍び寄る線のように）スクロールします。 :

メッセージがスクロールしています

インストールアーカイブUDControl1.0.2.2を含むファイルをダウンロードします。

*.chm でデバイスを操作するためのヘルプを含むアーカイブをダウンロードします。

Завершение

私はプロジェクトをサポートするので、UD Control プログラムと、それに応じてデバイスのファームウェアが改善されます。すべてのアップデートは、unidev.ho.ua/ の Web サイトで入手できます。

フラッシュされたマイクロコントローラ (将来的には、上記のデバイスをプログラムから直接フラッシュすることができます)、およびデバイスに関するすべての質問 (完成したデバイスの購入を含む) については、次の電子メールに連絡してください。 univdevice {dog} ya.ru (「{犬}」を @ に置き換えます) .

注意！ プロジェクトの作成者は、マイクロコントローラー上のデバイスの開発の注文を受け付けています。開発に関する質問については、devices2000 {dog} ya.ru にお問い合わせください。

著者：ブラジニコフ・ミハイル。 出版物: cxem.net

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