Курсовая работа: Автомобильная сигнализация

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

Кафедра РЭИС

Пояснительная записка

к курсовой работе

автомобильная сигнализация

По предмету «Цифровые устройства и микропроцессоры»

Екатеринбург 2005

Задание на проектирование

В данной курсовой работе предлагается разработать авто сигнализацию на микроконтроллере КР1816ВЕ51. Основные требования к системе:

Система должна обрабатывать показания следующих датчиков: капота, багажника, дверей и двух уровневого датчика удара (сильного и слабого ударов), так же система должна выполнять блокировку зажигания при включении на охрану и содержать устройство сигнализации (сирену). Авто сигнализация должна работать в двух режимах. Первый режим – полная постановка на охрану с опросом всех датчиков, при втором режиме датчики удара и багажника игнорируются, т. е. можно без проблем открыть багажник, не включив сигнализацию, потом по желанию вернуться в первый режим.

Кроме выше указанных обязательных функций системы разработчику предлагается усложнить систему по своему усмотрению. Функции, предложенные разработчиком, указаны ниже.

Оглавление

Задание на проектирование

Введение

Функции и принцип работы устройства

Разработка схемы устройства

Описание прикладной программы

Заключение

Библиографический список

Приложение 1. Схема электрическая принципиальная

Приложение 2. Блок-схема основной программы

Приложение 3. Блок-схемы подпрограмм

Приложение 4. Программа устройства на языке Assembler

Приложение 5. Листинг программы отлаженной в ProView 32

Введение

Некоторое время назад в микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс интегральных схем микроконтроллеры, которые предназначены для применения в приборах различного назначения.

Использование микроконтроллеров в различных изделиях не только приводит к улучшению всех показателей (стоимость, надежность, потребляемая мощность, габариты) и позволяет многократно сократить сроки разработки и придаёт изделиям принципиально новые потребительские качества, такие как расширенные функциональные возможности и д.р.

Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.

Цель курсовой работы состоит в развитии навыков проектирования специализированных цифровых радиоэлектронных систем с применением микропроцессорных комплектов. Изучить архитектуру однокристальных микроконтроллеров популярного семейства INTEL8051, а также структуру одного из клонов семейства – микроконтроллера КМ1816ВЕ51, его функциональные узлы и особенности их работы. Изучение основ языка Ассемблер и интегрированной среды ProView фирмы Franklin Software Inc., которая предназначена для разработки программного обеспечения микроконтроллеров этого семейства.

Функции и принцип работы устройства

Данная система будет содержать пять двоичных датчиков: сильного и слабого удара, капота, багажника и дверей. Постановка на охрану осуществляется с радиопульта, имеющего две кнопки: первая кнопка осуществляет постановку/снятие системы с охраны и выключение сирены при срабатывании системы (последняя функция осуществляется следующим образом: нажатие кнопки выключает сигнализацию, а автомобиль остаётся на охране, для снятия с которой надо еще раз нажать кнопку 1); вторая кнопка осуществляет постановку в режим 2 (датчики багажника и оба датчика удара игнорируются, блокировка багажника снимается) или снятие с него, в режиме 2 выключение сирены так же осуществляется с помощью кнопки 1.

При включении охраны автоматически происходит блокировка стартера, закрытие дверей и багажника, но если багажник, капот или одна из дверей открыты, то постановки на охрану не происходит, сирена дает 3 характерных звуковых сигнала (сигналы подаются примерно через 0.2 секунды, с таким же интервалом происходят все сигналы сирены и габаритами, описанные ниже), а микроконтроллер переходит в ожидание включения системы. Если все закрыто, то система переходит в режим охраны, символизируя об этом 1 сигналом сирены и габаритами.

При срабатывании датчика слабого удара система дает 5 сигналов сирены. При срабатывание любого из других датчиков происходит включение сирены, сопровождающееся миганием габаритов в течении одной минуты. Отключение сирены можно произвести с пульта кнопкой 1 или с помощью сигнала с Valet’а, который установлен в салоне автомобиля (Valet должен располагаться в потайном месте, что бы взломщики не могли его обнаружить, и возможно может быть защищен паролем, но это уже отдельное устройство, не относящееся к данному курсовому, поэтому мы будем учитывать только сигнал приходящий с него). Если датчик капота, багажника или дверей срабатывает больше пяти раз подряд (скажем, дверь была открыта), то после 5 циклов сирены по 1 минуте, система встает на охрану игнорируя цепь (датчик), которая вызвала срабатывание.

В салоне автомобиля устанавливается светодиод, который при нормальной работе системы мигает приблизительно с интервалом в 1 секунду, а при срабатывании любого датчика, кроме датчика слабого удара, включается на постоянное свечение, символизируя нам, что было вторжение. Так же при выключении системы о вторжении нам говорят 4 сигнала сирены и 4 габаритами, а если не было вторжения, то при выключении будет 2 сигнала сирены и 2 габаритами.

При включении режима 2 система оповещает нас 3 сигналами сирены и 3 габаритами, а система автомобиль остается на полной охране.

При выключении системы происходит разблокировка стартера, дверей и багажника.

Разработка схемы устройства

Схема микроконтроллера электрическая принципиальная представлена в приложении 1. Она содержит RC-цепь для формирования сигнала сброса при включении питания и кварцевый резонатор 12 МГц(ZQ). На вход ЕА подается уровень 1 (+5В).

Связь микроконтроллера с датчиками и исполнительными механизмами обеспечивается через порты (Р0 и Р2), а незадействованные порты могут быть в последствии использованы для расширения функциональных возможностей системы.

Включение/выключение системы, а так же постановка и снятие режима 2, отключение сирены осуществляется с пульта, сигналы с которого принимаются антенной и в виде двоичного кода поступают на входы порта Р0 (Р0.0 и Р0.1):

Таблица 1

P0.0	P0.1	Режим системы
0	0	Режим 2
0	1	Режим 1
1	0	Выключение сирены в режиме 2 или снятие с охраны
1	1	Выключение сирены в режиме 1 или снятие с охраны

Расшифровка таблицы: сигнал 0 на Р0.0 включает систему, до этого Р0.0=1 (система не включена). При включении сирены её можно выключить если нажать на кнопку 1, в результате чего антенна пошлет сигнал Р0.0=1, который сразу после выключения сирены программно сбрасывается Р0.0=0. Аналогично с режимом 2 и Р0.1. Кнопки 1 и 2 на пульте инвертируют сигнал соответственно на входах Р0.0 и Р0.1 микроконтроллера.

Исполнительные механизмы подключены к выходам порта Р0 (Р0.0÷Р0.6). Из-за низкой нагрузочной способности выходов микропроцессора для всех исполнительных механизмов потребуются усилители мощности.

Датчики в системе подключены ко входам порта Р2 (Р2.2÷Р2.6). Пример подключения датчика представлен на рис.1. О срабатывании датчика сообщает низкий уровень на входе порта.

Рис.1. Подключение двоичного датчика

Описание прикладной программы

Блок-схема алгоритма программы была составлена исходя из функций и принципа действия охранной системы, изложенных выше. Текст программы составлен в точности, основываясь на алгоритме в блок-схеме. Программа оперирует с портами Р0 и Р2, регистры R0÷R4 используются в подпрограммах задержки, регистры R5÷R7 являются счетчиками числа срабатывания датчиков капота, багажника и дверей, что бы потом можно было их игнорировать. В программе создается байтовая константа FLAGS внутри сегмента перемещаемого внутрь битовой адресуемой памяти данных. В этой константе используются пять битов, каждый из которых является флагом, использующимся в программе: флаги игнорирования датчиков (капота, багажника и дверей), флаг режима 2 и флаг попытки вторжения. Подпрограммы, начинающиеся с метки SIGNAL** производят сигналы сиреной (число сигналов = первой звездочке) и габаритами (число сигналов = второй звездочке).

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была разработана автомобильная охранная система на однокристальном микроконтроллере КР1816ВЕ51. В процессе выполнения курсовой работы система была немного усовершенствована по сравнению с техническим заданием, был разработан алгоритм её работы и составлена блок-схема рабочей программы. Текст программы мы составили на языке assembler и провели её тестирование и отладку в интегрированной среде ProView фирмы Franklin Software Inc.

Библиографический список

1. Микропроцессоры. В 3 кн. Кн. 1. Архитектура и проектирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов: Учебник для втузов / П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Высшая школа, 1986. 495 с.

2. Ваша первая программа для микроконтроллера Intel 8051: Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу “Микропроцессоры и вычислительные устройства”/ Добряк В.А. Екатеринбург: УГТУ, 1999. 32 с.

3. Система команд микроконтроллера Intel 8051: Методические указания к лабораторной работе №2 по курсу “Цифровые устройства и микропроцессоры”/Добряк В.А., Рагозин В.К. Екатеринбург: УГТУ, 1999. 32 с.

4. Программирование микроконтроллера Intel 8051 на языке ассемблера: Методические указания к лабораторной работе №3 по курсу “ Цифровые устройства и микропроцессоры”/ Добряк В.А., Рагозин В.К.. Екатеринбург: УГТУ, 1999. 26 с.

5. Взаимодействие микроконтроллера Intel 8051 с объектами управления: Методические указания к лабораторной работе №4 по курсу Цифровые устройства и микропроцессоры”/Добряк. В.А. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2001. 24 с.

Приложение 1. Схема электрическая принципиальная

Приложение. Программа устройства на языке Assembler

BEGIN: JMP START ; переход к программе START

USING 0 ; выбор 0 банка регистров

ORG 30H ; директива размещения программы с адреса ; 30H

SEG_FLAG SEGMENT DATA BITADDRESSABLE ; объявляем сегмент перемещаемый ; внутрь битовой адресуемой памяти ; данных

SEG_PROG SEGMENT CODE ; объявляем сегмент перемещаемый в ; пространство кода программы

OVER_K SET R5 ; назначаем символические

OVER_D SET R6 ; имена регистрам

OVER_B SET R7 ; R5,R6,R7

RSEG SEG_FLAG ; выбор сегмента

FLAGS: DS 1 ; однобайтовая переменная (FLAGS)

FDOOR BIT FLAGS.0 ; флаг игнорирования (да(1) / нет(0)) датчика дверей

FBOX BIT FLAGS.1 ; -------------------- багажника

FKAPOT BIT FLAGS.2 ; ---------------------------------- капота

FMODE2 BIT FLAGS.3 ; флаг режима 2 (да(1)/нет(0))

FALARM BIT FLAGS.4 ; флаг попытки вторжения (да(1)/нет(0))

RSEG SEG_PROG ; выбор сегмента

START: ; установка начальных значений параметров

MOV FLAGS,#00H ; сброс флагов

MOV P0,#00H ; установка режимов портов

MOV P2,#0FFH ;

MOV R0,#00H ; обнуление регистров

MOV R1,#00H ;

MOV R2,#00H ;

MOV R3,#00H ;

MOV R4,#00H ;

MOV OVER_B,#00H ;

MOV OVER_K,#00H ;

MOV OVER_D,#00H ;

CLR A ; обнуление аккумулятора

WAIT: JB P2.0,WAIT ; ждем сигнала постановки на охрану

JNB P2.4,SIGNAL3 ; переходим на метку SIGNAL3,

JNB P2.5,SIGNAL3 ; если открыты двери, капот

JNB P2.6,SIGNAL3 ; или багажник

JMP BLOCKING ; переход к п/п блокировки

SIGNAL3: MOV R0,#3 ; программа

LOOP3: CALL SIGNAL1 ; реализации трех

CALL DELAY ; сигналов сиреной

DJNZ R0,LOOP3 ; с последующим переходом

JMP BEGIN ; в начало

SIGNAL5: MOV R0,#5 ; программа

LOOP5: CALL SIGNAL1 ; реализации пяти

CALL DELAY ; сигналов сиреной

DJNZ R0,LOOP5 ; с последующим переходом

JMP GAUGE_L ; к опросу датчиков GAUGE_L

BLOCKING: SETB P0.0 ; блокировка стартера

SETB P0.1 ; закрытие дверей

SETB P0.2 ; закрытие багажника

CALL SIGNAL11 ; сигнал сирены и габаритов - СИСТЕМА НА ОХРАНЕ!

GAUGE_L: JNB P2.2,SIGNAL5 ; 5 сигналов сирены, если сработал датчик ; слабого удара

GAUGE_S: JNB P2.3,LABELB ; переход на метку LABELB, если ; сработал датчик сильного удара

IGN_BOX: JB FBOX,IGN_KAPOT ; переход к IGN_KAPOT, если датчик ; багажника игнорируется

BOX: JB P2.5,IGN_KAPOT ; переход к IGN_KAPOT, если датчик ; багажника не срабатывает

INC OVER_B; если датчик багажника сработал, то +1 к ; константе хранящей число срабатываний ; этого датчика

JMP LABELB; переход на метку LABELB, включающую ; сирену

IGN_KAPOT: JB FKAPOT,IGN_DOOR ; 8 ниже следующих строк выполняют ; аналогичную функцию,

KAPOT: JB P2.4,IGN_DOOR ; как при опросе датчика багажника (выше),

INC OVER_K; только для датчиков капота и дверей!

JMP LABELB;

IGN_DOOR: JB FDOOR,CHECK_ALARM ;

DOOR: JB P2.6,CHECK_ALARM ;

INC OVER_D;

JMP LABELB;

CHECK_ALARM: JB FALARM,CHECK_MODE2 ; проверка на вторжение, если да, то ; переходим на метку CHECK_MODE2

LIGHT_DIOD: MOV R4,#5 ; программа обеспечивающая мигание светодиода

D_CYCLE: CALL DELAY; мигание светодиода примерно

DJNZ R4,D_CYCLE ; с интервалом в 1 секунду

CPL P0.5 ;

CHECK_MODE2: JNB P2.1,LABELA ; если происходит постановка в режим 2, то ; переходим на метку LABELA

CLR FMODE2 ; сброс флага режима 2

MOV OVER_B,#00H ; и констант

MOV OVER_K,#00H ;

MOV OVER_D,#00H ;

SETB P0.2; закрытие багажника на случай если включался ; режим 2

JNB P2.0,GAUGE_L ; если система не выключается, то переход к ; опросу датчиков

JNB FALARM,EXIT ; если не было вторжения в процессе работы, ; то переход на EXIT

CALL SIGNAL44 ; если было вторжение, то 4 сигнала сирены и ; габаритов

ANTIBLOKING: CLR P0.0 ; разблокирование стартера

CLR P0.1 ; открытие дверей

CLR P0.2 ; открытие багажника

JMP BEGIN ; переход в начало

LABELA: JB FMODE2,IGN_KAPOT ; если режим 2 уже установлен, то переход ; на IGN_KAPOT, если нет, то:

SETB FMODE2 ; уст. флага режима 2

CALL SIGNAL22 ; 2 сигнала сирены и габаритов при постановке в ; режим 2

CALL DELAY;

CALL SIGNAL11 ;

CLR P0.2 ; открытие багажника

JMP IGN_KAPOT ; переход к проверке датчиков

LABELB: SETB P0.3 ; включение сирены

MOV R0,#3 ; загрузка регистров для

LOOP1: MOV R4,#100 ; цикла в 60 секунд

LOOP0: JB P2.0,STOP_PULT ; переход если сирена отключается с пульта

JB P0.6,STOP_VALET ; переход если сирена отключается с Valet`а

CALL DELAY ; задержка 0.2 секунды

CPL P0.4 ; мигание габаритов

DJNZ R4,LOOP0 ; внутренний цикл

DJNZ R0,LOOP1 ; внешний цикл

JMP SHUTDOWN ; пропускаем 2 строки

STOP_PULT: CLR P2.0 ; сброс отключения с пульта

STOP_VALET: CLR P0.6 ; сброс отключения с Valet`а

SHUTDOWN: CLR P0.3 ; выключение сирены

CLR P0.4 ; выключение габаритов

CJNE OVER_B,#5,SET_FKAPOT ; установка флагов для

SETB FBOX ; игнорирования датчиков

SET_FKAPOT: CJNE OVER_K,#5,SET_FDOOR ; если воздействие было

SETB FKAPOT ; 5 раз

SET_FDOOR: CJNE OVER_D,#5,SET_FALARM ;

SETB FDOOR ;

SET_FALARM: SETB FALARM ; запомнили БЫЛА ПОПЫТКА ВТОРЖЕНИЯ!!!

SETB P0.5 ; включаем светодиод на постоянное свечение

JNB P2.1,TO_IGN_KAPOT ; переход если режим 2 на TO_IGN_KAPOT

JMP GAUGE_S ; переход к опросу датчиков GAUGE_S

TO_IGN_KAPOT: JMP IGN_KAPOT ; переход на IGN_KAPOT

SIGNAL11: SETB P0.3 ; вкл. сирены

SETB P0.4 ; вкл. габаритов

CALL DELAY; задержка 0.2 секунды

CLR P0.3 ; выкл. сирены

CLR P0.4 ; выкл. габаритов

RET ; возврат

SIGNAL22: CALL SIGNAL11 ; 1 сигнал сирены и габаритами

CALL DELAY ; задержка 0.2 секунды

CALL SIGNAL11 ; 1 сигнал сирены и габаритами

RET ; возврат

SIGNAL44: CALL SIGNAL22 ; 2 сигнала сирены и габаритами

CALL DELAY ; задерка 0.2 секунды

CALL SIGNAL22 ; 2 сигнала сирены и габаритами

RET ; возврат

EXIT: CALL SIGNAL22 ; 2 сигнала сирены и габаритами

JMP BEGIN ; переход в начало

SIGNAL1: SETB P0.3 ; вкл. сирены

CALL DELAY ; задержка 0.2 секунды

CLR P0.3 ; выкл. сирены

RET ; возврат

DELAY: MOV R3,#2 ; задержка приблизительно 0.2 секунды

CYCLE2: MOV R2,#200 ; с помощь вложенных циклов

CYCLE0: MOV R1,#248 ;

CYCLE1: DJNZ R1,CYCLE1 ;

NOP ;

DJNZ R2,CYCLE0 ;

DJNZ R3,CYCLE2 ;

RET ; возвраты

END ; конец