Содержание

стр

Введение 4

Раздел 1 Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной 6

Раздел 2 Выбор элементов схемы 9

Раздел 3 Расчет надежности устройства 18

Раздел 4 Разработка печатной платы 20

Раздел 5 Оборудование, применяемое для настройки и регулировки 26

Раздел 6 Техника безопасности при работе с изделием 28

6.1 Общие требования по технике безопасности 29

6.2 Электробезопасность 28

6.3 Пожаробезопасность 31

Заключение 33

Список литературы 34

Приложение 1 <<Перечень элементов>>

Разрабатываемое устройство предназначено для владельцев автомобилей, желающих с помощью мобильного телефона в любой момент узнавать местоположение своего транспортного средства. Устройство способно позвонить или отправить SMS-сообщение со своими координатами на номер мобильного телефона владельца по его SMS-запросу или автоматически при срабатывании любого из трех контактных датчиков. Это даст возможность определить координаты автомобиля в случае его угона.

Сигнализатор несложен по схеме и построен на доступных для приобретения недорогих элементах. Эксплуатационные расходы заключаются лишь в своевременном пополнении платежного баланса установленной в нем SIM-карты, причем тариф может быть выбран самым дешевым из предлагаемых операторами сотовой связи.

Для приема запросов владельца и передачи ему информации о координатах автомобиля и состоянии охранных датчиков сигнализатор использует сотовую сеть стандарта GSM. Причем в нем применен не мобильный телефонный аппарат этого стандарта, а специализированный автономный GSM-модуль, работоспособный даже при отрицательной температуре (до минус 20 °С), когда автомобиль стоит зимой на улице или в неотапливаемом помещении.

Имеющийся в сигнализаторе модуль приемника GPS дает возможность включать в формируемые SMS-сообщения, кроме информации о состоянии охранных датчиков, географическую широту и долготу места, где находится объект, оснащенный сигнализатором (автомобиль), кроме того, точное время, дату, а также сведения о направлении и скорости движения объекта.

Приемник GPS, работая на частоте 1575,42 МГц, принимает сигналы со всех спутников системы, находящихся в пределах его видимости. Сигнал каждого из них содержит информацию о его положении на орбите и точное время. На основании этой информации вычислитель приемника решает навигационную задачу и получает географические координаты и параметры движения объекта, на котором он установлен. Минимальное число спутников, необходимое для определения координат, — 4.

Для сигнализатора выбран двадцатиканальный GPS-модуль LR9552 фирмы LEADTEC с встроенной антенной. Он выполнен на специализированной микросхеме SiRFStar III, имеет высокую чувствительность (-158дБм в режиме слежения, -142 дБм в режиме поиска).

Для передачи сообщений сигнализатора по сети GSM пользователю могут быть применены следующие протоколы:

SMS — передача коротких текстовых сообщений. Максимальная длина сообщения зависит от используемого алфавита: 160 символов латиницы или 70 символов кириллицы;

CSD — канал занимается цифровой информацией на все время сеанса связи (как при разговоре). Ее можно передавать время от времени или непрерывно с максимальной скоростью 9600 бит/с;

GPRS — пакетная передача информации получателю, имеющему IP-адрес в сети Интернет.

Передача и прием могут происходить в нескольких (до четырех) временных слотах одновременно, что увеличивает максимальную скорость приема до 85600 бит/с;

EDGE — то же, что и GPRS, но с дополнительной модуляцией сигнала, что позволило повысить скорость почти в три раза, она доходит до 230000 бит/с на прием.

В разрабатываемом устройстве использованы SMS-сообщения. Чтобы передать координаты объекта и состояние тревожных датчиков, 160 символов вполне достаточно.

Раздел 1 Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной

Рисунок 1.

За работой схемы следит микроконтроллер ATmega162-16AI (DD1), основные задачи которого — принимать навигационные данные от GPS-приемника, по запросу GSM-модуля формировать и загружать в этот модуль тексты SMS-сообщений, а также реагировать на сигналы датчиков.

Микроконтроллер выбранного типа имеет в своем составе два блока DART, необходимых для обмена информацией с GPS- и GSM-модулями, и достаточное для решения поставленных задач число линий ввода-вывода общего назначения. Так как DART должны работать со скоростью 4800 и 115200 Бод, частота кварцевого резонатора ZQ1 выбрана равной 3,6864 МГц, что обеспечивает точную установку обоих значений.

Винтовые зажимы ХТ1—ХТ8 служат для соединения сигнализатора с кнопкой управления SB1, контактными датчиками SF1—SF3 и бортсетью автомобиля.

Поскольку GPS-модуль LR9552 допустимо питать напряжением 3,2...5 В, GSM-модуль SIM300 — 3,4...4,5 В, а микроконтроллер ATmega162-16AI -2,7...5,5 В, общее для них напряжение питания выбрано равным 4,3 В. Его получают из напряжения бортовой сети автомобиля (12... 15 В) с помощью микросхемы импульсного стабилизатора LM2576-ADJ (DA1). Она способна обеспечить ток нагрузки 2 А, потребляемый GSM-модулем во время передачи.

Диод VD1 служит защитой от "переполюсовки" при подключении сигнализатора к бортсети, конденсатор С1 -входной фильтр. Дроссель L1 и диод Шотки VD6 — элементы типовой схемы включения микросхемы DA1. Конденсаторы С4 и С5 сглаживают пульсации ее выходного напряжения. Резисторы R9 и R10 образуют делитель напряжения в цепи обратной связи стабилизатора. Необходимое выходное напряжение (4,3 В) устанавливают на конденсаторе С4, подбирая резистор R10. Эта операция должна быть выполнена до установки в устройство микроконтроллера DD1 и подключения модулей U1 и U2.

Разъем ХР5 необходим для загрузки программы в микроконтроллер без его извлечения из устройства. Перемычкой S1 выбирают способ реагирования на тревогу. Если она находится в положении 1-2, при срабатывании датчиков будет производиться дозвон на телефон владельца, а если в положение 2-3, то ему будет отослано SMS-сообщение. Первый способ бесплатный, зато второй — информативнее. Проверьте оба и выберите наиболее приемлемый.

Резисторы R1—R8 образуют делители напряжения, обеспечивающие на входах микроконтроллера напряжение около 3,3 В при напряжении на входных зажимах 12В. Стабилитроны VD2 — VD5 защищают входы микроконтроллера от повышенного напряжения.

Интерфейсный разъем GSM-модуля имеет 60 контактов, из которых, чтобы не усложнять конструкцию, использованы только самые необходимые — цепи питания, индикации, включения модуля, подключения к нему SIM-карты и последовательного интерфейса. Так как ток потребления этого модуля может достигать 2 А, плюс напряжения питания на него поступает через восемь выводов, а минус — через шесть.

Модуль SIM300 формирует на выводе 30 (NET_LED) импульсы длительностью 64 мс, продолжительность пауз между которыми свидетельствует о режиме его работы:

800 мс — модуль не может найти сеть;

3000 мс — модуль зарегистрирован в сети;

300 мс — идет передача информации по протоколу GPRS.

Для облегчения отладки и контроля работы модуля к этому выводу через усилитель на транзисторе VT1 подключен светодиод HL1.

Для работы в сети GSM, SIM-карта DS1 может быть приобретена у любого сотового оператора. Ее подключают к предназначенным для этого выводам модуля U2, вставляя в специальный держатель. Поскольку вывод 16 (SIM PRESENTS) разъема Х4 соединен с общим проводом, модуль U2 всегда считает, что SIM-карта в держателе имеется. На работу сигнализатора это не влияет, зато упрощает его схему и программу микроконтроллера.

В SIM-карте, используемой в сигнализаторе, необходимо запрограммировать запрет запроса PIN-кода. Для этого карту временно вставляют в любой сотовый телефон, включают его и вводят PIN-код, если телефон его запросит. Затем, войдя в меню "Настройка" телефона, выбирают пункт "Безопасность" и далее — "Проверка PIN". Здесь выбирают режим "Выключена" и подтверждают выбор, после чего телефон еще раз предложит ввести PIN-код и, получив правильное значение, запишет в SIM-карту признак запрета проверки в дальнейшем. Хотя этот алгоритм проверен с помощью телефона фирмы Samsung, он справедлив и для телефонов других марок.