35_38.PDF

Zdalne sterowanie

za pomocą telefonu

komórkowego

Siemens S35, część 1

Us³uga Short Message

System (SMS) standardowego

telefonu komÛrkowego moøe

byÊ stosowana do

powaøniejszych zadaÒ niø

tylko wymiana zaszyfrowanych

wiadomoúci. Opisywana

w†artykule aplikacja pos³uguje

siÍ skromn¹ ìkomÛrk¹î do

zdalnego monitorowania

i†sterowania urz¹dzeniami.

Projekt prezentowany w†arty-

kule jest rezultatem wspÛ³pracy

Politechniki TFH Georg Agricola

i†przedsiÍbiorstwa Engelmann &

Schrader. Jest to uniwersalny ste-

rownik w†postaci eksperymental-

nej p³ytki (TFH SMS ExBo),

s³uø¹cy do zdalnego sterowania

procesami technologicznymi. W³¹-

cza siÍ go pomiÍdzy sterowanym

urz¹dzeniem a†telefonem komÛr-

kowym, co pozwala na zdalne

monitorowanie i†zdalne sterowa-

nie procesem za pomoc¹ komu-

nikatÛw SMS.

nym kierunku sterownik SMS

na p³ytce interfejsu zamienia in-

formacje w†komunikaty SMS, ktÛ-

re nastÍpnie zostaj¹ wys³ane po-

przez szeregowe ³¹cze interfejsu

do komÛrki, ktÛra z†kolei moøe

je wysy³aÊ do dowolnego telefo-

nu na úwiecie. Informacj¹ steru-

j¹c¹ moøe byÊ na przyk³ad ìset

10î, co oznacza uaktywnienie

wyjúcia 10 karty interfejsu i†w³¹-

czenie LED, silnika czy przekaü-

nika, po³¹czonego z†tym wyj-

úciem. Podobnie w†odwrotnym

kierunku, sterownik odczytuje

sygna³y wejúciowe karty interfej-

su SMS ze sterowanego procesu

i†generuje odpowiedni komunikat

SMS. W†komunikacie moøe byÊ

przekazana, na przyk³ad informa-

cja: ìw zbiorniku 3†stwierdzono

nadciúnienieî albo ìintruz wywo-

³a³ alarm w†drzwiach 5î lub

ìbojler domku wakacyjnego zo-

sta³ w³¹czonyî - moøliwoúci s¹

nieduøe.

P³ytka doúwiadczalna ( Ex p eri-

mental Bo a rd ) TFH SMS ExBo

jest wyposaøona w†dwa asynchro-

Artyku³ publikujemy na pod-

stawie umowy z wydawc¹ mie-

siÍcznika "Elektor Electronics".

Sterowanie procesem

za pomoc¹ SMS-Ûw

P³ytka interfejsu SMS udo-

stÍpnia dwa poziomy zaawanso-

wania sterowania. Na poziomie

podstawowym urz¹dzenie inter-

pretuje wiadomoúci SMS, spraw-

dza otrzymywane has³o i†bezpo-

úrednio steruje przekaünikami lub

wskaünikami ( rys. 1 ). W†odwrot-

Editorial items appearing on

pages 35...38 are the copyright

property of (C) Segment B.V., the

Netherlands, 1998 which reserves

all rights.

Elektronika Praktyczna 5/2002

Tab. 1. Opis wejść/wyjść portów

Port Numer

Funkcja

końc.

Rys. 1. Zdalne sterowanie procesem technologicznym za pomocą SMS

przez telefon komórkowy

P1.0

WEJŚCIE: połączenie

z przyciskiem S1

P1.1

WEJŚCIE: połączenie

z przyciskiem S2

niczne porty szeregowe, umoøli-

wiaj¹ce przy³¹czenie w†odleg³ym

miejscu zewnÍtrznego komputera

albo sterownika procesu oraz te-

lefonu komÛrkowego. Taka kon-

figuracja zapewnia wysoki po-

ziom kontroli i†monitorowania,

pozwalaj¹cy na wymianÍ wy-

nikÛw pomiarÛw parametrÛw pro-

cesu i†innych informacji o†stanie

urz¹dzenia. P³ytka interfejsu mo-

øe inicjalizowaÊ telefon komÛr-

kowy, ale przesy³a niezmienione

SMS-y do zewnÍtrznego kompu-

tera. Nadaje to systemowi znacz-

nie wiÍksz¹ elastycznoúÊ, SMS-

y bowiem s¹ dekodowane i†ge-

nerowane w†zewnÍtrznym kom-

puterze.

zaprogramowany do dzia³ania

w†roli sterownika SMA i†jako taki

wykonuje trzy podstawowe ope-

racje:

- przeprogramowuje telefon ko-

mÛrkowy i†zajmuje siÍ komuni-

kacj¹ z†nim przez interfejs sze-

regowy;

- odbiera i†dekoduje komunikaty

SMS: monitoruje wejúcia i†wyj-

úcia p³ytki oraz nimi steruje

oraz generuje komunikaty SMS;

- przekazuje wiadomoúci z†i†do

komÛrki oraz zewnÍtrznego sys-

temu komputerowego.

Wbudowany w†mikrokontroler

uniwersalny asynchroniczny od-

biornik-nadajnik (UART) obs³ugu-

je komunikacjÍ szeregow¹. W†tym

zastosowaniu przesy³a dane sze-

regowo (np. komunikaty SMS) do

i†z†telefonu komÛrkowego. Drugi

interfejs szeregowy, do ³¹cznoúci

z†szybkoúci¹ 9600 bodÛw z†ze-

wnÍtrznym komputerem lub ste-

rownikiem procesu, jest zrealizo-

wany programowo. Na p³ytce in-

terfejsu mieúci siÍ takøe uk³ad

zegara czasu rzeczywistego z†ba-

teryjnym podtrzymywaniem

(uk³ad scalony IC6) oraz z³¹cze

ciek³okrystalicznego wyúwietlacza

P1.2

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P1.3

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P1.4

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P1.5

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P1.6

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P1.7

WEJŚCIE: poziom TTL,

niechronione

P2.0

WYJŚCIE: połączenie

z LED0

z tabeli LED D2

P2.1

WYJŚCIE: połączenie

z LED1

z tabeli LED D2

P2.2

WYJŚCIE: przekaźnik

RE2, maks. 200V=,

maks. 1A, maks. 15W

P2.3

WYJŚCIE: przekaźnik

RE3, maks. 200V=,

maks. 1A, maks. 15W

Sterownik -

oprogramowanie

Schemat elektryczny sterowni-

ka pokazano na rys. 2 . W†opisy-

wanym uk³adzie moøna uøyÊ mik-

rosterownika AT89S8252 albo

AT89LS8252 firmy Atmel. Ich

rdzeÒ jest kopi¹ popularnego mik-

rokontrolera 8051 i†zawiera 8-

kilobajtow¹ pamiÍÊ programu

Flash oraz 2†kB nieulotnej pamiÍ-

ci danych. Mikrokontroler zosta³

P2.4

WYJŚCIE: przekaźnik

RE4, maks. 200V=,

maks. 1A, maks. 15W

P2.5

WYJŚCIE: przekaźnik

RE5, maks. 200V=,

maks. 1A, maks. 15W

P2.6

WYJŚCIE: poziom TTL

ze sterownika

74AC/HCT240

P2.7

WYJŚCIE: poziom TTL

ze sterownika

74AC/HCT240

Elektronika Praktyczna 5/2002

Rys. 2. Schemat elektryczny układu

matrycowego do wyúwietlania

SMS-Ûw (K6).

Polecenia s¹ wysy³ane szerego-

wo do telefonu komÛrkowego

z†uøyciem standardowych poleceÒ

modemowych Hayes (polecenia

AT - sterowanie modemowe omÛ-

wiono we wstawce).

Sterownik - sprzÍt

Sterownik wraz z†kilkoma do-

datkowymi uk³adami peryferyjny-

mi, tworzy podstawowy uk³ad

obs³ugi komunikatÛw SMS. Jeúli

przyjrzeÊ siÍ schematowi z†rys. 2,

moøna zauwaøyÊ, øe p³ytka inter-

fejsu TFH SMS ExBo zosta³a

przygotowana do pe³nienia funkcji

uniwersalnej platformy do stero-

wania komunikatami SMS i†jest

wyposaøona w†wiele z³¹czy.

Mikrokontroler IC1 jest takto-

wany sygna³em z†oscylatora z†re-

zonatorem kwarcowym w†standar-

dowej konfiguracji (X1, C7 i†C8),

Elektronika Praktyczna 5/2002

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1: 10k

wstawiaÊ zworki JP1, wtedy diody

nie bÍd¹ úwieciÊ. Z†pozosta³ych

wejúÊ P1.0 i†P1.1 korzystaj¹ przy-

ciski SW1 i†SW2.

Wyjúcia cyfrowe P2.0 - P2.7 s¹

buforowane przez IC3. Cztery

z†nich s¹ wykorzystane do stero-

wania przekaünikami RE2 do RE5,

ktÛrych styki zwieraj¹ce s¹ po³¹-

czone ze z³¹czem K2. Z†tym z³¹-

czem ³¹cz¹ siÍ takøe dwa wyjúcia

TTL, OUT6 i†OUT7. Stan wyjúÊ

P2 jest wyúwietlany przez linijkÍ

diod LED D2. åwiecenie tych

diod zaleøy od uøycia zworki JP2,

podobnie jak úwiecenie D1 od

JP1.

Jak wspomniano, na p³ytce

znajduj¹ siÍ dwa interfejsy szere-

gowe. Z³¹cze K3 s³uøy do po³¹-

czenia z†telefonem komÛrkowym,

a†K4 z†portem szeregowym kom-

putera zewnÍtrznego lub sterow-

nika procesÛw. Poziomy sygna³Ûw

obu interfejsÛw (V24) s¹ przez IC7

(MAX207) konwertowane do po-

ziomu TTL, z†jakimi pracuj¹ uk³a-

dy zamontowane na p³ytce. Na-

piÍcie 10V jest dostarczane na

z³¹cze K3 (telefonu komÛrkowego)

z†wyprowadzeÒ T1OUT, T2OUT

i†T3OUT przez zworkÍ JP3. Jej

usuniÍcie od³¹cza to napiÍcie (zob.

tab. 2 ). Pr¹d do ³adowania komÛr-

ki jest dostarczany przez styk

9†z³¹cza K3, jeøeli jest wstawiona

zworka JP5.

Mikrokontroler IC1, podobnie

jak inne klony procesora 8051,

potrzebuje kilku zewnÍtrznych

uk³adÛw peryferyjnych. Przede

wszystkim magistrala adresÛw i†da-

nych musz¹ byÊ multipleksowane

w†porcie P0, do czego (za pomoc¹

sygna³u ALE) s³uøy przerzutnik

typu D†(IC2). Sygna³y adresÛw s¹

dekodowane przez GAL IC5, ktÛry

generuje sygna³y selekcyjne (wybo-

ru uk³adu) dla pozosta³ych pod-

zespo³Ûw karty interfejsu. Linie

adresowe wraz z†liniami RD i†WR

i†wyboru uk³adu (CS) s¹ zebrane

na listwie kontaktowej K5.

W†uk³adzie znajduj¹ siÍ obs³u-

giwane przez mikrokontroler: ze-

gar czasu rzeczywistego oraz z³¹-

cze wyúwietlacza ciek³okrystalicz-

nego.

W†niektÛrych zastosowaniach

bardzo waøny jest dok³adny czas,

w†tym celu w†uk³adzie jest zegar

czasu rzeczywistego (IC6). Utrzy-

muje on poprawny czas bieø¹cy

dla ca³ego systemu TFH SMS

ExBo. Bateria podtrzymuj¹ca (BT1)

jest ³adowana przez D7 i†zapew-

nia, øe IC6 bÍdzie nadal odmierza³

czas, gdy na wejúciu K8 zabraknie

zasilania.

Opcjonalny wyúwietlacz LCD

przy³¹cza siÍ do z³¹cza K6. Jest

to ciek³okrystaliczny wyúwietlacz

alfanumeryczny o†czterech 20-zna-

kowych wierszach. Moøna zasto-

sowaÊ takøe inne wyúwietlacze,

pod warunkiem, øe maj¹ sterow-

niki zgodne ze sterownikiem Hi-

tachi HD44780. Potencjometr P1

s³uøy do regulacji kontrastu wy-

úwietlacza.

Sygna³y selekcji uk³adÛw pery-

feryjnych s¹ w†prezentowanym

uk³adzie generowane przez uk³ad

GAL16V8 (IC5). Na podstawie

wejúciowych sygna³Ûw adreso-

wych generuje sygna³y wyboru

dla uk³adÛw peryferyjnych. SzeúÊ

sygna³Ûw selekcji: CS0 do CS5

jest doprowadzonych do listwy

kontaktowej K5.

Do zasilania uk³adÛw na p³ytce

sterownika i†³adowania komÛrki

s³uøy stabilizator 5V - IC8. Zasi-

lacz sieciowy o†napiÍciu 9†do 12V

i†pr¹dzie 800mA przy³¹cza siÍ do

K7 lub K8. Dioda D5 zabezpiecza

p³ytkÍ przed przypadkowym od-

wrÛceniem polaryzacji zasilania,

a†dioda LED D3 sygnalizuje w³¹-

czenie zasilania wy³¹cznikiem S4.

Projekt prof. B. vom Berg

i P. Groppe

(Politechnika Georg Agricola)

R−pack

R3: 1,5k

R4: 1,8k

Ω

Kondensatory

C1...C6: 100nF

C7, C8: 27pF

C9: 10

F/25V

C10: 100

F/25V

C11...C15: 1

F/16V

F/10V

Półprzewodniki

D1, D2: matryce LED 1x8

D3, D4: LED

D5: 1N4002

D6: BAT48

D7: 1N4148

IC1: AT89S8252

IC2: 74HCT573

IC3, IC4: 74ACT240

IC5: GAL16V8

IC6: RTC72421

IC7: MAX207

IC8: 7805

Różne

BT1: CR2032

F1: 1AT

JP1...JP5: jumpery 1x2

K1: ZWS8/1

K2: ZWS12/1

K3, K4: DB9M

K5: ZWS26

K6: ZWS14

K7: ARK2

K8: gniazdo MiniJack mono

RE2...RE5: przekaźniki SPDT/5V

S1...S3: mikroprzełączniki

X1: 11,0592MHz

Tab. 2. Przeznaczenie zworek

JP1 Włączenie dołącza diody LED D1

(wyświetlanie stanu wejść)

JP2 Włączenie dołącza diody LED D2

(wyświetlanie stanu wyjść)

JP3 Zasilanie kabla danych Data Link

dodatnim napięciem:

− włączyć tylko w przypadku użycia

gotowego kabla danych Data Link

JP4 Kontroluje prąd ładowania baterii

komórki (nie włączać z komórką

Siemens S35):

− włączyć: ładowanie standardowe 5V,

150mA,

− nie włączać: ładowanie szybkie 5V,

400mA − tylko w razie użycia

gotowego kabla Data Link

(zob. druga część tego artykułu).

JP5 Ładowanie baterii komórki dodatnim

napięciem (nie włączać z komórką

Siemens S35):

− włączyć: pozwala ładować baterię

komórki za pośrednictwem kabla

Data Link,

(zob. druga część tego artykułu)

− nie włączać: we wszystkich innych

przypadkach.

a†sygna³ kasowania jest wytwarza-

ny w†obwodzie S3, C9 i†R5. Dioda

LED D4 sygnalizuje gotowoúÊ te-

lefonu GSM. W† tab. 1 przedsta-

wiono przyporz¹dkowanie wejúÊ

i†wyjúÊ (oraz ich funkcje) odpo-

wiednim wyprowadzeniom portÛw

procesora.

Z³¹cze K1 umoøliwia doprowa-

dzenie do portu wejúciowego P1

mikrosterownika do szeúciu syg-

na³Ûw wejúciowych. S¹ one za

poúrednictwem bufora IC4 wy-

úwietlane przez linijkÍ diod LED

D1. Jeøeli nie jest to potrzebne

lub chce siÍ maksymalnie ograni-

czyÊ pobÛr pr¹du, to nie naleøy

Elektronika Praktyczna 5/2002

Ω

R1, R2: 330

R5: 4,7k

C16: 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: