Автор - Михаил
Опубликовано 21.09.2010.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2010"

Охранная система (далее - ОС) предназначена для охраны различных стационарных объектов от несанкционированного доступа. ОС имеет две зоны охраны, которые можно задействовать как под охранные функции, так и под пожарную сигнализацию. Обе зоны работают независимо друг от друга. В качестве датчиков охраны и пожарной сигнализации должны использоваться датчики, которые в режиме охраны имеют сопротивление, близкое к нулю и бесконечно большое сопротивление при срабатывании, например, инфракрасные датчики движения. Последовательно с датчиком включается резистор 1 кОм. Напряжение для питания датчиков берётся непосредственно с ОС. Возможно соединение двух датчиков одной зоны в последовательную цепь, при этом сопротивление резисторов каждого датчика должно быть по 510 Ом. 
ОС позволяет работать как в автономном режиме, так и с оповещением по GSM-каналу. При работе в автономном режиме при нарушении объекта срабатывает реле силовой нагрузки (РСН), которым можно управлять звуковым излучателем (сиреной), при режиме оповещения по GSM-каналу - дополнительно отправляются SMS на запрограммированный телефонный номер с указанием события, которое произошло на охраняемом объекте. Для этого необходим терминал сотовой связи с активированной SIM-картой или сотовый телефон . 
Постановка и снятие с охраны осуществляется с помощью персональных электронных ключей Dallas Semiconductor DS1990А. 
В энергонезависимую память микроконтроллера можно записать 16 ключей. OC позволяет записывать ключи в память микроконтроллера непосредственно на считывающем устройстве.

Основные технические характеристики: 

1. Количество зон охраны:.....................2 
2. Количество электронных ключей:.............16 (ver 1.2 и далее -30) 
3. Напряжение основного питания:..............~230 В 
4. Напряжение резервного питания:.............+12 В 
5. Нормальное сопротивление шлейфа............1 кОм +/- 10% 
6. Время работы реле силовой нагрузки (РСН):..75 секунд 
7. Максимальная мощность РСН..................12В x 0,5А 
8. Потребляемый ток в режиме "Охрана":........не более 100 мА 
9. Потребляемый ток в режиме "Тревога":.......не более 160 мА 
10. Скорость обмена ОС - терминал GSM.........19,2 кб/с

Алгоритм работы ОС
(описание базовой версии прошивки 1.0) 
Все датчики в момент постановки на охрану должны находиться в замкнутом состоянии. Охранные шлейфа при этом имеют сопротивление 1 кОм +/- 10%. После касания зарегистрированным ключом считывающего устройства, загорится контрольный светодиод, расположенный на считывающем устройстве. Это обозначает, что ОС находится в режиме охраны объекта. Если во время постановки на охрану одна или обе зоны находились в разомкнутом состоянии, то установка режима охраны будет осуществлена автоматически после их возвращения в исходное состояние. Для снятия с охраны необходимо повторно коснуться электронным ключом считывающего устройства. Светодиод при этом погаснет. 
Если произошло несанкционированное нарушение одной из зон (срабатывает охранный датчик, происходит обрыв или короткое замыкание шлейфа), немедленно включается РСН (которое управляет, например, сиреной) на 75 секунд и начинает мигать контрольный светодиод. Одновременно на заданный номер (или несколько номеров - зависит от порядка записи на SIM карту) отправляется SMS с указанием зоны нарушения. При нарушении во время тревоги другой охранной зоны, также будет отправлено соответствующее SMS-сообщение, но время работы РСН будет отсчитываться с момента срабатывания первоначально нарушенной охранной зоны. 
Если по истечении 75 секунд контакты датчика (датчиков) не придут в исходное нормальное состояние, отправляется SMS, что охранные зоны не восстановлены и РСН начинает работать в импульсном режиме (замкнуто 1 секунда, разомкнуто 2 секунды), и с такой же частотой мигает контрольный светодиод. В случае возврата в исходное состояние датчиков, ОС перейдёт в режим охраны, будет отправлено SMS о восстановлении зон охраны, и мигание светодиода продолжится с уменьшенной в два раза частотой, по сравнению с режимом тревоги. Это дополнительно укажет на то, что происходило срабатывание ОС. 
При последующем нарушении зон охраны, алгоритм работы будет идентичен алгоритму, описанному выше. 
Для отключения во время тревоги РСН, и, соответственно, включения режима снятия с охраны, необходимо коснуться электронным ключом считывающего устройства. 
При попытке поставить на охрану или попытке снятия с охраны ОС незарегистрированным электронным ключом, происходит кратковременное (в течение 1 секунды) срабатывание РСН. После трёхкратной попытки снятия с охраны ОС незарегистрированным ключом, происходит отправка SMS о попытке подбора ключа. 
ОС так же контролирует пропадание и восстановление основного (сетевого) питания. При этих событиях отправляются соответствующие SMS - сообщения. 
Все режимы работы отображаются на дисплее ЖКИ ОС. Информация по отображаемым сообщениям приведена в таблице 1 приложения. Состояние контрольного светодиода при различных режимах работы, приведены в таблице 2 приложения.

РЕКОМЕНДАЦИИ по самостоятельной сборке ОС

Печатная плата ОС разработана с применением SMD компонентов, что позволило создать довольно компактное устройство. Рисунки печатных плат - вид со стороны деталей (файл Vid.lay) и вид со стороны монтажа (файл Plata_SMD.lay) Печатные платы выполнены в программе Layout 40. 
Спецификация элементов указана в таблице 5 приложения. 
Если Вы планируете использовать не модем, а только сотовый телефон, микросхему МАХ232 и её компоненты обвязки можно не устанавливать. Однако обращаем Ваше внимание, что телефон будет работать нестабильно в области отрицательных температур. Это проблема всех сотовых телефонов, поэтому желательно использовать именно модем, например "Siemens MС35iT". Кроме того, через эту микросхему можно подключить СОМ порт компьютера для наладки ОС (об этом будет сказано ниже). 
Учитывая относительно высокую стоимость модема Siemens MС35iT, для его замены на более дешёвое решение, был разработан модуль GSM на базе SIM300D. 
Так же необязательно использование индикатора ЖКИ. В этом случае придётся производить инициализацию устройства, запись и удаление ключей "вслепую", что очень неудобно. Но начиная с версий прошивки 1.1 и далее работать без ЖКИ практически невозможно. 
Резисторы R16 и R17 устанавливаются непосредственно в датчике движения последовательно с нормально замкнутыми контактами SMK1 и SMK2. Они должны иметь точно такие же номиналы как R4 и R5, так как вместе с ними образуют уравновешенный мост для контроля охранных шлейфов. Если Вы используете только один канал охраны, то второй канал необходимо зашунтировать резистором. 
Для работы модема информационные SMS необходимо предварительно записать на SIM-карту. Алгоритм записи и примерные тексты SMS в ячейки SIM-карты приведён в таблице 3 приложения: Приведённая последовательность нумерации ячеек ОБЯЗАТЕЛЬНА! 
9-ти пиновый СОМ используется для соединения ОС с GSM модемом. В случае использования сотового телефона, на плате имеется соответствующий разъём. Для питания датчиков движения применяются два разъёма, с которых снимается напряжение 12В. Назначение остальных входов/выходов для подключения к ОС приведено в таблице 4 приложения. 
Собрав устройство, тщательно проверьте правильность монтажа, отсутствие КЗ. При установке элементов на плату нужно учесть следующий момент - в устройстве используются коммутационные кнопки, которые имеют "сквозные" выводы, за счёт чего они выполняют так же роль перемычек. Пример такой кнопки показан на рисунке. В ней вывод 1 соединён с выводом 2, а вывод 3 - с выводом 4. В случае применения других кнопок (не установленных на плату) соедините соответствующие точки перемычками, изготовленными из изолированного провода. Обратите на это особое внимание!

Наладка и инициализация ОС

Для наладки подключите к выводам ОС соответствующие цепи считывающего устройства и контрольного светодиода. Вместо датчиков движения включите кнопки с нормально замкнутыми контактами последовательно с резисторами номиналом 1 кОм. К выходу РСН (выводы 1 и 2 ОС) подключите, соблюдая полярность светодиод с последовательно включённым резистором 1-2 кОм. Этим светодиодом будет контролироваться работа РСН. Вместо GSM модема подключите к 9-ти пиновому разъёму СОМ порт компьютера модемным кабелем. Обратите внимание на то, что бы выход ТХ ОС был подключён ко входу RX COM порта. Через терминальную программу вы сможете наблюдать управляющие команды модемом. 
Подключите ОС к источнику основного (сетевого) и резервного питания. На индикаторе будет выведена заставка. Запустите на Вашем компьютере любую терминальную программу, например, COM Port Toolkit или rs232Pro. Выполните инициализацию ОС, для этого нажмите на время не менее 1 секунды и отпустите кнопку ВВОД. ОС перейдёт в режим "Снято с охраны", о чём будет выведено сообщение на ЖКИ. После этого можно начинать запись ключей. 
Порядок записи ключей:

1. Сначала очищается память микроконтроллера. Для этого в режиме "Снято с охраны" нужно нажать и удерживать не менее 5 секунд кнопку ВВОД. На дисплей будет выведен запрос об удалении ключей, а затем подтверждение, что ключи удалены. После этого ОС автоматически перейдёт в режим записи ключей, будет выведено сообщение, что началась запись и загорится светодиод на считывающем устройстве. 
2. Кратковременно (продолжительностью не более 1 секунды) последовательно коснуться ключами считывающего устройства (максимум - 16 ключей). 
3. Подтверждением успешной регистрации будет однократное мигание светодиода считывающего устройства, кратковременное срабатывание РСН и сообщение на дисплее. 
4. Примерно через 50 секунд после регистрации последнего ключа, устройство выйдет из режима записи, о чём на дисплей выводится сообщение: "Запись ключей завершена", при этом кратковременно сработает РСН и гаснет светодиод. Необходимо помнить, что можно зарегистрировать максимум 16 ключей. Регистрация 17-го ключа удалит первый ключ, 18-го-второй и так далее. При регистрации, продолжительность касания считывающего устройства должна быть не более 1 секунды, иначе произойдёт двойная регистрация одного и того же ключа. 

Коснитесь записанным ключом считывающего устройства. На ЖКИ будет выведено сообщение, что ОС находиться в режиме охраны, а в терминальной программе будет видна команда AT+IPR=19200. Это говорит о том, что была проведена инициализация GSM модема и установлена скорость обмена 19,2 кБ/с. 
Разомкните контакты зоны №1. При этом будет выведено сообщение "Тревога! Зона №1", сработает РСН, а в терминальной программе вы увидите команду отправки SMS: AT+CMSS=1. Аналогичная ситуация будет наблюдаться при размыкании контактов второй зоны. ОС перейдёт в режим тревоги так же при обрыве или коротком замыкании охранного шлейфа. 
Для отключения режима тревоги, коснитесь ключом считывающего устройства. ОС перейдёт в режим "Снято с охраны". 
Снова поставьте ОС в режим охраны и разомкните, а затем восстановите любую охранную зону. Через 75 секунд РСН должно отключиться, ОС перейдёт в режим охраны с мигающим контрольным светодиодом, а в терминальной программе будет видна команда AT+CMSS=3. Если охранные зоны не были восстановлены, то РСН перейдёт в импульсный режим работы и пройдёт команда AT+CMSS=4. 
В режиме охраны ОС отключите основное (сетевое) питание. Терминальная программа выдаст команду AT+CMSS=5, а при восстановлении основного питания - команду AT+CMSS=6. 
Возьмите незапрограммированный на данной ОС ключ, и, в режиме охраны, трижды коснитесь им считывающего устройства. После третьего касания терминальная программа выдаст команду AT+CMSS=7. 
После выполнения наладки подключите к ОС штатные устройства - датчики движения, сирену, GSM модем и опробуйте работу ОС в реальных условиях. Небольшое замечание - время работы при нарушении охранной зоны РСН после первого включения ОС может быть менее 75 секунд, все последующие сработки выдерживают именно этот временной интервал. 
В случае утери одного из ключей, в целях безопасности, необходимо кнопкой ВВОД удалить информацию обо всех ключах, и произвести новую регистрацию оставшихся ключей. При этом при нажатии на кнопку ВВОД на дисплей выводится запрос об удалении всех ключей. При отпускании кнопки удаление будет отменено, для подтверждения удаления необходимо удерживать кнопку ВВОД в нажатом состоянии не менее пяти секунд. По истечении этого времени выводится информация, что все ключи удалены, кратковременно срабатывает РСН, загорается светодиод и ОС автоматически переходит в режим записи новых ключей, о чём на дисплей выводится соответствующее сообщение. Если необходимо просто добавить новый ключ, нажмите кнопку МЕНЮ и проведите запись ключа, который будет добавлен в память ОС. Эти режимы работы ОС так же можно проверить на этапе наладки. 
Если в будущем понадобиться произвести полное отключение основного и резервного питания, операцию ИНИЦИАЛИЗАЦИИ (нажатие кнопки ВВОД после подачи питания) необходимо повторить, но ключи в памяти БУДУТ СОХРАНЕНЫ, так как записываются в энергонезависимую память 

Версии прошивок охранной системы LOCK GSM.
Внимание! После программирования микроконтроллера, вначале нужно очистить память выбором функции "Удаление ключей". Этим производится инициализация устройства и его подготовка к корректной работе. 

Версия 1.0 - базовая версия, полное описание и алгоритм работы с этой прошивкой приведён выше 

Версия 1.0а - версия для работы только с аккумулятором. Может применяться в помещениях, где отсутствует сетевое напряжение 230В. Алгоритм идентичен базовой версии 1.0., только вместо оповещения о пропадании/появлении сетевого напряжения передаётся информация (SMS) о разряде аккумулятора ниже 10В. Соответствующее сообщение также выводится на дисплей, что позволяет контролировать батарею в режиме "Снято с охраны" 

Версия 1.1 - добавлен режим конфигурации, пользователь самостоятельно определяет параметры ОС. 
Дополнительные возможности: для входа в режим конфигурации, необходимо нажать и удерживать кнопку PROG. При этом на дисплее поочерёдно будут выводиться сообщения "Запись ключей" и "Конфигурация ОС". Отпускание кнопки при определённом сообщении переводит ОС в соответствующий режим. После входа в режим конфигурации будет предложено последовательно выбрать режим каждой функции. Для потверждения функции служит кнопка PROG, для блокировки - кнопка RESET. Выбор потверждается указателем на дисплее. После конфигурирования всех параметров выводиться сообщение, что конфигурация завершена. Для выхода из этого режима необходимо нажать и отпустить кнопку RESET, при этом устройство перейдёт в режим "Снято с охраны". При полном снятия напряжения питания все настройки конфигурации сохраняются, так как записываются в энергонезависимую память. По умолчанию (без начального конфигурирования ОС) в устройстве активированы все функции. Так же предусмотрена возможность преждевременного выхода из режима "Запись ключей" по нажатию кнопки RESET. 

Версия 1.2 - увеличен объём записываемых ключей, теперь их количество составляет 30 штук. Введена блокировка для защиты от дублирования одного и того же ключа в памяти ОС. При попытке записи более 30-ти ключей запись в EEPROM блокируется и циклическая перезапись не происходит. Изменен алгоритм работы с программированием устройства, введены запросы на подтверждение или отклонение выполняемых операций. 
Дополнительные возможности: при нажатии и удержании кнопки PROG на дисплее поочерёдно будут выводиться сообщения "Конфигурация ОС", "Запись ключей" и "Удаление ключей" 
Отпускание кнопки при определённом сообщении переводит ОС в соответствующий режим. При входе в определённый режим на дисплей выводится запрос - действительно ли вы хотите выполнить данную операцию. Для подтверждения служит кнопка PROG, для отказа - кнопка RESET. Выбор подтверждается указателем на дисплее. 
В режиме "Запись ключей" при успешной записи на дисплее выводится порядковый номер ключа и сообщение о его записи в EEPROM. При попытке повторной записи одного и того же ключа будет выведено сообщение об ошибке и запись не состоится. Если в память записаны все 30 ключей выводится сообщение, что память заполнена и дальнейшая запись блокируется. В этом случае, если вы хотите записать другие ключи, необходимо произвести очистку памяти. 

Версия 1.2a - сохранены все функции версии 1.2. Введена инициализация SIM300D. 
Дополнительные возможности: добавлена инициализациия GSM модуля на базе SIM300D. Для реализации этой версии необходимо задействовать вывод 12 микроконтроллера - подключить его ко входу START модуля. В документации для самостоятельного изготовления LOCK GSM в принципиальной схеме и печатной плане уже внесены данные конструктивные изменения - вывод 12 микроконтроллера подключен через джампер (для возможности отключения) к пину 1 СОМ порта LOCK GSM. Соответсвенно, к пину 1 COM порта модуля GSM SIM300D необходимо подключить вход START. При работе с GSM модемом Siemens MC35iT или с аналогичными модемами, джампер необходимо снять 

Версия 1.2b - сохранены все функции версии 1.2a. Введена функция дозвона. 
Дополнительные возможности: функция дозвона является приоритетной - т.е она работает всегда, все остальные уведомления через SMS и работу сирены можно разрешить/запретить при конфигурации охранной системы (как и в версиях 1.1, 1.2 и 1.2а). Дозвон происходит при тревожном событии на любой из двух зон, команда отбоя подаётся через 75 секунд после начала дозвона. Если во время тревоги (т.е в этом интервале 75 секунд) снять ОС с тревоги ключом, так же будет передана команда отбоя. При подключении микрофона к аудиовходу SIM300D после приёма звонка от ОС можно прослушать помещение.

Файлы:
Печтаная плата в формате SL 4.0.
Прошивки МК.
Приложение.

Вопросы, как всегда в Форум.