Javier Góngora Sampietro Montse Có Riba ÍNDEX
Confecció d’una alarma de seguretat.
1.
INTRODUCCIÓ.................................................................................................... 2
2.
OBJECTIUS DEL PROJECTE........................................................................... 3
3.
CONCEPTE D’ALARMA.................................................................................... 4 3.1
DEFINICIÓ D’ALARMA........................................................................................ 4
3.2
TIPUS D’ALARMES. ............................................................................................ 4
3.3
HISTÒRIA DE LES ALARMES. .............................................................................. 9
4.
DISSENY DE L’ALARMA. ............................................................................... 11 4.1
PARTS DE L’ALARMA. ...................................................................................... 13
4.1.1 Microcontrolador. ...................................................................................... 13 4.1.2 Alimentació................................................................................................. 14 4.1.3 Programador. ............................................................................................. 15 4.1.4 Entrades...................................................................................................... 17 4.1.5 Sortides. ...................................................................................................... 18 4.2 5.
FUNCIONAMENT DE L’ALARMA........................................................................ 20 PROGRAMACIÓ DE L’ALARMA. ................................................................. 22
5.1
SISTEMA DE PROGRAMACIÓ AMB EL MICROCONTROLADOR PICAXE. ............. 22
5.2
ORDRES BÀSIQUES DE PROGRAMACIÓ MITJANÇANT DIAGRAMES DE FLUXOS... 23
5.3
ORDRES BÀSIQUES DE PROGRAMACIÓ AMB BASIC. .......................................... 25
5.4
PROGRAMES DE L’ALARMA.............................................................................. 27
5.4.1 Proves. ........................................................................................................ 27 5.4.2 Programa definitiu. .................................................................................... 39 6.
MILLORES DEL PROJECTE. ......................................................................... 44
7.
PRESSUPOST. .................................................................................................... 49
8.
CONCLUSIONS.................................................................................................. 51
9.
FONTS D’INFORMACIÓ. ................................................................................ 53
10.
ANNEXOS............................................................................................................ 55
11.
AGRAÏMENTS.................................................................................................... 58
1
Confecció d’una alarma de seguretat.
1. Introducció. El nostre Treball de Recerca consisteix en la confecció d’una alarma amb tres sensors de moviment.
Les alarmes són un element de seguretat cada cop més emprades en les nostres vides, tots els comerços disposen d’alguna, i moltes llars també n’han instal·lat. Poden ser alarmes de molts tipus des de les simples que tan sols fan senyals acústiques fins les mes sofisticades que envien l’ordre de bloquejar portes, porten càmera de seguretat inclosa i es comuniquen amb el departament de policies.
Hem realitzat el nostre projecte seguint les següents passes: a partir dels diversos components que teníem hem construït la placa de l’alarma seguint un esquema dissenyat per nosaltres amb el programa Orcad, un programa de disseny de circuits electrònics. Vam anar soldant els diversos components fins tenir la placa totalment acabada. A continuació, havíem de programar-la. Utilitzant el programa Picaxe Programming Editor vam escriure la programació per al Picaxe, el microcontrolador de la nostra alarma. Vam fer diverses proves, per comprovar que
tot funciones
correctament, l’alimentació, les entrades, les sortides... Al tenir el programa final enllestit el vam passar a la placa, que es comunica amb l’ordinador a través d’un simple cable i una entrada de Jack, i aquesta ja feia la seva funció, és a dir, encendres quan li arriba la corrent, donar l’opció d’escollir el sensor que volem que funcioni, que s’engegui el led adequat i que soni el brunzidor quan és precís.
En el nostre treball em ordenat els diferents capítols primer donant informacions bàsiques i desprès segons l’ordre de confecció de l’alarma.
Em utilitzat diverses fonts d’informació que mostrem al final del treball que bàsicament són fonts web d’informació i l’ajudes del nostre professor.
2
Confecció d’una alarma de seguretat.
2. Objectius del projecte. L’objectiu del nostre treball és fer una alarma a escala real amb tres sensors de moviment. Vam escollir aquest projecte ja que l’objectiu final era un instrument útil i arribar a aquest ens permetia obtenir un gran aprenentatge en diferents camps. El projecte es divideix en diverses parts:
1. Disseny del circuit fent l’esquema de la placa amb el programa Orcad, investigant
quins
components
necessitem,
quins
van
millor,
etc.
2. Soldadura dels components a la placa. Un dels components és un Picaxe que ens servirà per donar ordres als altres components.
3. Aprenentatge de l’ús del programa Picaxe Programming editor per a programar el microcontrolador Picaxe.
4. Incorporació de tres sensors de moviment com a entrada d’informació.
5. Programació d’un comandament a distància per ordenar les funcions que desitgem.
6. Mecanització de l’alarma, perquè sigui aparentment igual a una alarma real.
En síntesi, descobrirem com funciona una alarma, el procés de muntatge i la programació.
3
Confecció d’una alarma de seguretat.
3. Concepte d’alarma. En els següents apartats explicarem què és una alarma i quina és la funció. A més a més veurem quins tipus n’hi ha, i quins tipus de comunicació poden tenir i que les més emprades són les que incorporen sensors de moviment, magnètics o sensors de fum. A l’últim punt hi ha una petita explicació de com va aparèixer aquest instrument que avui en dia s’ha tornat indispensable per a moltes llars i immobles.
3.1 Definició d’alarma. Un sistema d’alarma és un element de seguretat passiva, la qual cosa significa que no eviten una intrusió, però si tenen la capacitat d’advertir d’aquesta, complint així, una funció dissuasòria enfront a possibles intrusos. Les alarmes de seguretat són capaces a més a més, de reduir el temps d’execució de la intrusió, reduint així les pèrdues.
La funció principal d’una alarma de seguretat és advertir de l’entrada d’un estrany a una vivenda o immoble.
3.2 Tipus d’alarmes. Les alarmes domèstiques poden ser d’una complexitat molt variada, poden anar des d’una alarma amb un únic sensor programada per a una tasca determinada a una alarma amb diferents tipus de sensors, normalment distribuïts per moltes zones i orientada a fer moltes tasques diferents, ja pot ser detectar moviment a l’entrada d’una casa amb un sensor de moviment, detectar si hi ha foc a l’edifici amb un sensor de fum o detectar si està entrant algú per la finestra mitjançant un sensor magnètic.
A part dels sensors, la majoria d’alarmes anti-intrusos porten a més a més, un dispositiu que s’activa si algú intenta obrir-la mentre està en funcionament. Aquest dispositiu és molt eficaç ja que si algú intenta desmuntar l’alarma, aquesta s’activarà. A part de les alarmes, molts sensors també incorporen aquesta tecnologia.
4
Confecció d’una alarma de seguretat. Característiques dels sensors:
Les alarmes de seguretat principalment porten sensors de moviment, però a més a més, és bastant usual veure sistemes d’alarmes compostos per sensors magnètics, de moviment i fins i tot, de fum. •
Sensors de moviment:
Són els sensors més freqüents a les alarmes, ja que alerten de qualsevol moviment que hi hagi en un espai determinat. Aquests sensors són els que incorporen les alarmes més senzilles i determinades només a resguardar una entrada d’una vivenda o immoble.
Fig. 1: Sensor de moviment.
Fig. 2: Sensor de moviment i de llum.
5
Confecció d’una alarma de seguretat. •
Sensors magnètics:
Aquests sensors estan col·locats a unes alarmes bastant complexes. La funció d’aquests sensors és advertir de la obertura d’una finestra o porta. El sensor consta de dos peces metàl·liques que al separar-se, obren un circuit elèctric que fa que s’activi el sensor.
Fig. 3: Sensor magnètic. •
Sensors de fum:
Aquests sensors són poc freqüents a les alarmes de seguretat, ja que la majoria d’aquestes alarmes estan preparades per advertir d’una intrusió, no per a prevenir un incendi. Però les alarmes de seguretat més complexes, a més a més d’advertir d’una intrusió, utilitzen aquests sensors per advertir d’un incendi a la casa.
Fig. 4: Sensor de fum.
6
Confecció d’una alarma de seguretat. A banda de les característiques dels sensors de les alarmes, els sistemes d’alarmes poden estar connectats a una central receptora, amb el propietari mateix a través de telèfon o TCP/IP o amb qualsevol central que estigui connectada a l’alarma, o simplement complir la funció dissuasòria, activant una sirena que funciona a uns 90 decibels (la potència de la sirena ha d’ésser regulada per les distintes lleis de seguretat de l’Estat o regió corresponent).
Per a la comunicació amb una Central Receptora d’Alarmes, es necessita d’un medi de comunicació, com poden ser una línea telefònica RTB o una línea GSM, un transmissor per radiofreqüència anomenat Trunking o mitjançant transmissió TCP/IP que utilitza una connexió de banda ample ADSL i últimament serveis d’Internet per CableModem.
Característiques de comunicació de les alarmes: •
Línia telefònica RTB (xarxa telefònica bàsica).
La xarxa telefònica commutada RTC (del castellà Red Telefónica Conmutada); també anomenada xarxa telefònica bàsica o RTB (del castellà Red Telefónica Básica) és una xarxa de comunicació dissenyada primordialment per a la transmissió de veu, encara que pugui també transportar dades, per exemple el cas del fax o de la connexió a Internet a través d’un mòdem acústic.
Es tracta de la xarxa telefònica clàssica, en la que els terminals telefònics (telèfons) es comuniquen amb una central de commutació a través d’un sol canal compartit pel senyal del micròfon i de l’auricular. En el cas de transmissió de dades hi ha un sol senyal al cable en un moment donat composat pel senyal de pujada més el de baixada, pel que es necessiten supressors d’eco.
La veu va en banda base, és a dir, sense modulació (el senyal produït pel micròfon va directament al cable).
Els senyals de control (despenjar, marcar i penjar) es realitzaven, des dels principis de la telefonia automàtica, mitjançant obertures i tancades del bucle d’abonat. A l’actualitat, les operacions de marcació ja no es realitzen per obertures i tancades del bucle, sinó 7
Confecció d’una alarma de seguretat. mitjançant tons que s’envien pel terminal telefònic a la central a través del mateix parell de cables que la conversació. •
Línea GSM
El Sistema Global per les Comunicacions Mòbils (GSM prové del francès: "Groupe Spécial Mobile") és un sistema estàndard, completament definit, per a la comunicació mitjançant telèfons mòbils que incorporen tecnologia digital. Per ser digital, qualsevol persona amb un mòbil que tingui la tecnologia GSM pot connectar-se a través del seu telèfon amb el seu ordinador i pot enviar i rebre missatges per e-mail, fax, navegar per Internet, accés segur a la xarxa informàtica d’una companyia (LAN/Intranet), així com utilitzar altres funcions digitals de transmissió de dades, incloent el Servei de Missatges Curts (SMS).
GSM es considera, per la seva velocitat de transmissió i altres característiques, un estàndard de segona generació (2G). La seva extensió 3G es denomina UMTS y difereix en una major velocitat de transmissió, l’ús d’una arquitectura de xarxa lleugerament diferent i sobretot, en l’utilització de diferents protocols de radi (WCDMA). •
Transmissió TCP/IP-connexió ADSL:
ADSL són las sigles d’Asymmetric Digital Subscriber Line ("Línea Analògica-Digital Asimètrica"). ADSL és un tipus de línea DSL. Consisteix en una línea digital d’alta velocitat, recolzada al par simètric de coure que porta la línea telefònica convencional o línea d’abonat, sempre i quan l’abast no superi els 5,5 km. mesurats des de la Central Telefònica.
És una tecnologia d’accés a Internet de banda ample, el que implica capacitat per a transmetre més dades, la qual cosa, a la vegada, es tradueix en major velocitat. Això s’aconsegueix mitjançant la utilització d’una banda de freqüències més alta que la utilitzada a les conversacions telefòniques convencionals (300-3.800 Hz) amb la qual cosa, per a disposar d’ADSL, es necessària la instal·lació d’un filtre (anomenat splitter o
8
Confecció d’una alarma de seguretat. discriminador) que s’encarrega de separar el senyal telefònic convencional del que serà utilitzat per a la connexió mitjançant ADSL.
Aquesta tecnologia es denomina asimètrica degut a que la velocitat de descàrrega (des de la xarxa fins l’usuari) i de la pujada de dades, el sentit invers, no coincideixen. Normalment, la velocitat de descàrrega és major que la de pujada.
A una línea ADSL s’estableixen tres canals de comunicació, que són el de enviament de dades, el de recepció de dades i el de servei telefònic normal.
Actualment, en diversos països (com Espanya) les empreses de telefonia estan implantant versions millorades d’aquesta tecnologia com ADSL2 y ADSL2+ amb capacitat de subministrament de televisió i vídeo d’alta qualitat pel par telefònic, la qual cosa suposa una dura competència entre els operadors telefònics i els de cable, i l’aparició d’ofertes integrades de veu, dades televisió, a partir d’una mateixa línea i dins d’una sola empresa, que ofereix aquests tres serveis de comunicació.
3.3 Història de les alarmes. Les alarmes van aparèixer per primer cop pels voltants de l’any 1900. Aquestes però, eren molt cares i, per tant, no eren accessibles per a tota la gent. Avui en dia, les alarmes de seguretat han trobat el seu lloc al mercat i ja estan disponibles a una gran quantitat de cases i locals.
Les primeres alarmes domèstiques treballaven mitjançant un so quan l’alarma s’activava, per aquest motiu, la gent responia quan la sentia. A mesura que les alarmes s’anaven fent més comunes, el nombre de falses alarmes es va incrementar i per tant, les respostes a les senyals van anar disminuint. Els lladres, a més a més, van anar aprenent a desmuntar les alarmes ràpidament per parar el so. Aquest fet va fer que les alarmes s’equipessin amb càmeres de vídeo connectades a un monitor que ja pot estar al mateix immoble o connectat a la central de policia. Així, si l’alarma era desactivada, es podia actuar normalment.
9
Confecció d’una alarma de seguretat. Quan van ser inventades, les alarmes funcionaven mitjançant la pressió sobre un botó situada a una finestra o porta. Aquesta alarma era tan bàsica que es desactivava quan es tancava la porta o la finestra. Avui en dia, les alarmes que funcionen d’aquesta manera, un cop activada l’alarma, no s’atura fins que un codi és introduït al panell de control, ja no serveix tancar la porta o la finestra. A més a més, com ja hem explicat, les alarmes poden incloure una gran varietat de sensors per a que estigui tot controlat i ningú entri a la nostra casa o immoble.
En conclusió, les alarmes han canviat molt des que es van crear, i molt segurament seguiran canviant mentre la tecnologia avanci, ja que tots els coneixements tecnològics que van sortint són aplicats a les càmeres per a intentar fer créixer la nostra seguretat.
Fig. 5: Alarma de seguretat.
Fig. 6: Alarma de seguretat amb sensor de moviment.
10
Confecció d’una alarma de seguretat.
4. Disseny de l’alarma. El disseny de la placa de l’alarma el vam fer dissenyant un esquema amb l’Orcad, un software per automatitzar els dissenys de circuits electrònics. Per tal que fos més fàcil vam dividir l’alarma en diverses parts: el microcontrolador, l’alimentació, el programador, les entrades i les sortides.
Per fer el disseny també vam haver d’aprendre a diferenciar els diversos components que havíem d’utilitzar. A continuació, un esquema resum dels components principals:
Nom del component
Dibuix
Transformador
Símbol 1
5
4
8 TRANSFORMER D3
1
Pont de díodes 4 -
+ 2
3
DIODE BRIDGE
Diode
D1 1
2 1N4007
Resistencia
R1
R
Condensador Regleta
1 2 3
C1 CAP NP
Regulador de tensió
1
U5 L7805/TO220 VOUT
2
3
6
Relé
2 1
Microcontrolador
Ouput7 Infrain Ouput6 Input1 Ouput5 Input2 Ouput4 Input3 Ouput3 Input4 Ouput2 Input5 Ouput1 Input6 Output0 Input7 SerialO SerialI 0V V
3
GND
VIN
K2
Jack
4
8 5
7
RELAY DPDT
J19 1 2 3 PHONEJACK STEREO
Fig. 7: Quadre de components principals
11
Confecció d’una alarma de seguretat. En aquest apartat explicarem les parts de l’alarma i el funcionament d’aquesta. Aquest és el disseny acabat de la nostra alarma:
Fig. 8: Esquema general de l’alarma.
12
Confecció d’una alarma de seguretat.
4.1 Parts de l’alarma. L’alarma es divideix en diverses parts ja que cada una realitza una funció determinada diferent. Les parts en les que està formada aquesta alarma són: •
El microcontrolador processa les senyals de les entrades i crea senyals de sortida, és el cervell de l’alarma.
•
L’alimentació aporta corrent elèctrica a l’alarma.
•
El programador permet que arribi el programa a l’alarma.
•
Les entrades capten informacions exteriors i les envien al Picaxe.
•
Les sortides duen a terme una funció segons la informació captada per les entrades.
Fig. 9: Vista general de l’alarma.
4.1.1 Microcontrolador. El microcontrolador de l’alarma és un PICAXE, un xip reprogramable de baix cost normalment emprat amb una finalitat educativa. El nostre Picaxe és un 20M i és dels més moderns. Consta de 8 entrades,4 entrades analògiques, 8 sortides. Espai de memòria de 80 línies de codi de programació. Aquest Picaxe és el que millor s’adequava al nostre projecte donat el nombre d’entrades i sortides i perquè ens es
13
Confecció d’una alarma de seguretat. necessari una entrada d’infrarojos. A l’apartat 5.1- Sistema de programació amb el microcontrolador PICAXE hi ha tota l’informació sobre aquest microcontrolador.
Fig. 10: Microcontrolador Picaxe.
Fig. 11: Elements del nostre Picaxe.
Les entrades sense nom, són entrades que degut a l’extensió del nostre treball han quedat lliures.
Fig. 12: Microcontrolador Picaxe 20M real.
4.1.2 Alimentació. La nostra alarma es pot alimentar a través de piles o connectada al corrent elèctric. El transformador va connectat a un pont de díodes, aquest a un diode i seguidament a un interruptor mentre el transformador de corrent per piles va connectat a massa i també a un diode que arriba al mateix interruptor que la connexió per xarxa elèctrica.
Entre la connexió elèctrica i la massa hi ha un condensador de 470milifaradis. Hi ha dos reguladors de tensió, un de 12V que va connectat al corrent i a massa amb un condensador de 100milifaradis i serveix exclusivament per alimentar els sensors i l’altre 14
Confecció d’una alarma de seguretat. és un transformador de 5V, que també va connectat a massa amb un condensador de 100milifaradis.
Fig.13: Alimentació de la placa.
Aquest és l’esquema de l’Orcad de la part de l’alimentació:
Fig. 14: Esquema de l’alimentació de l’alarma.
4.1.3 Programador. La programació és molt fàcil de fer i els programes és poden descarregar directament d’un ordinador utilitzant un cable endollat al Jack.
15
Confecció d’una alarma de seguretat. El Jack té tres patilles, la primera va connectada a massa i al cable que va al Serial In amb una resistència de 10K, la segona va al serial In del Picaxe amb una resistència de 22K, i la tercera al Serial Out del Picaxe.
Fig. 15: Part del programador de l’alarma.
Aquest és l’esquema de l’Orcad que equival a la part del programador:
Fig. 16: Esquema del programador de l’alarma.
16
Confecció d’una alarma de seguretat.
4.1.4 Entrades. Les entrades són les patilles del Picaxe on hi van connectats elements que reben senyals de l’exterior i envien la informació al Picaxe.
Regleta superior:
En els dos primers borns hi va l’interruptor que controla la línia dels 5V. En el tercer i quart born hi va connectat un led verd que és el que s’encén quan hi ha alimentació aquest va connectat a la línia de 5V a través d’una resistència de 220 ohms i a massa. El sensor d’infrarojos va connectat als borns 5, 6 i 7 aquests van connectats a l’entrada de Infrain del Picaxe, a massa amb un condensador de 4,7milifaradis i a la línia de 5V a través de dues resistències una de 330 i l’altre de 4K7. Al born 8 hi va l’alimentació dels tres sensors que van connectats a la línia de 12V.
Els següents sis borns estan lliures ja que com només utilitzem tres sensors no necessitem més entrades. Al born 15 hi va connectat el relè del primer sensor, i aquest va connectat al Picaxe i als OV del Picaxe amb una resistència de 10K i un condensador de 100milifaradis. Als borns 17 i 19 els hi passa el mateix, però amb el sensor dos i tres respectivament. Al següent born, el 16, hi va el negatiu del sensor i l’altre relè i va connectat a massa Al born 18 i 20 els hi passa el mateix.
Fig. 17: Entrades de l’alarma. 17
Confecció d’una alarma de seguretat.
Aquest és l’esquema de l’Orcad de les entrades:
Fig. 18: Esquema de les entrades de l’alarma.
4.1.5 Sortides. Les sortides són les patilles del Picaxe que envien als elements de sortida una funció segons la informació captada per les entrades.
Regleta inferior:
A la regleta de l’esquerra formada per tres borns hi va el generador de corrent per piles Els primers cinc borns de l’altre regleta estan buits. Als borns 6 i 7 hi va el led de la zona 1, el primer born va connectat a massa i el segon a la sortida 4 del Picaxe a través d’una resistència de 220ohms. Als borns 8 i 9 hi va el led de la zona 2, el primer born va connectat a la sortida 3 del Picaxe a través d’una resistència de 220 ohms i els born 9 va connectat a massa. Als borns 10 i 11 on hi va el led de la zona 3 passa el mateix que als borns 6 i 7 però connectat a la sortida 2 del Picaxe. Els dos següents estan lliures. Els borns 14 i 15 són pel brunzidor, el primer va connectat a massa i el segon al relé. Els dos últims borns, el 16 i el 17, són pel led vermell que s’encén quan l’alarma es dispara.
18
Confecció d’una alarma de seguretat. El primer va connectat al relé i el segon va a la sortida 0 del Picaxe a través d’una resistència de 220 ohms i un condensador de 100milifaradis.
Fig. 19: Sortides de l’alarma.
Aquest és l’esquema de l’Orcad de les sortides:
Fig. 20: Esquema de les sortides de l’alarma.
19
Confecció d’una alarma de seguretat.
4.2 Funcionament de l’alarma. L’alarma s’encén amb un interruptor i pot funcionar a través de piles o connectada a la corrent elèctrica.
Un cop l’alarma va estar acabada vam fer una prova per comprovar si funcionava correctament tan d’una manera com de l’altre. Vam posar-la en funcionament amb les piles, després la vam endollar a la corrent i li vam treure les piles i vam poder veure que seguia funcionant i després vam fer a l’inrevés la vam endollar i li vam posar piles i un cop desendollada va seguir funcionant amb les piles.
Quan l’alarma està connectada a l’alimentació s’encén el led verd de l’esquerra i el led del mig que ens servirà per saber si hi ha connexió amb el comandament a distància. S’introdueix la contrasenya, que en aquest cas és 247 i s’encenen els tres leds de les zones i amb el comandament es decideix quina de les tres zones vols que s’activi o si vols que s’activin les tres.
Si premem el número 1 del comandament escollim que s’encengui el sensor de la zona 1, si pitgem el 2 el sensor de la zona 2 i polsant el 3 el sensor de la zona 3. També hi ha l’opció d’activar els tres sensors amb el botó 4.
Un cop pitjada l’opció que desitgem el sensor estarà detectant moviment. Si no en detecta seguirà en funcionament fins que en detecti o desactivem l’alarma. Si el sensor detecta moviment l’alarma sonarà, és a dir, el brunzidor es posarà en marxa i s’encendrà el led vermell. L’alarmà no deixarà de sonar fins que no sigui introduïda la contrasenya. Un cop introduïda tindrem novament l’oportunitat d’escollir la zona que volem que s’activi o simplement apagar l’alarma.
En el CD adjunt hi ha inclòs un vídeo de demostració de l’alarma en funcionament.
20
Confecció d’una alarma de seguretat. Resumit en un esquema fet amb fotografies, el funcionament de l’alarma és el següent:
Posar la contrasenya.
Escollir zona.
El sensor rep una senyal i s’activa l’alarma. El brunzidor s’encén.
Fig. 21: Esquema fotogràfic del funcionament de l’alarma.
21
Confecció d’una alarma de seguretat.
5. Programació de l’alarma. La programació de l’alarma la vam fer utilitzant el programa Picaxe Programming editor. Vam haver de programar el Picaxe, el microcontrolador de la nostra alarma, perquè dugui a terme les funcions desitjades.
5.1 Sistema de programació amb el microcontrolador PICAXE. Un Picaxe té un cert nombre de pins que són com patilles que els hi surt de l’estructura d’on està dissenyat el seu circuit. Existeixen uns pins que són comuns entre els Picaxe que són el que es connecta al positiu, el que es connecta al negatiu, el de reset, etc. Tots els altres són entrades i sortides tant digitals com analògiques Totes aquestes entrades i sortides serveixen per posar qualsevol tipus de components, ja sigui des d’un sensor a una placa de vídeo d’un ordinador. Les funcions dels pins ja venen dissenyades de sèrie. El que no ve de sèrie és la funció del circuit que porten. Per això totes les finalitats que pugui realitzar un Picaxe és duen a terme programant-lo. La programació es realitza mitjançant programes amb llenguatge Basic, diagrames de fluxos o mitjançant portes lògiques. Un Picaxe és reprogramable, és a dir, que el podem programar els cops que desitgem.
Els avantatges de la programació amb els Picaxe és que tots els microcontroladors i tots els accessoris es poden comprar directament a la web de l’empresa. També, hi ha paquets per a estudiants i paquets d’iniciació per a entrar al món dels microcontroladors. Tanmateix, el software referent a aquests es pot descarregar directament d’Internet gratuïtament.
Programació del comandament a distància.
Per poder programar el comandament a distància per a que funcioni correctament s’han de seguir cinc fases molt senzilles:
22
Confecció d’una alarma de seguretat. 1. En primer lloc, s’han d’introduir 3 piles AAA al lloc corresponent del transmissor.
2. S’ha de pitjar el botó C del comandament. El led vermell s’ha d’encendre després d’això.
3. S’ha de pitjar el botó número 2 del comandament. El led vermell hauria de fer un llampegueig.
4. S’ha de pitjar el botó número 1 del comandament. El led vermell hauria de fer un llampegueig un altre cop.
5. Finalment, s’ha de pitjar el botó número 2 del comandament un altre cop. Ara, el led vermell hauria de fer un llampegueig i just després s’hauria d’apagar.
5.2 Ordres bàsiques de programació mitjançant diagrames de fluxos. Programar amb diagrama de fluxos és la forma més senzilla de programar. Aquesta és la forma més fàcil d’iniciar-se a la programació, ja que els diagrames de fluxos al ser una seqüència d’ordres fetes mitjançant blocs, saps en tot moment el que farà el programa. Però per altra banda, les possibilitats que ofereixen els diagrames de fluxos són molt més limitades que les ordres del Basic.
Amb el programa de programació Picaxe, es pot començar fent programes senzills mitjançant els diagrames de fluxos i després anar convertint-los a programació en Basic i d’aquesta manera anar familiaritzant-nos amb el llenguatge en Basic.
23
Confecció d’una alarma de seguretat. Al quadre següent hi ha les sis ordres de programació que hi ha en diagrama de fluxos amb una petita explicació del que és cadascuna i quina funció tenen.
Ordre
Funció
Inici
Començament del programa.
Representació
Una cop encenem l’alarma, comença des d’aquest punt. Activar/desactivar pin •
High X
Activa el pin X, que ha de ser un pin que només sigui de sortida.
•
Low X
Desactiva el pin X, que ha de ser un pin que només sigui de sortida.
Condicional •
PinX=I
Representa una condició amb dos possibles variables, si es compleix que el pin X és igual a I (que pot ser 0 o 1), fa una variable i sinó la compleix fa l’altre.
Espera •
Wait X
Funció que serveix per esperar una quantitat de temps normalment gran (uns segons). La variable X s’expressa en
•
Pause X
segons. Funció que serveix para esperar una quantitat de temps normalment petita (pocs segons o milisegons). La variable I s’expressa en milisegons.
Fig. 22: Quadre d’ordre de programació mitjançant diagrames de fluxos. 24
Confecció d’una alarma de seguretat.
5.3 Ordres bàsiques de programació amb Basic. Com ja hem comentat abans, les ordres per a programar amb Basic són molt més extenses i més àmplies que les dels diagrames de fluxos.
Per a programar la nostra alarma, va resultar-nos impossible programar-la mitjançant diagrames i varem haver d’aprendre com programar amb Basic.
Durant la programació en Basic, es poden anar afegint explicacions al costat del programa afegint-hi una cometa (‘) i posant l’explicació. Aquesta explicació surt a la pantalla en color verd i no té cap influència sobre el programa.
A continuació, hi ha una explicació amb les ordres que hem utilitzat per a programar la nostra alarma. •
Activar/desactivar pins: (high/low)
Igual que amb els diagrames de fluxos, si posem High X s’activa el pin X i si posem Low X es desactiva el pin X. •
Espera: (wait/pause)
Igual que amb els diagrames, aquí també hi ha dues opcions per a la espera, Wait X per esperar X segons i Pause X per esperar X milisegons. •
Condicional: (if... then...)
Main:
If pinX=1 then grup
‘condicional, si el pin X s’activa, va a grup
Goto main
‘anar a main
En aquest condicional, si el pin X és igual a 1 (vol dir que s’activa), el programa passa a una subrutina anomenada grup, però mentre que no s’activi el pin, seguirà a la subrutina Main. En síntesi, fins que el pin X no sigui 1, el programa no variarà. 25
Confecció d’una alarma de seguretat.
•
Generar bucles o loops
inicio:
for b0=1 to 10
‘comptador de 1 a 10
high 0
‘s’encén la sortida 0
pause 1000
‘espera de 1 segon
low 0
‘es desactiva la sortida 0
pause 1000
‘espera 1 segon
next b0
‘se suma 1 a la variable anterior
high 2
‘s’activa la sortida 2
pause 1000
‘espera de 1 segon
low 2
‘es desactiva la sortida 2
goto inicio
‘anar a inicio
Aquest bucle és una part d’un programa explicat més endavant.
Un bucle és una part del programa que es va repetint fins que succeeix algun esdeveniment que fa que l’estat del programa surti d’aquest bucle per a continuar amb el programa.
Per a generar un loop hi ha moltes formes de fer-ho, però la que nosaltres varem utilitzar va ser aquesta, definint variables.
Definir variables vol dir que per a una variable del microcontrolador, li assignem una funció. En aquest cas hem assignat que a la variable b0 un compte que vagi del 1 fins al 10. Per aquesta raó, un cop ha fet 10 cops el que hi ha dintre del loop, surt d’aquest i segueix amb el programa. En aquest exemple, un cop que activa i desactiva 10 vegades el pin 0, segueix amb el programa i encén i apaga el led del pin 2. Finalment, torna a fer el loop 10 vegades i així successivament.
26
Confecció d’una alarma de seguretat. •
Programar el sensor d’infrarojos.
inici: infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b5=infra
‘definició de b5 com a sensor infrarojos
if b5=0 then grup
‘el Picaxe llegeix 0, va a grup
goto inici
‘anar a inici
Per a programar el sensor d’infrarojos, també s’han de definir variables. En aquest exemple, s’ha definit la variable b5 com a entrada d’infrarojos. Per a aconseguir-ho, s’ha de posar Infrain2 i a sota b5=infra. Després, S’ha de fer un condicional, ifb5=0 then grup. Això vol dir que si el microcontrolador rep un 0 del comandament a distància, anirà a la subrutina grup, sinó, seguirà al mateix lloc del programa fins que el microcontrolador llegeixi 0 a l’entrada d’infrarojos. Per a que llegeixi 0, s’ha de pitjar en el comandament el número 1. Per aquesta raó si volem que s’activi pitjant el número 2 hem de posar que llegeixi un 1 i així successivament.
5.4 Programes de l’alarma. En aquest apartat trobarem tots els programes que hem creat per a aconseguir el programa definitiu amb el qual funciona l’alarma, Aquests programes van des d’un simple programa per provar que funcionen les entrades i sortides de l’alarma fins al programa definitiu, passant per programes per veure que funcionen els sensors, el receptor d’infrarojos, un programa per a provar a fer la contrasenya i un esbós del programa definitiu.
5.4.1 Proves. En aquest apartat explicarem els diversos programes que hem fet per fer proves abans de fer el programa definitiu.
27
Confecció d’una alarma de seguretat. Programa entrades i sortides Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de entradessortides.bas. En aquest programa de prova el que varem fer va ser provar que funcionaven correctament totes les entrades i les sortides de la nostra alarma.
main:
if pin5=1 then zona1
‘condicional, si el pin5 s’activa va a zona1
if pin6=1 then zona2
‘condicional, si el pin6 s’activa va a zona2
if pin7=1 then zona3
‘condicional, si el pin7 s’activa va a zona3
high 2
‘activar la sortida 2
wait 5
‘espera de 5 segons
low 2
‘desactivar la sortida 2
goto main
‘anar a main
high 3
‘activar la sortida 3
wait 5
‘espera de 5 segons
low 3
‘desactivar la sortida 3
goto main
‘anar a main
high 4
‘activar la sortida 4
wait 5
‘espera de 5 segons
low 4
‘desactivar la sortida 4
goto main
‘anar a main
zona1:
zona2:
zona3:
28
Confecció d’una alarma de seguretat. Per provar les entrades i les sortides de la nostra alarma, varem crear aquest simple programa i com que encara no teníem els sensors, varem haver d’instal·lar tres finals de carrera que fessin la funció de sensors.
Així, cada cop que tocàvem un final de carrera, s’encenia un led durant mig segon. Per a l’entrada 5 s’encenia el led de la sortida 2, per a l’entrada 6 s’activava la sortida 3 i finalment, si activàvem l’entrada 7, s’encenia el led de la sortida 4.
Contrasenya 1 Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de contra.bas. El següent programa és una prova per veure com podia funcionar el sistema d’introducció de la contrasenya:
contra:
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b2=infra
‘definició de b2 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b3=infra
‘definició de b3 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b4=infra
‘definició de b4 com a sensor infrarojos
29
Confecció d’una alarma de seguretat. low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
if b2=1 and b3=3 and b4=6 then inicio 'si el Picaxe llegeix 1,3 i 6, va a inicio goto noal
‘anar a noal
high 0
‘activar la sortida 0
pause 5000
‘espera de 5 segons
low 0
‘desactivar la sortida 0
goto contra
‘anar a contra
if pin7=1 then noal
‘condicional, si el pin 7 s’activa, va a noal
if pin6=1 then noal
‘condicional, si el pin 6 s’activa, va a noal
if pin5=1 then noal
‘condicional, si el pin 5 s’activa, va a noal
goto inicio
‘anar a inicio
noal:
inicio:
Aquest programa el varem crear per a veure com podíem programar la contrasenya de la nostra alarma. En aquest programa el que fem és que quan el led que hi ha a la sortida 3 s’encén introduïm un número de la nostra contrasenya. Això ho fem definint les variables b2, b3 i b4 com a entrada d’infrarrojos. Si posem un número correcte de la nostra contrasenya, el led s’apagarà i s’encendrà mig segon més tard. Ara és hora d’afegir el segon dígit. Un cop afegim els tres números, l’alarma passa a l’estat general (inicio), que és quan està encesa i intentant detectar els moviments.
Si enlloc de posar el dígit correcte posem un d’incorrecte, l’alarma passarà a l’estat de detecció de moviment (noal). Un cop aquí, s’activa la sortida 0 i sona el zumbador i s’encén un led vermell duran 5 segons, moment en el qual haurem de posar novament la contrasenya correcte. 30
Confecció d’una alarma de seguretat.
Si estem a l’estat general (inicio) i s’activa l’entrada 5, 6 o 7, es passarà a l’estat de detecció (noal) i sonarà el zumbador i el led. Un cop hagin transcorregut 5 segons, podrem posar la nostra contrasenya novament.
Per poder posar la contrasenya que nosaltres volíem, ens varem adonar que necessitàvem
programar el microcontrolador introduint un número menys del que
nosaltres volíem com a contrasenya. El microcontrolador el que fa és que llegeix un número menys del que pitges al comandament. Per tant, com nosaltres varem voler que la contrasenya fos 2-4-7, teníem de donar la instrucció que llegeixi 1-3-6. Això passarà sempre que utilitzem el comandament a distància i el sensor d’infrarojos.
Contrasenya 2
Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de contra2.bas.
La funció d’aquest programa és la de provar el funcionament d’una contrasenya:
contra:
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b2=infra
‘definició de b2 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b3=infra
‘definició de b3 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
31
Confecció d’una alarma de seguretat. high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b4=infra
‘definició de b4 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
if b2=1 and b3=3 and b4=6 then inicio 'si el Picaxe llegeix 1,3 i 6, va a inicio goto noal
‘anar a noal
high 4
‘activar la sortida 4
pause 1000
‘espera d’1 segon
low 4
‘desactivar la sortida 4
goto contra
‘anar a contra
noal:
inicio:
for b0=1 to 10
‘comptador d’1 a 10
high 0
‘activar la sortida 0
pause 1000
‘espera d’1 segon
low 0
‘desactivar la sortida 0
pause 1000
‘espera d’1 segon
next b0
‘se suma 1 a la variable anterior
high 2
‘activar la sortida 2
pause 1000
‘espera d’1 segon
low 2
‘desactivar la sortida 2
goto inicio
‘anar a inicio
Per fer aquest programa, hem definit la variable b2 com a entrada d’infrarrojos. 32
Confecció d’una alarma de seguretat.
Per començar, hem d’introduir la contrasenya. Per a posar la nostra contrasenya, hem de posar cada dígit quan el led verd està activat. Un cop hem posat el dígit, el led s’apagarà. Quan es torni a encendre haurem de posar el següent dígit. El led es tornarà a apagar i s’encendrà un altre cop per posar l’últim dígit ja.
Si posem malament la contrasenya, l’alarma passarà a l’estat de contrasenya fallida (noal). En aquest moment, s’encendrà el led de la sortida 4 durant un segon. Després d’això, hem de tornar a posar la contrasenya.
Si la posem bé, l’alarma passarà a un bucle de 10 enceses i 10 apagades del led que hi a a la sortida 0. Això ho hem fet definint la variable b0 com un compte de 1 fins a 10. Un cop ha succeït això, s’encén el led de la sortida 2 durant un segon i torna al bucle de 10 enceses i 10 apagades de la sortida 0, i així segueix successivament.
Infrarrojos 1 Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de prueba1.bas. Per provar si el comandament a distància funcionava, vam crear un petit programa que relacionava el botó que pitgéssim amb una led que hi ha a una sortida:
inicio: infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
if infra = 0 then swon0
‘el Picaxe llegeix 0, va a swon0
if infra = 1 then swon1
‘el Picaxe llegeix 1, va a swon1
if infra = 2 then swon2
‘el Picaxe llegeix 2, va a swon2
if infra = 3 then swoff0
‘el Picaxe llegeix 3, va a swoff0
if infra = 4 then swoff1
‘el Picaxe llegeix 4, va a swoff1
if infra = 5 then swoff2
‘el Picaxe llegeix 5, va a swoff2
if infra = 6 then swon3
‘el Picaxe llegeix 6, va a swon3
if infra = 7 then swoff3
‘el Picaxe llegeix 7, va a swoff3
if infra = 8 then swonall
‘el Picaxe llegeix 8, va a swonall
33
Confecció d’una alarma de seguretat. if infra = 9 then swoffall
‘el Picaxe llegeix 9, va a swoffall
goto inicio
‘anar a inicio
high 1
‘activar la sortida 1
goto inicio
‘anar a inicio
high 2
‘activar la sortida 2
goto inicio
‘anar a inicio
high 3
‘activar la sortida 3
goto inicio
‘anar a inicio
high 4
‘activar la sortida 4
goto inicio
‘anar a inicio
swon0:
swon1:
swon2:
swon3:
swoff0: low 1
‘desactivar la sortida 1
goto inicio
‘anar a inicio
swoff1: low 2
‘desactivar la sortida 2
goto inicio
‘anar a inicio
swoff2: low 3
‘desactivar la sortida 3
goto inicio
‘anar a inicio
swoff3: low 4
‘desactivar la sortida 4
goto inicio
‘anar a inicio 34
Confecció d’una alarma de seguretat.
swonall: high 1
‘activar la sortida 1
high 2
‘activar la sortida 2
high 3
‘activar la sortida 3
high 4
‘activar la sortida 4
goto inicio
‘anar a inicio
swoffall: low 1
‘desactivar la sortida 1
low 2
‘desactivar la sortida 2
low 3
‘desactivar la sortida 3
low 4
‘desactivar la sortida 4
goto inicio
‘anar a inicio
Per a aquest programa no fa falta determinar variables. La funció d’aquest és provar que el comandament a distància i totes les sortides funcionessin.
El programa funciona de tal manera que depenent quin botó pitjem del comandament s’encén o s’apaga un led o un altre. •
Si pitjem l’1, s’activa la sortida 1.
•
Si pitjem el 2, s’activa la sortida 2.
•
Si pitjem el 3, s’activa la sortida 3.
•
Si pitjem el 4, es desactiva la sortida 1.
•
Si pitjem el 5, es desactiva la sortida 3.
•
Si pitjem el 5, es desactiva la sortida 3.
•
Si pitjem el 6, s’activa la sortida 4.
•
Si pitjem el 7, es desactiva la sortida 4.
•
Si pitjem el 8, s’activen les sortides 1, 2, 3 i 4.
•
Si pitjem el 9, es desactiven les sortides 1,2 ,3 i 4.
35
Confecció d’una alarma de seguretat. Programa alarma 1
Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de programaalarma1.bas. El programa que mostrem a continuació és una primera prova del programa definitiu que utilitzarem a la nostra alarma:
contra:
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b2=infra
‘definició de b2 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b3=infra
‘definició de b3 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b4=infra
‘definició de b4 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
if b2=1 and b3=3 and b4=6 then zona 'si el Picaxe llegeix 1,3 i 6, va a zona goto noal
‘anar a noal
36
Confecció d’una alarma de seguretat. noal: low 4
‘desactivar la sortida 4
low 3
‘desactivar la sortida 3
low 2
‘desactivar la sortida 2
high 0
‘activar la sortida 0
pause 5000
‘espera de 5 segons
low 0
‘desactivar la sortida 0
goto contra
‘anar a contra
high 2
‘activar la sortida 2
high 3
‘activar la sortida 3
high 4
‘activar la sortida 4
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b5=infra
‘definició de b5 com a sensor infrarojos
low 2
‘desactivar la sortida 2
low 3
‘desactivar la sortida 3
low 4
‘desactivar la sortida 4
if b5=0 then zona1
‘el Picaxe llegeix 0, va a zona1
if b5=1 then zona2
‘el Picaxe llegeix 1, va a zona2
if b5=2 then zona3
‘el Picaxe llegeix 2, va a zona3
if b5=3 then zonaall
‘el Picaxe llegeix 3, va a zonaall
goto zona
‘anar a zona
high 4
‘activar la sortida 4
if pin7=1 then noal
‘condicional, si el pin 7 s’activa, va a noal
goto zona1
‘anar a zona1
high 3
‘activar la sortida 3
zona:
zona1:
zona2:
37
Confecció d’una alarma de seguretat. if pin6=1 then noal
‘condicional, si el pin 6 s’activa, va a noal
goto zona2
‘anar a zona2
high 2
‘activar la sortida 2
if pin5=1 then noal
‘condicional, si el pin 5 s’activa, va a noal
goto zona3
‘anar a zona3
zona3:
zonaall:
high 4
‘activar la sortida 4
high 3
‘activar la sortida 3
high 2
‘activar la sortida 2
if pin7=1 then noal
‘condicional, si el pin 7 s’activa, va a noal
if pin6=1 then noal
‘condicional, si el pin 6 s’activa, va a noal
if pin5=1 then noal
‘condicional, si el pin 5 s’activa, va a noal
goto zonaall
‘anar a zonaall
El programa s’inicia quan encenem l’alarma. El primer que hem de fer un cop encesa, és ficar-hi la contrasenya. Hem definit les variables b2,b3 i b4 com a entrada d’infrarrojos. Si no hem posat bé els dígits, l’estat de l’alarma passarà al de detecció de moviment (noal) i el brunzidor sonarà i el led s’encendrà. Per saber quan hem de posar els dígits, hi ha un led que s’encén quan hem de posar un dígit i un cop posat, s’apaga fins que podem posar l’altre. 5 segons després, haurem de posar la contrasenya de nou. Si en aquest cas posem bé els dígits, l’alarma passarà a l’estat d’escollir zona (zona). Sabrem que estem en aquest estat perquè els leds de les tres zones s’encendran alhora.
Un cop aquí, hem d’escollir la zona que volem que s’activi. Depenent del número que pitgem al comandament, s’escollirà una zona, o les tres a la vegada. Hem definit la variable b5 com a entrada d’infrarrojos. Si pitgem el número 1, s’activarà la primera zona, si pitgem el dos, la segona, si pitgem el tres la tercera i si pitgem el quatre les tres 38
Confecció d’una alarma de seguretat. a la vegada. Un cop a la zona, s’encendrà el led corresponent i s’activarà també el corresponent sensor. Per a la zona 1, està activada la entrada 7 i la sortida 4, per a la zona 2 l’entrada 6 i la sortida 3 i per a la zona 3 l’entrada 5 i la sortida 2. Si el sensor de la zona s’activa, l’alarma passarà a l’estat de detecció de moviment (noal). La sortida 0 s’activarà i sonarà el brunzidor i el led vermell.
Després d’això, s’ha de posar la contrasenya un altre cop i un cop ficada, introduir la zona que volem activar.
5.4.2 Programa definitiu. Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de programa definitiu.bas.
Aquest programa és molt semblant a la prova anomenada programa alarma 1:
Programa definitiu
contra: high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b2=infra
‘definició de b2 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b3=infra
‘definició de b3 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos 39
Confecció d’una alarma de seguretat. b4=infra
‘definició de b4 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
if b2=1 and b3=3 and b4=6 then zona 'si el Picaxe llegeix 1,3 i 6, va a zona goto noal
‘anar a noal
low 4
‘desactivar la sortida 4
low 3
‘desactivar la sortida 3
low 2
‘desactivar la sortida 2
high 0
‘activar la sortida 0
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b2=infra
‘definició de b2 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b3=infra
‘definició de b3 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
pause 500
‘espera de mig segon
high 3
‘activar la sortida 3
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b4=infra
‘definició de b4 com a sensor infrarojos
low 3
‘desactivar la sortida 3
noal:
40
Confecció d’una alarma de seguretat. if b2=1 and b3=3 and b4=6 then zona 'si el Picaxe llegeix 1,3 i 6, va a zona goto noal
‘anar a noal
high 2
‘activar la sortida 2
high 3
‘activar la sortida 3
high 4
‘activar la sortida 4
infrain2
‘activació del sensor d’infrarojos
b5=infra
‘definició de b5 com a sensor infrarojos
low 2
‘desactivar la sortida 2
low 3
‘desactivar la sortida 3
low 4
‘desactivar la sortida 4
if b5=0 then zona1
‘el Picaxe llegeix 0, va a zona1
if b5=1 then zona2
‘el Picaxe llegeix 1, va a zona2
if b5=2 then zona3
‘el Picaxe llegeix 2, va a zona3
if b5=3 then zonaall
‘el Picaxe llegeix 3, va a zonaall
goto zona
‘anar a zona
high 4
‘activar la sortida 4
if pin7=1 then noal
‘condicional, si el pin 7 s’activa, va a noal
goto zona1
‘anar a zona1
high 3
‘activar la sortida 3
if pin6=1 then noal
‘condicional, si el pin 6 s’activa, va a noal
goto zona2
‘anar a zona2
high 2
‘activar la sortida 2
if pin5=1 then noal
‘condicional, si el pin 5 s’activa, va a noal
goto zona3
‘anar a zona3
zona:
zona1:
zona2:
zona3:
41
Confecció d’una alarma de seguretat. zonaall: high 4
‘activar la sortida 4
high 3
‘activar la sortida 3
high 2
‘activar la sortida 2
if pin7=1 then noal
‘condicional, si el pin 7 s’activa, va a noal
if pin6=1 then noal
‘condicional, si el pin 6 s’activa, va a noal
if pin5=1 then noal
‘condicional, si el pin 5 s’activa, va a noal
goto zonaall
‘anar a zonaall
El programa funciona igual que la prova anomenada Programa alarma 1.El programa s’inicia un cop encenem l’alarma. El primer que hem de fer és afegir la contrasenya. Per això hem definit les variables b2, b3 i b4 com a entrada d’infrarojos. Un cop posada la contrasenya correctament, anem a escollir la zona que volem que detecti. Depèn la zona que activem, l’alarma activarà un sensor o un altre. Per escollir la zona hem definit la variable b5 com una entrada d’infrarojos. Així, un altre cop, si pitgem el número 1, s’activarà la primera zona, si pitgem el dos, la segona, si pitgem el tres la tercera i si pitgem el quatre les tres a la vegada. Un cop a la zona, s’encendrà el led corresponent i s’activarà també el corresponent sensor. Per la zona 1, està activada la entrada 7 i la sortida 4, per a la zona 2 l’entrada 6 i la sortida 3 i per a la zona 3 l’entrada 5 i la sortida 2.
En el cas que una s’activi un sensor o es fiqui malament la contrasenya, s’activarà la sortida 0 i tots els leds s’apagaran menys el de la zona 2, que marcarà el ritme per posar la contrasenya. Això vol dir que un cop posem el primer número de la contrasenya, el led s’apagarà un breu instant (mig segon) i un cop es torni a encendre, podrem posar el segon dígit de la contrasenya. En aquesta versió definitiva del programa, en comptes de sonar l’alarma cinc segons, sonarà fins que es posi correctament l’alarma.
42
Confecció d’una alarma de seguretat.
A continuació, hi ha un esquema amb el funcionament de l’alarma:
Fig. 23: Diagrama del programa de l’alarma.
43
Confecció d’una alarma de seguretat.
6. Millores del projecte. El nostre projecte compleix les funcions més bàsiques que és detectar, en aquest cas moviment, a través de sensors de moviment i sonar. Però hi ha molts casos on es requereix un funcionament més complex. En el nostre projecte podríem haver-hi afegit sensors de fum, sensors magnètics, sensors de gas,etc. I podríem haver-hi afegit complements com és una càmera de seguretat, connexió amb un ordinador, amb un telèfon, amb un departament de seguretat, etc.
Com aparell la nostra alarma també podia millorar amb una pantalla o LCD, però no va ser possible. Vam muntar-la, vam fer la programació, però no va funcionar. Vam fer moltes proves però no vam descobrir l’origen de que no funcionés.
Connexió del LCD:
Fig. 24: Connexió LCD
El LCD aniria als borns 1, 2, 3 i 4 de la regleta de la dreta. El primer born va connectat a l’entrada 1, el segon als 5V, el tercer a massa i el quart a la sortida 7.
44
Confecció d’una alarma de seguretat. El LCD s’ha de connectar directament amb els pins del Picaxe. El diagrama següent mostra la connexió del LCD amb el Picaxe. La sortida 7 és emprada per enviar senyals als LCD i l’entrada 0 és utilitzada per la senyal d’alarma de l’alarma del rellotge, que inclou el LCD.
Fig. 25: Diagrama connexió del LCD amb el Picaxe
Fig. 26: Axe033, LCD Picaxe.
Programació:
La finalitat del LCD era que mostres els missatges: introduir contrasenya i les zones: zona 1, zona 2, zona 3 i el missatge per quan estigues sonant.
Aquest és el primer programa que vam fer per provar el LCD i tenia que mostrar el missatge “Hola! 123”
45
Confecció d’una alarma de seguretat. Programa senzill del LCD.
Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de lcdd.bas.
init:
pause 500
main: serout 7,N2400, (254,128)
'Esperar que el display s’iniciï 'Engegar la primera línia
serout 7,N2400, ("Hello!123")
'Mostrar el text
end
'Finalitzar
I aquest és un altre programa més complex que també vam provar serveix perquè primer s’engegui una línia, desprès l’altre i comprovar que funcioni.
Programa LCD més complexe.
Aquest programa es pot trobar al CD amb el nom de LCDPROGRAM.bas.
EEPROM 0, ("Hellothere!")
gosub init
main: let b1=1 gosub wrins
for b3 = 0 to 4 read b3, b1 gosub wrchr next b3
let b1 = 192 gosub wrins
46
Confecció d’una alarma de seguretat.
for b3 = 5 to 11 read b3, b1 gosub wrchr next b3
init: let pins = 0
'Clear all output lines
let b4 = 0
' Reset variable b3
let dirsc = 252
' Set pins 2-7 as output lines (Stamp only). dirs/dirsc
pause 200
' Wait 200 ms for LCD to reset.
let pins = 48
' Set to 8-bit operation.
pulsout 3,1
' Send data by pulsing ‘enable’
pause 10
' Wait 10 ms
pulsout 3,1
' Send data again
pulsout 3,1
' Send data again
let pins = 32
' Set to 4-bit operation.
pulsout 3,1
' Send data.
pulsout 3,1
' Send data again.
let pins = 128
' Set to two line operation
pulsout 3,1
' Send data.
let b1 = 14
' Screen on, cursor on instruction
gosub wrins
' Write instruction to LCD
return
wrchr: let pins = b1 & 240
' Mask the high nibble of b1 into b2.
high 2
' Make sure RS is high
pulsout 3,1
' Pulse the enable pin to send data.
let b2 = b1 * 16
' Put low nibble of b1 into b2.
let pins = b2 & 240
' Mask the high nibble of b2
high 2
' Make sure RS is high
pulsout 3,1
' Pulse enable pin to send data. 47
Confecció d’una alarma de seguretat. return
wrins: let pins = b1 & 240
' Mask the high nibble of b1 into b2.
pulsout 3,1
' Pulse the enable pin to send data.
let b2 = b1 * 16
' Put low nibble of b1 into b2.
let pins = b2 & 240
' Mask the high nibble of b2
pulsout 3,1
' Pulse enable pin to send data.
high 2
' Back to character mode
return
48
Confecció d’una alarma de seguretat.
7. Pressupost. 1. Microcontrolador PICAXE 20M ........................................................................5.11€/u 1. Comandament a distància AXE 040.................................................................19.97€/u 1. Cable sèrie AXE 026 ...............................................................................................5€/u 6. Resistència 10k ...................................................................................................0.05€/u 1. Resistència 22k ...................................................................................................0.66€/u 6. Resistència 220 ohms .........................................................................................0.10€/u 1. Resistència 330 ohms .........................................................................................0.20€/u 1. Resistència 4k7 ...................................................................................................0.02€/u 4. Led verd..............................................................................................................0.25€/u 1. Led vermell.........................................................................................................0.25€/u 1. Brunzidor (5V) ...................................................................................................2.33€/u 3. Sensor moviment ..............................................................................................18.80€/u 1. Regulador de tensió 7805 ...................................................................................0.20€/u 1. Regulador de tensió 7812 ...................................................................................0.20€/u 1. Condensador 470 mF..........................................................................................0.35€/u 4. Condensador 100mF/25V...................................................................................0.03€/u 1. Condensador 4,7 nanoF ........................................................................................0.8€/u 1. Sòcol 20 pins tornejat .........................................................................................2.30€/u 1. Placa circuit imprès ..............................................................................................0.4€/u 4. Separador Hexagonal..........................................................................................0.60€/u 1. Serial LCD module AXE033............................................................................17.65€/u 2. Diode 1n4007 .....................................................................................................0.02€/u 10. Regletes 3 borns ...............................................................................................0.30€/u 5. Regletes 2 borns .................................................................................................0.30€/u 1. Transformador ....................................................................................................3.15€/u 1. Pont de díodes.....................................................................................................0.50€/u 1. Relé.......................................................................................................................1.5€/u 1. Jack Stereo.......................................................................................................... 0.12€/u 1. Interruptor................................................................................................................1€/u 1. Caixa alarma ............................................................................................................2€/u 2. Piles quadrades ...................................................................................................0,75€/u
49
Confecció d’una alarma de seguretat. 3. Piles AAA...........................................................................................................0.25€/u 1. Cables ..........................................................................................................0.20€/metro 1. Cable termoretràctil ..........................................................................................1€/metro 5. Caputxons per LED ............................................................................................0,05€/u 1. Connector d’alimentació a la corrent ...................................................................1.5€/u
Total: 134,23€ 16% IVA inclòs Mà d’obra: 10€/hora a 63 hores = 630€
50
Confecció d’una alarma de seguretat.
8. Conclusions. Dur a terme el nostre projecte ens ha ensenyat que crear una alarma i programar-la no és tan difícil com ens pensàvem al principi. Personalment, creiem que aquest treball està a l’abast de tothom i proporciona un augment de coneixements sobre les alarmes i la seva tecnologia.
Aquest projecte ens ha permès obtenir més coneixement en diferents camps, primer de tot vam haver de conèixer els diversos components que hem anat utilitzant, les característiques i valors de cada un. Seguidament vam aprendre a fer un circuit amb el programa Orcad, aprenent a col·locar els elements connectats correctament amb el Picaxe i l’alimentació i mirar si necessitaven resistències, condensadors o reguladors de tensió en aquesta connexió.
Hem conegut com seguir un esquema per col·locar els elements a la placa i els millors trucs per fer una bona soldadura. A més a més, també hem après a veure com podien estar distribuïts els diferents elements en un espai reduït per a que després al muntar l’alarma a la caixa fos el més còmode possible.
Ara també sabem utilitzar un voltímetre i els mètodes per saber si passa corrent d’un element a un altre, per tant a saber d’on pot provenir un problema quan per exemple, un led no funciona.
Per fer la programació hem après a utilitzar el Picaxe Programming Editor per programar el microcontrolador i també a utilitzar el llenguatge de programació Basic.
La nostra capacitat de recerca d’alternatives a augmentat, per exemple, nosaltres teníem la placa acabada i volíem comprovar si funcionaven les entrades i les sortides, com que no disposàvem de sensors ni del brunzidor, vam recórrer a utilitzar finals de carrera per a les entrades i leds per a les sortides.
Hem obtingut més capacitat d’analitzar dificultats, ja que per ampliar volíem posar una pantalla LCD a l’alarma, per a que es veiés en tot moment en quina fase del programa
51
Confecció d’una alarma de seguretat. estem, però no ha estat possible. Tot i així no vam abandonar la recerca de solucions fins al final. Aquesta recerca va constar de buscar informació a Internet, sobretot a fòrums, a manuals i als professors.
Referent a les alarmes en general, hem après que existeixen una gran varietat de tipus diferents d’alarmes. També hem après que aquestes poden estar equipades amb molts tipus de sensors diferents, encara que n’hi ha tres de principals.
Una altra cosa que també ens ha quedat clara després de fer el treball es que les alarmes poden estar connectades de tres formes diferents a les centrals de seguretat.
Hem obtingut més experiència en un altre aspecte molt important com és el treball en grup, ja que aquest projecte l’hem realitzat entre dues persones i això comporta a que em après a dividir les tasques, a observar quins aspectes se’ns dona millor a cada un i a tenir responsabilitat ja que no fer la tasca pròpia repercutia a l’altre company.
També hem après a redactar i a presentar un bon treball escrit.
Finalment, hem de dir que dels objectius del principi, els hem assolit tots, soldar, programar, descobrir informació sobre les alarmes i fer un treball en grup. Un altre aspecte que hem de destacar és que soldar l’alarma, programar-la i mecanitzar-la ha estat molt més divertit del que ens esperàvem, i que estem orgullosos d’haver acabat el nostre projecte satisfactòriament.
Projecte final: Alarma acabada.
52
Confecció d’una alarma de seguretat.
9. Fonts d’informació. •
Manuals informàtics format PDF:
BT4- Introducció PICAXE realitzat per Antoni Moreno Rei i Antoni Hidalgo Ortega “Universitat Politècnica de Catalunya” BT5- Introducció BASIC realitzat per Antoni Moreno Rei i Antoni Hidalgo Ortega “Universitat Politècnica de Catalunya” •
Empresa Picaxe:
http://www.rev-ed.co.uk/picaxe/es/index.htm •
Fitxes utilitzades:
o PICAXE-20M project board. Aquesta informació està dintre del manual picaxe_manual1.pdf o Serial LCD clock kit, anomenat AXE033.pdf. o PICAXE infrared Remote Control Upgrade, anomenat AXE040.pdf. o Picaxe_manual2.pdf o Picaxe_manual3.pdf •
Web descarrega programa programació PICAXE:
http://www.rev-ed-co-uk/picaxe/software.htm •
Webs d’informació sobre el Treball de Recerca:
http://www.treballderecerca.googlepages.com/ http://www.edu365.cat/batxillerat/comfer/recerca/index.htm •
Solo picaxe:
http://solopicaxe.tk/ •
Onda radio SA:
http://www.ondaradio.es
53
Confecció d’una alarma de seguretat. •
Wikipedia:
http://es.wikipedia.org/wiki/Alarma •
Guide for home:
http://www.guide4home.com/care-alarm/house.htm •
ARQHYS Architects site:
http://www.arqhys.com/casas/seguridad-alarmas.html
54
Confecció d’una alarma de seguretat.
10. Annexos. En aquest apartat del nostre treball afegirem tots els documents que hem utilitzat per a confeccionar i programar la nostra alarma. Aquests es poden trobar alguns en anglès, alguns en castellà i alguns en ambdós idiomes.
Aquests fitxers, però, no els hem imprès perquè són documents molt extensos i creiem que és innecessari plasmar-los en paper.
Seguidament, explicarem per sobre que contenen, per a que hem utilitzat aquets manuals i amb quin nom els podem trobar:
•
picaxe_manual1.pdf (anglès)/ picaxe_manual1_es.pdf (castellà):
En aquest document trobem tota la informació bàsica dels Picaxe, des de les característiques generals dels Picaxe fins a una versió més detallada de cada microcontrolador.
•
picaxe_manual2.pdf (anglès)/ picaxe_manual2_es.pdf (castellà):
Aquest manual l’hem utilitzat per trobar totes les ordres de programació que hem utilitzat per a programar l’alarma. En aquest trobem totes les ordres que es poden utilitzar amb els Picaxe.
•
picaxe_manual3.pdf (anglès)/ picaxe_manual3_es.pdf (castellà):
En aquest fitxer podem trobar una gran quantitat de circuits diferents connectats a un Picaxe, des de com connectar un Led al Picaxe fins a com connectar un motor al microcontrolador.
55
Confecció d’una alarma de seguretat. •
Axe033.pdf (anglès):
Aquest ha estat el principal document que hem utilitzat per buscar informació sobre el LCD. En aquest fitxer podem trobar com s’hauria de connectar el LCD al Picaxe per a que funcionés i una explicació de com programar-lo.
•
Axe040.pdf (anglès):
En aquest manual hem trobat tota la informació sobre el comandament a distància i el sensor d’infrarojos. En aquest document s’inclou com s’ha de connectar el receptor d’infrarojos al Picaxe i com s’ha de programar tant el microcontrolador com el comandament a distància.
•
Control_LCD.pdf (castellà):
En aquest document trobem més informació sobre com programar el LCD.
•
Alarma.pdf (castellà):
En aquest fitxer podem trobar com està connectada una alarma a un microcontrolador i quins components bàsics es necessiten per a crear-la. A més a més, hi ha dos programes d’exemple per a programar una alarma.
•
BT4-INTRODUCCIO_A_LA_PROGRAMACIO_AMB_PICAXE.pdf (català):
Aquest manual està pensat per a usuaris novells amb la programació. En aquest fitxer podem trobar una introducció a la programació amb els Picaxe, tant la part de diagrama de fluxes o de portes com de Basic. També, podem trobar una sèrie d’enllaços per a descarregar el programa per a programar l’alarma.
56
Confecció d’una alarma de seguretat. •
BT5-INTRODUCCIO_A_LA_PROGRAMACIO_BASIC.pdf (català):
Aquest document és una continuació del comentat abans, el BT4. En aquest ja s’aprofundeix una mica més en la programació de Basic, mostrant algunes de les ordres bàsiques per a saber programar amb Basic.
Els documents, juntament amb tots els programes que hem creat, el vídeo explicatiu, el PowerPoint de la presentació i el treball en si, es poden trobar al CD que hem adjuntat al final d’aquest document.
57
Confecció d’una alarma de seguretat.
11. Agraïments Volem agrair en especial la col·laboració del nostre orientador Fernando Hernández i també dels altres professors del departament de tecnologia, sense l’orientació i seguiment que ens han donat aquest treball no hagués estat possible.
També volem agrair l’ajut aportat per alguns companys de classe, ja que les tardes de Treball de Recerca no haguessin estat iguals sense ells.
I gracies també a tots els bons moments, que encara que sembli impossible, hem tingut.
58