РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

Автомобильная сигнализация с голосовыми сообщениями

Завершена разработка автомобильной бортовой электроники, имеющей множество функций. Разработанное электронное устройство содержит управляющий микроконтроллер PIC16F877-20I/P (Microchip). Для перезаписи и воспроизведения голоса установлен кодек MC14LC5480DW (Motorola) и память NAND FLASH K9F3208W0A (Samsung). Система имеет встроенный мобильный телефон GSM-стандарта Ericsson A1018S. Альтернативное управление некоторыми функциями производится с брелка "прыгающим" кодом KeeLoq. Используются микросхемы CD4034 в качестве расширения портов ввода-вывода. Применены коммутаторы CD4016, управляемый телефонный усилитель MC34119, DTMF-приемник MT8870, дешифратор KeeLoq-кода HCS512 (Microchip), сборки мощных транзисторных ключей TD62004AP (Toshiba), RF-приемник RR10 (Telecontrolli) на частоту 433,92 MHz, операционный усилитель MCP601-I/SN (Microchip) и реле для управления нагрузками. Разработка этого электронного устройства выполнена по заказу компании "Smart Systems" (торговые названия "Integra-Auto", "Integra-Home"). Описание проекта опубликовано в журнале "Радиолюбитель" N1 за 2006 год.

 

 

Вы можете заказать разработку электронных устройств для автомобиля: бортовых систем контроля и управления, сигнализации и систем блокировки. В нашей компании может быть выполнена качественная разработка датчиков, приборных панелей и других электронных устройств для автомобиля.

В этой статье представлена разработка электроники для интеллектуальной охранной системы (охранной сигнализации) автомобиля с оповещением и управлением по мобильному телефону стандарта GSM. Далее по тексту "Автомобильная сигнализация с голосовым меню и управлением по мобильному телефону" для краткости будет именоваться "GSM-блок" (это рабочее название проекта в процессе разработки).

 

Описание GSM-блока (автомобильной системы охраны и управления)

 

GSM-блок - это небольшое по размерам электронное устройство, размещенное в герметичном алюминиевом корпусе, выполненное на одной печатной плате. GSM-блок предназначен для осуществления дистанционного управления любыми подключенными к нему объектами с мобильного или домашнего телефона, а также для контроля разнообразных датчиков. Устройство имеет функции охранной системы. Управляется посредством звонка на встроенный мобильный телефон при помощи голосовых меню с изменяемыми пользователем сообщениями. GSM-блок выполнен с использованием микроконтроллера PIC16F877-20I/P. Для всех используемых микросхем применяется режим сохранения питания с целью минимизации тока потребления.

 

Электронное устройство GSM-блок (автомобильная система сигнализации) имеет следующие разъемы

 

1. Для подключения питания 12V от бортового аккумулятора автомобиля;
2. Исполняющие реле в количестве 6 штук с одной группой контактов на переключение (ток коммутации до 10А);
3. Выход (ток нагрузки до 0,5A) на реле "Зажигание" (ток коммутации до 40А), устанавливаемое на фланце в непосредственной близости от контактов коммутируемой нагрузки;
4. Выход (ток нагрузки до 0,5A) на реле "Стартер" (ток коммутации до 40А), устанавливаемое на фланце в непосредственной близости от контактов коммутируемой нагрузки;
5. Реле управления сиреной и светом для сигнализации срабатывания охранной системы  (суммарный ток до 10А);
6. Реле "Запуск двигателя запрещен" (ток коммутации до 10А);
7. Пять входов для датчиков (срабатывание - логический уровень 12 вольт);
8. Вход "Зажигание разрешено" (логический уровень 12 вольт);
9. Вход "Двигатель запущен" (логический уровень 12 вольт);
10. Вход "Ключ в положении зажигания"(логический уровень 12 вольт);
11. Вход "Микрофон" (несимметричный, подключение экранированным кабелем);
12. Симметричный выход "Громкоговоритель" (8 ом);
13. Вход для системы "Иммобилайзер" или другой охранной системы, зарезервированный для дальнейшего использования (срабатывание - логический  уровень 12 вольт);
14. Вход "Кнопка тревоги" (нажатие - логический  уровень 12 вольт);
15. Вход "Контроль внешнего питания" (не используется, программный модуль обслуживания сохранен для возможного использования в дальнейшем);
16. Перемычка для отключения приема сигналов управления с брелка;
17. Разъем для внутрисхемного программирования микроконтроллера;
18. Разъем для внутрисхемного программирования KeeLoq кода HCS512;
19. Разъем для подключения мобильного телефона;
20. Разъем для подключения клавиатуры мобильного телефона;
21. Вход сигнала от системы "Иммобилайзер" (логический уровень 12 вольт).

GSM-блок имеет информативное голосовое меню на 32 основных сообщения, соответствующих режимам работы системы, для информирования пользователя. Предусмотрена возможность записи пользователем, для последующего использования, вместо основных, альтернативных голосовых сообщений, соответствующих основным, в количестве 32-х штук. Пользователь имеет возможность использовать основной банк сообщений (он не может быть изменен или перезаписан пользователем) или альтернативный банк сообщений по своему усмотрению. Пользователь имеет возможность перезаписать любое выбранное им (в отдельности от остальных сообщений) сообщение в альтернативном банке, соответствующее основному сообщению в основном банке.

Каждому режиму работы системы соответствует свое голосовое сообщение. Сообщения используются для оповещения владельца о срабатывании датчиков охраны, о нажатии тревожной кнопки, об отключении питания системы (зарезервировано), о перемещении по системе меню с кратким информированием об основных кнопках управления, а также для информирования владельца о включении или выключении соответствующих функций. Все сообщения, кроме сообщения о включении микрофона (оно не выводится на громкоговоритель), выводятся, как по мобильной связи, так и на внутренний громкоговоритель.

GSM-блок имеет защиту от мощных входящих импульсных помех по питанию, радиопомех от системы зажигания и высокочастотных помех от прочих возможных источников.

GSM-блок оповещает владельца при нажатии тревожной кнопки и в случае пропадания внешнего питания (последняя функция реализуется, но аппаратно отключается с сохранением возможности использования).

GSM-блок имеет возможность "обучения" комплекта приемник-передатчик KeeLoq кода непосредственно в системе, без использования дополнительного оборудования. Для этого на плате устанавливаются кнопка “Learning” и сигнальный светодиод. Процедура обучения стандартная, описанная в руководстве от Microchip.

 

GSM-блок имеет вход сигнала от системы "Иммобилайзер", управляющий реле блокировки двигателя. Только в случае присутствия сигнала логической "1" на этом входе, выключается реле блокировки двигателя. Управление указанным реле, заданное функцией "Охрана", сохраняется. В случае, когда система "Иммобилайзер" не подключена к этому входу, он должен быть подключен к источнику напряжения +12V. При этом вход сигнала от системы "Иммобилайзер" не оказывает никакого влияния на работу GSM-блока.

 

Принципиальная схема GSM-блока

 

 

Разработка электроники этой системы проведена с применением управляющего микроконтроллера PIC16F877 (Microchip), работающего с тактовой частотой 20MHz. Для записи и воспроизведения голоса установлен PCM-кодек MC14LC5480DW (Motorola) и микросхема памяти NAND FLASH K9F3208W0A (Samsung). Объема памяти указанной микросхемы достаточно для записи 64-х сообщений длительностью до 8 секунд при плотности записи 8000 байт в секунду. При этом обеспечивается весьма высокое качество воспроизводимого голоса. Система управляет встроенным мобильным телефоном GSM-стандарта Ericsson A1018S. Альтернативное управление некоторыми функциями производится с брелка "прыгающим" кодом KeeLoq. Используются микросхемы CD4034 (MC14034BDW) в качестве расширения портов ввода-вывода. Применены коммутаторы CD4016 (MC14016) для переключения звуковых каналов, управляемый телефонный усилитель MC34119, DTMF-приемник MT8870 (SM8870), дешифратор KeeLoq-кода HCS512 (Microchip), сборки мощных транзисторных ключей TD62004AP (Toshiba) для непосредственного управления реле, RF-приемник RR10 (Telecontrolli) на частоту 433,92 МГц, экономичный операционный усилитель MCP601-I/SN (Microchip) для усиления сигнала от микрофона, герметичные реле для управления нагрузками.

 

Описание особенностей работы GSM-блока

 

При постановке на охрану GSM-блок включает Реле №1 и Реле "Запуск двигателя запрещен" и переводится в режим ожидания сигналов тревоги с датчиков. Оповещение владельца о срабатывании датчиков охраны и включение сирены происходит только в случае включения режима охраны. Если режим охраны не включен, то пользователь оповещается только о результатах работы функции "Прогрев двигателя".

С брелка можно послать 4 команды:

1. Поставить на охрану;
2. Снять с охраны;
3. Включить реле N2;
4. Выключить реле № 2.

 

• Прием команды с брелка сопровождается кратковременным включением сирены.
• При срабатывании первого датчика вызывается включение сирены на 1 минуту (в режиме “Охрана”).
• При поступлении сигнала от любого из остальных четырех датчиков, срабатывает сирена (она может быть отключена владельцем снятием режима охраны при помощи брелка или по мобильной связи) и идет оповещение (автоматически повторяющийся звонок) на мобильный  телефон владельца (один телефонный номер) бесконечное количество раз с паузой между звонками 30 секунд. Владелец, сняв трубку и услышав мелодичный звуковой сигнал, посылает код доступа – автодозвон прекращается, GSM-блок сообщает: “Тревога, сработал датчик № ……” или воспроизводит одно или несколько других сообщений одновременно в зависимости от текущего режима работы блока и параметров контролируемых датчиков, при изменении состояния  которых, предусмотрено оповещение владельца.  Затем система автоматически переходит в главное меню.
• При входящем звонке на GSM-блок, система снимает трубку и, если установлен режим доступа к системе с использованием пароля, то система выдает голосовое сообщение о необходимости ввода пароля. При правильном вводе пароля пользователь слышит приветствие и попадает в главное меню. В противном случае система отключает связь. Если вход в систему не защищается паролем, то пользователь сразу услышит приветствие и сообщение о нахождении в главном меню.
• После получения вышеуказанного голосового сообщения (а также во время получения голосового сообщения), владелец может вводить команды и прослушивать соответствующую реакцию GSM-блока в виде голосового сообщения.
• Пароль для доступа к системе состоит из четырех цифр. Владелец имеет возможность изменить пароль. Для изменения пароля ему потребуется сначала ввести текущий пароль, а затем два раза повторить ввод нового пароля.
• При подаче команды “Прогрев двигателя” производится включение реле “Зажигание”. Через 1 секунду после получения сигнала "Запуск разрешен" (сигнал "Запуск разрешен" ожидается 20 секунд, после чего, в случае его отсутствия, происходит выход в первоначальное состояние, с передачей сообщения “Запуск двигателя невозможен”) производится пуск стартера 4 раза по 9 секунд с паузой между запусками равной 9-ти секундам. В случае запуска двигателя до истечения 9 секунд, стартер автоматически выключается. Затем по телефону производится звонок и передается голосовое сообщение “Двигатель запущен...”. Двигатель работает 20 минут, после чего переводится в первоначальное состояние и происходит оповещение пользователя о завершении работы двигателя.
• При приходе сигнала "Ключ в положении зажигания", отключается режим прогрева двигателя, система переходит в  исходное состояние.
• В случае постановки на охрану, при приходе сигнала "Ключ в замке зажигания", GSM-блок оповещает владельца о запуске двигателя.
• Управление включением микрофона и громкоговорителя такое же, как и у реле, с соответствующим голосовым сообщением.
• Пользователь имеет возможность прослушать отчет о состоянии системы (из меню управления устройствами), включающий в себя информацию о включенных реле управления устройствами, включении или выключении режимов охраны и защиты системы паролем, а также информацию о поступающих сигналах от датчиков охраны №2 - №5.
• Реализован режим общего выключения всех реле управления устройствами и выключения режима прогрева двигателя нажатием одной кнопки (из меню настройки системы).
• Пользователь имеет возможность перезапустить программу микроконтроллера из меню настройки системы. Это вызовет разрыв установленной связи по мобильному телефону, выключение всех устройств и включенных функций, а также возврат всех настроек, включая пароль доступа, в состояние "по умолчанию", устанавливаемое при первой подаче питания на GSM-блок.
• Описание голосового меню автомобильной системы сигнализации
• Звонок от GSM-блока: Система, дозвонившись пользователю по указанному в памяти мобильного телефона номеру, воспроизводит мелодичный непрерывный звук. В это время нужно один раз нажать кнопку (0) для прослушивания сообщения системы и последующего перехода в главное меню. Если кнопка (0) не будет нажата, то система повторит звонок.
• Звонок от пользователя на GSM-блок: Пользователь, позвонив по номеру системы, услышит приветствие и сообщение о нахождении в главном меню. Если включена функция защиты системы паролем, то будет выдано сообщение о том, что система защищена паролем, и после этого будет предложено ввести пароль для доступа к главному меню. Если введенный пароль неверен, то система отключится от позвонившего абонента.

 

Перечень сообщений голосового меню системы

(порядковые номера сообщений указаны в скобках)

 

(1) Внимание! Система защищена паролем. Пожалуйста, введите свой пароль для доступа к главному  меню. Это сообщение выводится только при включении защиты системы паролем.

(2) Здравствуйте! Вас приветствует автоматическая система управления и контроля. Вы находитесь в главном меню.

(3) Для входа в "меню управления устройствами" нажмите 1, "меню настроек системы" -  2, отключение  – "решетка".

Пункт N1 -  Меню управления устройствами - (4) Вы находитесь в  меню управления устройствами. Возврат в главное меню – [*], отключение – [#].

1 - Реле №1 - (5) Устройство номер один. (6) Состояние: функция включена. / Устройство номер один. (7) Состояние: функция выключена.

2 - Реле №2 - (8) Устройство номер два. Состояние: функция включена. / Устройство номер два. Состояние: функция выключена.

3 - Реле №3 - (9) Устройство номер три. Состояние: функция включена. / Устройство номер три. Состояние: функция выключена.

4 - Реле №4 - (10) Устройство номер четыре. Состояние: функция включена. / Устройство номер четыре. Состояние: функция выключена.

5 - Реле №5 - (11) Устройство номер пять. Состояние: функция включена. / Устройство номер пять. Состояние: функция выключена.

6 - Реле №6 - (12) Устройство номер шесть. Состояние: функция включена.

Устройство номер шесть. Состояние: функция выключена.

7 - Прогрев двигателя - (13) Прогрев двигателя. Состояние: функция включена. / Прогрев двигателя. Состояние: функция выключена.

8 - Микрофон - (14) Прослушивание на встроенный микрофон. Состояние: функция включена. / Прослушивание на встроенный микрофон. Состояние: функция выключена.

9 - Громкоговоритель - (15) Громкая связь. Состояние: функция включена. / Громкая связь. Состояние: функция выключена.

0 - Состояние системы - Вывод голосового отчета о состоянии системы.

* - Предыдущее меню - Осуществляется переход вверх на один уровень по системе меню.

# - Отключение - Команда "отбой". Завершается телефонная связь с пользователем.

Пункт 2 - Меню настроек системы - (17) Вы находитесь в меню настройки системы. Возврат в главное меню – [*], отключение – [#].

1 - Выбор сообщений - (18) Вывод альтернативных голосовых сообщений, записанных Вами. Состояние: функция включена. / Вывод альтернативных голосовых сообщений, записанных Вами. Состояние: функция выключена.

2 - Запись сообщений - (19) Запись речевых сообщений. В конце короткого сообщения нажимайте любую цифровую кнопку. Прерывание записи – кнопка [#]. Используется следующий порядок: Выводится основное сообщение, затем (время ожидания ввода команды 15 секунд) пользователь может выбрать одно из трех действий: 1. Нажатие кнопки "звездочка": запись своего альтернативного сообщения, соответствующего только что прослушанному основному сообщению. Нажатие кнопки [0]: переход к прослушиванию следующего основного сообщения (при этом, записанное ранее альтернативное сообщение, соответствующее только что прослушанному основному сообщению, останется без изменений). 3. Нажатие кнопки [#]: выход в меню настройки системы.
3 - Прослушивание сообщений - Сообщения выводятся в следующем порядке: первое основное сообщение,  соответствующее первому альтернативное сообщение, второе основное сообщение… и т.д.

4 - Изменение пароля - (20) Изменение пароля. Введите текущий пароль. Для отказа нажмите кнопку [#]. / (21) Введите новый пароль, состоящий из четырех цифр, затем нажмите кнопку [*] и повторите ввод нового пароля.

5 - Защита системы паролем - (22) Вход в систему с использованием пароля. Состояние: функция включена. / Вход в систему с использованием пароля. Состояние: функция выключена.

6 - Охрана - (23) Охрана объекта. Состояние: функция включена. / Охрана объекта. Состояние: функция выключена.

7 - (зарезервировано) - (16) Функция не существует. Проверьте правильность подаваемой команды и повторите еще раз.
8 - (зарезервировано) - Функция не существует. Проверьте правильность подаваемой команды и повторите еще раз.

9 - Перезапуск программы - Восстановление состояния системы "по умолчанию". Это вызовет разрыв установленной связи по мобильному телефону, выключение всех устройств и включенных функций, а также возврат всех настроек, включая пароль доступа, в состояние "по умолчанию", устанавливаемое при подаче питания на GSM-блок.
0 - Выключение всех устройств - Выключение всех реле управления устройствами и отключение прогрева двигателя.
* - Предыдущее меню - Осуществляется переход вверх на один уровень по системе меню.
# - Отключение - Команда "отбой". Завершается телефонная связь с пользователем.

Система может выдавать следующие, не указанные выше, голосовые сообщения о тревоге, ошибках и пояснения к функциям

(24) Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер два.

(25) Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер три.

(26) Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер четыре.

(27) Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер пять.
(28) Двигатель успешно запущен. Максимальное время работы двадцать минут.

(29) Запуск двигателя невозможен по техническим причинам.
(30) Внимание! Аварийная ситуация. Питание системы отключено.
(31) Внимание! Нажата кнопка сигнала тревоги.
(32) Внимание! Введенный пароль неверен. Проверьте правильность ввода пароля и повторите попытку.

 

Порядок расположения сообщений в памяти системы

1 - Внимание! Система защищена паролем. Пожалуйста, введите свой пароль для доступа к главному меню.

2 - Здравствуйте! Вас приветствует автоматическая система управления и контроля. Вы находитесь в главном меню.

3 - Для входа в "меню управления устройствами" нажмите 1, "меню настроек системы" -  2, отключение  – "решетка".

4 - Вы находитесь в  меню управления устройствами. Возврат в главное меню – "звездочка", отключение – "решетка".

5 - Устройство номер один.

6 - Состояние: функция включена.

7 - Состояние: функция выключена.

8 - Устройство номер два.

9 - Устройство номер три.

10 - Устройство номер четыре.

11 - Устройство номер пять.

12 - Устройство номер шесть.
13 - Прогрев двигателя.

14 - Прослушивание на встроенный микрофон.
15 - Громкая связь.

16 - Функция не существует. Проверьте правильность подаваемой команды и повторите еще раз.

17 - Вы находитесь в меню настройки системы. Возврат в главное меню – "звездочка", отключение – "решетка".

18 - Вывод альтернативных голосовых сообщений, записанных Вами.

19 - Запись речевых сообщений. В конце короткого сообщения нажимайте любую цифровую кнопку. Прерывание записи – кнопка "решетка".

20 - Изменение пароля. Введите текущий пароль. Для отказа нажмите кнопку "решетка".

21 - Введите новый пароль, состоящий из четырех цифр, затем нажмите кнопку "звездочка" и повторите ввод нового пароля.

22 - Вход в систему с использованием пароля.

23 - Охрана объекта.

24 - Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер два.

25 - Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер три.

26 - Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер четыре.

27 - Внимание! Тревога! Поступил сигнал от датчика номер пять.

28 - Двигатель успешно запущен. Максимальное время работы двадцать минут.

29 - Запуск двигателя невозможен по техническим причинам.
30 - Внимание! Аварийная ситуация. Питание системы отключено.
31 - Внимание! Нажата кнопка сигнала тревоги.
32 - Внимание! Введенный пароль неверен. Проверьте правильность ввода пароля и повторите попытку.

Дополнительно Вы можете загрузить файл инструкциия по эксплуатации: «Инструкция по эксплуатации устройства» (в формате PDF). В настоящее время это устройство не производится и не продается. Раньше оно выпускалось под торговой маркой "Интегра" ("Integra-Auto", "Integra-Home") фирмой "GSM Systems". Описание этого проекта опубликовано в журнале "Радиолюбитель" N1 за 2006 год.

Проект N10. Разработка электроники для автомобильной GSM-системы охраны с голосовыми сообщениями выполнена Александром Петровичем Протопоповым (г. Москва). Сайт автора-разработчика: https://razrabotka.pro.