مشخصات طراح

نام و نام خانوادگی راهنما:

خانم دکتر نجمه چراغی شیرازی

نام و نام خانوادگی دانشجو:

یاسین علیزاده

رشته تحصیلی:

برق-الکترونیک

آدرس ایمیل:

[e-mail]

تصویر 1: یاسین علیزاده

توضیحات و تاریخچه

سیستم دزدگیر در واقع یک آشکارساز حرکتی می باشد که توانایی تشخیص حرکات انسان را دارد و در صورت تشخیص، قابلیت اعلان بوسیله هشداردهنده ی نوری و صوتی را خواهد داشت و همچنین با ارسال پیامک اعلام سرقت، شخص مالک را از ورود افراد ناشناس مطلع خواهد کرد.

جزییات این طرح بدینصورت می باشد که:

بوسیله سنسور آشکارساز حرکتی مدل PIR که در این پروژه از ماژول آن استفاده شده است، جابجایی ها و در کل حرکات انسان در محیط مورد نظر اسکن شده و در صورت آشکارسازی حرکت، به میزان 3.3 ولت به پایه خروجی ولتاژ اعمال خواهد شد. ولتاژ خروجی در پایه خروجی ماژول PIR به پین ورودی میکروکنترلر اعمال شده و میکروکنترلر که پردازشگر پروژه دزدگیر می باشد، با دریافت ولتاژ خروجی ماژول PIR، هشداردهنده ی نوری و صوتی که یک LED و بازر است را فعال نموده و در حین اعلان هشدار، از طریق ماژول GSM مدل SIM900a یک پیامک حاوی اعلام خطر را به شخص مالک ارسال میکند و مالک را در هر کجا که باشد مطلع می سازد. سپس بمدت 1 دقیقه مکث کرده و دوباره محیط را بوسیله ماژول PIR اسکن کرده و اگر شخص یا اشخاصی که بدون اجازه وارد مکان مورد نظر شده اند همچنان در آن مکان مانده باشند، مجدداً هشدار دهنده ها را فعال نموده و دوباره پیامک را به شخص مالک ارسال می کند. اما اگر سارق یا سارقین از محل بگریزند، سیستم به حالت نرمال بازگشته و تا ورود اشخاص دیگر بطور مداوم محیط مورد نظر از طریق ماژول PIR اسکن می شود. قابل ذکر است که در تمامی حالات ممکن، اطلاعات مورد نیاز از طریق نمایشگر کاراکتری نمایش داده خواهد شد.

تصویر 2: نمای نهایی پروژه

ملزومات و چالش ها

ملزومات حین اجرا

در بخش طراحی و ساخت دستگاه با موانع و چالش هایی برخورد خواهید کرد که در اینجا متذکر می شویم:

معمولاً در بخش دریافت ولتاژ خروجی ماژول PIR بوسیله میکروکنترلر، می توان از دو قسمت استفاده نمود:

قسمت اول استفاده از پین میکروکنترلر بعنوان I/O  که با استفاده از دستور دریافت منطق 0 و 1 و اعمال دستورات لازم، این کار را انجام داد و با دریافت 0 و 1 منطقی از خروجی PIR هشداردهنده ها را فعال کرده و پیامک مورد نظر را از طریق ماژول GSM به مالک ارسال نماییم.

قسمت دوم استفاده از وقفه می باشد که با فعالسازی وقفه همگانی می توان از یکی از پین های وقفه استفاده کرد و با دریافت منطق 0 و 1 از خروجی ماژول PIR دستورات لازم را در زیربرنامه معرفی شده در ابتدای برنامه اصلی اجرا نماید که در قسمت اول بدان اشاره شد.

اما قسمت دوم در برخی موارد دچار مشکل خواهد شد و بعنوان اولین پروژه راه اندازی این بخش برای شما چالش هایی را بوجود خواهد آورد که با رعایت نکات جزیی می توان مکشلات را رفع نمود.

مورد بعدی راه اندازی ماژول GSM می باشد. این ماژول در انواع و اشکال مختلف در بازار موجود می باشد و هر یک دارای امکاناتی می باشد که به نسبت امکانات قیمت آنها متغیر است. در برخی مدل های با امکانات بیشتر باید به یک سری نکات توجه کنیم از جمله تغذیه مورد نیاز که معمولاً بین 9 الی 12 ولت و جریان حداقل 2 آمپر می باشد و همچنین تنظیم اتصال پین دیتا به آن و ایجاد ارتباط دیتا از طریق UART می باشد که در این مدل بوسیله ی جامپر نحوه ارتباط را انتخاب کنیم. ارتباط دیتا در این بخش باید بر روی TTL قرار بگیرد تا بتوان پیامک ارسال یا دریافت نمود و در کل ماژول را کنترل نماییم و بصورت سریال از طریق میکروکنترلر دیتا انتقال دهیم.

همچنین باید به این نکته توجه کنیم که قبل از روشن کردن ماژول GSM، باید آنتن را به آن وصل کنیم وگرنه موجب سوختن ماژول می شود.

پس از روشن کردن ماژول باید کلید ON مختص راه اندازی شبکه اتصال مخابراتی را روشن نمایید تا شبکه اتصال سیم کارت را شناسایی کرده و بدان متصل شود. در این پروژه اگر از سیم کارت ایرانسل استفاده کنید، شبکه MTN ایرانسل وصل خواهد شد و اگر سیم کارت همراه اول باشد شبکه IR-MCI همراه اول متصل خواهد شد.

در ضمن در حین تعویض سیم کارت مراقب سوکت آن باشید زیرا بسیار حساس می باشد و با یک اشتباه کوچک سوکت خواهد شکست.

سخت افزار و نرم افزار

سخت افزار پروژه:

ماژول PIR یک مدار تقویت شده ی حاوی سنسور تشخیص حرکت PIR می باشد که از طریق گیرنده یا آشکارساز مادون قرمز دمای محیط را بررسی نموده و در صورت تشخیص دمای مخالف دمای محیط که بیشتر به دمای بدن انسان حساسیت نشان می دهد، خروجی آن تغییر کرده و موجب افزایش ولتاژ در مدار می شود که با استفاده از مدار تقویت کننده ی ماژول ولتاژ خروجی تقویت شده و به پایه خروجی ماژول اعمال می شود. این ماژول دارای سه پایه ی مثبت تغذیه، زمین و خروجی می باشد.

میکروکنترلر موجود در مدار پروژه، از پردازشگرهای سری AVR مدل ATMEGA16 است. این مدل از میکروکنترلر دارای 4 پورت I/O می باشد که علاوه بر استفاده بعنوان ورودی و خروجی، مصارف دیگری نیز خواهند داشت از جمله: مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)، ارتباط دیتا از طریق UART و SPI و I2C، تایمر، کانتر، وقفه، مدولاسیون پهنای پالس (PWM) و امکانات دیگر

در این پروژه از امکاناتی چون I/O جهت دریافت ولتاژ خروجی ماژول PIR و کنترل روشن و خاموش کردن LED و بازر، ارتباط دیتا از طریق UART جهت ارسال دستورات لازم برای ارسال پیامک و ارتباط با نمایشگر کاراکتری و نمایش اطلاعات لازم استفاده شده است.

ماژول GSM مدل SIM900a یک ماژول ارتباط مخابراتی است و با امکاناتی که دارد می توان موارد زیر را در پروژه های مختلف بکار برد:

1- ارسال و دریافت پیامک

2- تماس ورودی و خروجی صوتی

3- اتصال به نت از طریق GPRS

4- و دیگر موارد

در مجموع می توان گفت ماژول مورد نظر همانند یک گوشی تلفن همراه عمل می کند و با کنترل آن از طریق یک میکروکنترلر می توان از تمامی امکانات ماژول استفاده نمود.

در بخش هشداردهنده صوتی و نوری از بازر و LED استفاده شده است. بازر از دو پایه ی مثبت و منفی تشکیل شده است که با اعمال فرکانس و یا افزایش و کاهش پهنای پالس که در نهایت منجر به افزایش و کاهش ولتاژ می شود و همین عمال موجب ایجاد صدا با گام های بالا و پایین می شود. LED نیز دارای دو پایه کاتد یا منفی و آند یا مثبت می باشد که در رنگ های سبز برای حالت معمولی و قرمز برای حالت خطر استفاده می شوند. میزان جریان مصرفی آنها 10 میلی آمپر است و میزان جریان خروجی از پایه میکرو 20 میلی آمپر می باشد. پس بوسیله یک مقاومت در حدود 220 تا 330 اهم می توان جریان را محدود کرده و به میزان مصرف LED جریان دهی شوند.

در بخش تغذیه نیز از آدابتور 12 ولت 2 آمپر استفاده شده است. چون میزان تغذیه مورد نیاز برای ماژول GSM 9 الی 12 ولت و 2 آمپر است و میزان تغذیه مدار نیز 5 ولت 1 آمپر می باشد. پس می توان از آداپتور برای تأمین تغذیه هر دو بخش استفاده نمود. اما برای کاهش ولتاژ و جریان و تثبیت آن در مدار اصلی به یک رگلاتور کاهنده نیاز داریم تا آسیبی به مدار نرسد. در این پروژه از رگلاتور مدل 7805 استفاده کرده ایم و ولتاژ ورودی 12 ولت 2 آمپر را به 5 ولت 1 آمپر کاهش داده و در خروجی رگلاتور این مقدار به مدار اعمال می شود.

مدار پروژه دزدگیر را بر روی بردبرد یا بردهای آزمایشگاهی بستیم تا بتوانیم در پروژه های بعدی از قطعات مجدداً استفاده نماییم. البته شما می توانید از بردهای سوراخدار یا بردهای چاپی یا PCB استفاده نمایید تا در اتصالات خللی وارد نشود.

تصویر 3: سخت افزار مدار شبیه سازی شده با پروتیوس

تصویر 4: مدار اصلی پروژه

نرم افزار پروژه:

در بخش کدنویسی پروژه، از زبان بیسیک برای راه اندازی و کنترل مدار استفاده کردیم. زبان بیسیک در محیط کامپایلر بسکام کدنویسی شده و براساس مدل پروگرامر می توان از کامپایلر جهت پروگرام کردن استفاده کرد و اگر از مدل های خاص پروگرامر استفاده کردید باید از طریق برنامه راه انداز همان پروگرامر، برنامه خود را پروگرام کنید.

از طریق کامپایلر می توان کدنویسی و خطایابی کرد و پس از اتمام برنامه و رفع خطاها، برنامه را به زبان ماشین که معمولا کد هگز است تبدیل نمود و کد هگز را درون حافظه میکروکنترلر انتقال دهیم.

در بخش پروگرام کردن ابتدا برنامه قبلی از حافظه فلش میکروکنترلر پاک شده و سپس برنامه جدید را پروگرام یا برنامه ریزی میکنیم.

از دیگر امکانات کامپایلر می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- تنظیم حالت پیش فرض برای میکروکنترلر و تعیین فرکانس کاری و معرفی پورتهای مورد استفاده برای پروژه مورد نظر

2- پاکسازی حافظه فلش یا EEPROM

3- اعمال قفل بر روی کد نوشته شده و پروگرام آن جهت جلوگیری از سرقت برنامه و استفاده افراد دیگر

تصویر 5: بلوک دیاگرام پروژه

تصویر 6: فلوچارت نرم افزار

نتایج نهایی

در بخش نهایی و اجرای طرح، پس از روشن کردن دستگاه، بمدت 10 ثانیه به مالک فرصت میدهد تا از مکان مورد نظر خارج شود و سپس سنسور PIR فعال می شود. در تمامی مراحل اطلاعات لازم بر روی نمایشگر نمایش داده می شود. با هر جابجایی توسط اشخاص در محوطه آن مکان، سنسور PIR سریعا تحرکات را تشخیص داده و هشداردهنده ی نوری و صوتی را فعال می کند و سپس بلافاصله پیامکی با مضمون اخطار و حضور اشخاص در مکان مورد نظر به مالک ارسال می شود که البته می توان به مراکز امنیتی نیز ارسال نمود.

ویدیو 1: تشریح عملکرد

جدول هزینه ها

جدول 1: هزینه ها

شماره	نام وسیله	تعداد	محل تهیه	قیمت (ریال)
1	ماژول PIR	1	فروشگاه الکترونیکی	50000
2	ماژول GSM	1	فروشگاه الکترونیکی	1200000
3	نمایشگر کاراکتری	1	فروشگاه الکترونیکی	100000
4	میکروکنترلر اتمگا16	1	فروشگاه الکترونیکی	100000
5	بازر	1	فروشگاه الکترونیکی	10000
6	رگلاتور 7805	1	فروشگاه الکترونیکی	10000
7	آداپتور 12 ولت 1 آمپر	1	فروشگاه الکترونیکی	150000
8	LED هایبرایت قرمز و سبز	1	فروشگاه الکترونیکی	5000
9	ولوم 10 کیلواهم	1	فروشگاه الکترونیکی	5000
10	بردبورد یا برد آزمایشگاهی	1	فروشگاه الکترونیکی	100000
11	سیم دو رشته تلفن	1 متر	فروشگاه الکترونیکی	10000
12	پین هدر نری	1 شاخه	فروشگاه الکترونیکی	5000
13	مقاومت 220 یا 330 اهم	1	فروشگاه الکترونیکی	500
14	جمع کل	13	1740500

ضمیمه

دیتاشیت میکروکنترلر ATMEGA16

دیتا شیت رگلاتور 7805

دیتاشیت ماژول PIR

دیتاشیت ماژول GSM

دیتاشیت نمایشگر کاراکتری 2*16