Музыкальный звонок с тайной кнопкой

Сегодня рассмотрим схему, представляющую собой дверной звонок (хотя применение может не ограничиваться этой сферой, просто основная задумка подразумевает именно дверной звонок). Но звонок не простой, а с возможностью проигрывать несколько различных аудио файлов в зависимости от нажатой кнопки. При этом одну из кнопок можно сделать тайной или спрятанной относительно основной кнопки дверного звонка. Идея такого финта заключается в том. что расположение спрятанной кнопки будут знать только друзья или родные и в случае необходимости попасть в дом будут нажимать именно эту кнопку, звонок проиграет аудио файл либо заведомо известный - выбранный для "своих", либо подаст голосовое оповещение как в данной статье, что пришли "свои". При этом основная кнопка звонка на двери спрятана не будет и любой почтальон или курьер или просто прохожий будет жать именно на нее. Раздастся звонок, оповещающий о том, что в дверь звонит незнакомец. Аналогично можно выбирать любой файл, удобный для Вас, либо просто использовать голосовой аудио файл о нахождении у двери незнакомца как в статье. 

На создание этого устройства побудило именно то, что часто звонят в дверь часто из баловства или какие-нибудь свидетели чего-то там с целью промывки мозгов, поэтому, чтобы отвлекаться на открытие двери только для знакомых появилась задумка создать что-то типа кодового сигнала о том, что это именно пришли "свои", а не случайные посторонние. 

Схема электрическая принципиальная дверного звонка с тайной кнопкой представлена ниже:

Схема построена на микроконтроллере AVR ATmega8 и карте памяти micro SD. Микроконтроллер можно использовать в любом корпусе - DIP или TQFP. Для питания такой карты памяти необходимо напряжение 3,3 вольта. Основное питание схемы - 5 вольт. Источник напряжения может быть любой - например, можно применить небольшой силовой трансформатор и выпрямительные диоды, либо взять схему импульсного источника питания (да хоть просто взять старое зарядное устройство вольт на 7,5). Напряжение стабилизируется микросхемой L7805 до 5 вольт постоянного тока. Данную микросхему линейного стабилизатора напряжения можно заменить на отечественные аналоги, например КР142ЕН5А или заменить на LM317, слегка подправив включение в схему, либо опять же можно заменить импульсным стабилизатором напряжения на микросхемах MC34063 или LM2576. Это питание основной схемы. Для нормальной работы карты памяти напряжение 3,3 вольта получаем при помощи стабилитрона на 3,3 вольта. Резистор R5 ограничивает ток, протекающий через стабилитрон. Потребление карты памяти очень не большое, поэтому применение стабилитрона себя оправдывает и хорошо справляется с поставленной задачей. Конденсаторы в обвязке линейного стабилизатора и параметрического стабилизатора (на стабилитроне) фильтруют помехи, возможно возникающие в цепях питания этой схемы. Конденсаторы C2 и С4 в обвязке микроконтроллера выполняют ту же функцию. Карта памяти соединяется с микроконтроллером по интерфейсу SPI. но так как питание у них различное по напряжению, то необходимо применить преобразователь уровней. В схеме используется самый простой вариант на резисторах R5, R6, R7, R8, R10, R11. Попарно они образуют по большому счету делители напряжения сигналов от микроконтроллера.

Звуковой сигнал формируется ШИМ'ом в контроллере, однако уровень громкости не всегда годится, поэтому используется усилитель на двух транзисторах Т1 и Т2. L2 и C13 образуют высокочастотный фильтр, чтобы убрать помехи, конденсатор C12 ограничивает ток, проходящий через динамик. Динамик можно использовать любой, подходящий по размеру и мощности. Транзисторы усилителя можно также использовать любые в зависимости от мощности динамика - на маленькие динамики можно брать транзисторы малой мощности, динамики от нескольких ватт нужно использовать с транзисторами средней мощности или больше. Резистор R3, подключенный к выводу reset микроконтроллера предотвращает самопроизвольный перезапуск микроконтроллера в случаях наводок или других помех. Резисторы R1 и R2 ограничивают ток, проходящий через светодиоды в пределах нормального, они необходимы для предотвращения порчи светодиодов. Все резисторы в схеме постоянного сопротивления мощность 0,25 Вт. Номиналы резисторов можно варьировать в разумных пределах. Аналогично в разумных пределах можно заменять номиналы конденсаторов. Так как схема собиралась для демонстрации на макетной плате в качестве кнопок были использованы тактовые кнопки. Но в повседневной жизни для такого устройства их использовать не удобно скорее всего, поэтому одну из тактовых кнопок, выбранную для общего звонка для незнакомцев можно заменить на стандартную клавишу дверного звонка, а снизу ее или сбоку, в общем в удобном месте сделать небольшое отверстие и внутри основной кнопки звонка расположить небольшую тактовую кнопку, слегка выпирающую наружу. При этом ее расположение должно учитывать удобность доступа для "своих".

Вот так готовая схема (за исключением применения стандартной клавиши дверного звонка) выглядит на макетной плате:

Работает данная схема следующим образом. Само собой нужно подать напряжение питания на схему. После внутрисхемной прошивки микроконтроллера устройство не нуждается в настройке и наладке. Нужно записать на карту памяти необходимые аудио файлы и при нажатии одной из четырех кнопок прозвучит одна из четырех мелодий. При нажатии кнопок S3 и S4 во время проигрывания аудио файла будут загораться светодиоды LED1 или LED2 в зависимости от нажатой кнопки. Кнопки S1 и S2 не дублируются светодиодами. Данный функционал можно использовать в любых своих целях, например, световая индикация звонка в дверь или что-то другое. Динамик применяется любой, подходящий для Вас.

Чтобы верно прошить микроконтроллер, необходимо знать конфигурацию фьюз битов (микроконтроллер работает от внутреннего генератора  на 8 МГц):

Микроконтроллер программировался в AVR Studio программатором AVRdoper (STK500) (перепрошивается USBasp соответствующей прошивкой и получаем AVRdoper). 

Также немало важно знать конфигурацию параметров аудио файлов данного устройства: файлы аудио с разрешением *.WAV, параметры аудио - 8 bit, mono, 44 khz. Названия файлов должны быть такими: "1zv.WAV", "2zv.WAV" , "3zv.WAV" , "4zv.WAV" для каждой из кнопок. Первый аудио файл для четвертой кнопки, второй аудио файл для третьей кнопки и так далее. Немного нумерация наоборот, но думаю, это не проблема, просто нужно это знать. О методах создания собственных голосовых аудио файлов можно узнать в этой статье.

Напоследок привожу рисунок конфигурации выводов флеш карт с адаптером и без него:

К статье прилагается прошивка для микроконтроллера ATmega8, архив с исходным кодом для устройства, архив с аудио файлами, проект протеус, а также небольшое видео, демонстрирующее работу дверного звонка.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• AVR
• SD card
• WAV
• Proteus
• Atmel Studio
• Микроконтроллер