Устройство удаленного управления GSM "По звонку" (УУУ GSM "По звонку")

Данная статья будет полезна всем, кто заинтересован в бесперебойной работе компьютера, удаленном его включении, в управлении как компьютером, так и других устройств, например, двигатель автомобиля, теплица. Можно организовать полив комнатных растений без непосредственного присутствия человека. Остальные варианты возможного применения будут описаны ниже. Включение/отключение осуществляется "по звонку" и что самое главное бесплатно.

Основные технические характеристики:
Количество управляющих комбинаций - 2 (при доработке - больше);
Напряжение питания - 5В;
Количество релейных выходов - 4 (max 100V/0,5A);
Дальность действия - ограничивается зоной покрытия сотовой сети.

Принципиальная схема УУУ GSM "По звонку"

Описание принципиальной схемы

Основой устройства является один из самых «бюджетных» микроконтроллеров фирмы ATMEL - Tiny13A. У данного контроллера задействованы абсолютно все 8 выводов. Причем вывод 1 используется как RESET для возможности последовательного программирования. Вывод 2 (PORTB3) настроен на вход. На этот вывод приходит оптически развязанный сигнал с динамика сотового телефона. Сам динамик следует выпаять. О состоянии на выводе 2 микроконтроллера информирует зеленый светодиод VD1. К выводам 3,7,6,5 подключены реле, зашунтированные диодами VD6…VD9 для защиты выходов микроконтроллера. Параллельно реле через резисторы подключены красные светодиоды, сигнализирующие о состояниях выходов.

Питание 5В предполагается брать с зарядного устройства телефона, так как сейчас многие телефоны заряжаются от USB. При наличии большего напряжения следует установить стабилизатор, например, LM7805.

Реле потребляют ток около 10мА, поэтому было решено подключить их напрямую к выводам микроконтроллера.

УУУ GSM "По звонку" применяется для включения компьютера, поэтому назначения выходов следующие:
1.   XT3 – RESET PC – подключить к контактам RST на материнской плате;
2.   XT4 – параллельно клавише CTRL на клавиатуре (для чего – поясню ниже);
3.   XT5 - параллельно клавише F1 на клавиатуре;
4.   XT6 – ROWER ON - подключить к контактам PW на материнской плате.

Вначале предполагалось подключать данное устройство к клавиатуре. Поэтому было решено вывести отдельно каналы 2 и 3. В биосе при этом надо сделать активным включение компьютера с клавиш CTRL+F1. Каналы 2 и 3 имитируют нажатие именно этой комбинации.

Используемые в схеме радиоэлементы

Основа, как было сказано выше, – микроконтроллер Tiny13A. При соответствующем изменении прошивки и схемы возможна замена на любой другой, так как Tiny13A обладает самым малым функционалом. Оптопара - распространенная 4N35. Возможна замена на аналогичную с выходным током не менее 20мА. Все резисторы применены с рассеиваемой мощностью 0,25Вт. Их номинал указан на принципиальной схеме устройства. Можно использовать любые светодиоды диаметром 5мм. Реле –SIP-1A05. Можно применить аналогичные с током катушки не более 15-20мА и напряжением 5VDC. Клеммники – DG301-5.0-02P-12 или аналогичные.

Описание ПО и прошивки

Вначале был вариант использования сервисов типа DynDNS. Но данный вариант был быстро отклонен по нескольким причинам: некоторые сервисы являются платными и необходимо проводное подключение к сети. Последнее обусловлено отсутствием на данный момент у многих компьютеров функции Wake on USB. Моя же разработка не ограничена зоной покрытия Wi-Fi сети и, более того, Интернета (имеется ввиду включение/отключение. Управление же компьютером, например, с телефона, требует подключения к Интернету).

Универсальность данного способа удаленного управления нагрузкой заключается в том, что можно использовать абсолютно любой телефон, который способен воспроизводить MP3.

Также у данной конструкции возможно развитие. С таким же успехом можно управлять не только компьютером, ноутбуком, но и, например, поливным устройством в саду или дома, открывать - закрывать двери и форточки в теплице, запускать двигатель автомобиля, перекрывать воду, газ на даче и дома. Можно включать предварительный прогрев бани, в которой используются электрические нагреватели.

Включив данным устройством компьютер при наличии у компьютера выхода в Интернет, значительно повышаются универсальность и области применения устройства "По звонку". А именно, при помощи специализированного ПО и при наличи Wi-Fi сети можно организовать беспроводное видеонаблюдение "По звонку". Установив IP-видеокамеры можно в необходимый момент наблюдать за контролируемым объектом. После проверки можно выключить компьютер как "по звонку", так и по сети Интернет, используя специализированное ПО.

Подключие к порту USB компьютера устройства управления нагрузкой (например Мастер КИТ) и одновременное соединение с удаленным рабочим столом значительно расширяет список коммутируемых каналов.

Также имеется возможность многогранного увеличения числа каналов управления. Выделим два из них:

1. Путем добавления других номеров. Этот способ предполагает создание новых MP3 "мелодий" для телефона и установку их на определенные номера. После этих манипуляций необходимо отладить контрольный 32-битный пакет для новых номеров в контроллере. (см. отладка контрольного 32-битного пакета). Данный способ не требует наличия компьютера. Нужен только телефон, поддерживающий MP3. Наверняка у каждого радиолюбителя найдется коробочка старых сотовых телефонов. Преимуществами этого варианта являются простота конструкции, минимум затрат. Сегодня не каждый захочет устанавливать на даче компьютер. Это  не только опасно, но и влечет за собой увеличение стоимости изделия.

2. Применение устройства управления нагрузкой USB для компьютера. Для использования данного варианта дополнительно к основному оборудованию потребуются следующие девайсы: компьютер (ноутбук), устройство управления нагрузкой USB, USB-модем для связи с Интернетом. Здесь возможности безграничны. Это и охрана, и удаленное управление, и мониторинг.

Проект в среде программирования CodeVisionAVR можно найти в прилагаемом архиве. В самом начале прошивки можно видеть те самые контрольные 32-битные пакеты. Данная программа является отлаженной и не требует вмешательства. Далее идет инициализация микроконтроллера. В бесконечном цикле while ожидаем появления на ножке2 микроконтроллера логического «0». Как только он появился, идет заполнение переменной. После заполнения 32 битов накладываем на эту переменную маску. При условии равенства какому-либо значению выполняется соответствующее действие. О выполняемых действиях было написано выше. Добавлю, что при совпадении с первым контрольным 32-битным пакетом происходит следующее: имитируем нажатие клавиши Ctrl, имитируем нажатие клавиши F1, отпускаем. Потом имитируем нажатие кнопки включения компьютера. Как видно, можно использовать любой из предложенных вариантов.

При совпадении контрольного пакета со вторым имитируется нажатие кнопки Reset на системном блоке компьютера. Эта функция будет необходима при использовании старых компьютеров, где есть большая вероятность зависания, которое  можно определить все по тому же специализированному ПО, а их сейчас очень много.

Программирование фьюзов

Ниже представлены фьюзы для среды программирования CodeVisionAVR:
LOW
SPIEN   галка
EESAVE   нет
WDTON   галка
CKDIV8   нет
SUT1   галка
sut0   Нет
CKSEL1   галка
CKSEL0   нет
//
HIGH
SELFPRGEN   нет
DWEN   нет
BODLEVEL1   нет
BODLEVEL0   нет
RSTDISBL   нет

Настройка устройства

Вся настройка сводится к отладке контрольного 32-битного пакета.

Я выделил два основных способа:

1. Моделирование в Proteus. Данный способ привлекателен тем, что можно выявить ошибки на этапе разработки, а не на этапе сборки. Этот метод  не принес положительного результата в конечном итоге, но помог справиться с мелкими недочетами. Созданная по временным диаграммам прошивка в Proteus работала идеально, а в "железе" отказалась. Мной была создана дополнительная отладочная прошивка для второго такого же контроллера для моделирования в Proteus. Дополнительный контроллер Tiny13 имитировал MP3-мелодии в зависимости от нажатой кнопки. При нажатии кнопки *** имитировался звонок с SIM1 (для простоты изложения материала я буду называть номера SIM1 и SIM2. Проект делался для 2х комбинаций). Соответственно при нажатии кнопки *** - звонок с SIM2. В архиве можно обнаружить файлы Proteus.

2. Второй способ очень оригинален. Для отладки устройства потребуется видеокамера или фотоаппарат с возможностью видеосъемки. Была создана отладочная прошивка контроллера. Суть отладки заключается в вычислении действительного контрольного 32-битного пакета, потому что, как было написано выше, программа, отлаженная в Proteus, в железе работать отказалась. Алгоритм программы таков, что при каждом считанном значении логической "1" реле К1 изменяет свое состояние на противоположное. Это индицирует красный светодиод VD2. Аналогично этому, при считывании логического "0" реле К2 изменяет свое состояние на противоположное, индицируя это светодиодом VD3. Порядок действий следующий. Закачиваем прилагаемые "MP3-мелодии" в телефон. Первую устанавливаем на звонок с SIM1, вторую - с SIM2. Ставим на запись видеоаппарат. Подаем на схему питание. Звоним последовательно сначала с SIM1, потом с SIM2. Скидываем записанное видео на компьютер и воспроизводим его замедленно. Параллельно анализируем работу светодиодов и записываем полученное логическое значение в заранее подготовленную таблицу. При правильном считывании должны получиться два контрольных 32-битных пакета. Эти значения следует записать в начало программы. Далее прошиваем контроллер полученной скомпилированной прошивкой и устанавливаем его на плату. В прикрепленном архиве можно найти уже отлаженную прошивку, которая написана под MP3 "мелодии", прилагаемые в этом же архиве. В результате, таким оригинальным способом были вычислены контрольные 32-битные пакеты.

Ниже на рисунке представлены временные диаграммы MP3 «мелодий»

Печатная плата

Печатную плату в форматах dip и pdf можно найти в архиве. Ниже приведен скрин печатной платы, которая выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите методом ЛУТ.

Итоговая стоимость устройства

ATtiny13A – 28 рублей;
4 реле – 150 рублей;
2 винтовых зажима – 5 рублей;
Оптопара 4N35 – 9 рублей;
Конденсатор – 5 рублей;
Светодиоды 6 шт. (на схеме светодиод питания не показан, на плате есть) – 6 рублей;
Диоды 1N4007 – 4 рубля;
Резисторы 5 рублей;
Разъемы «Тюльпан» - 15 рублей;
Разъем DRB-9MA – 13 рублей;
Телефон китайский – 300 рублей;
Печатная плата – 40 рублей;
Корпус – распределительная коробка 75х75 – 30 рублей.

Итого: 610 рублей.

При наличии телефона стоимость деталей всего 310 рублей!

Фото собранного устройства:

Обсуждение на форуме

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Автоматика
• AVR
• DipTrace
• Микроконтроллер
• CodeVisionAVR
• Proteus
• GSM