PIC16f877 PIC16f628 ISD2560 M8870 Dtmf akıllı ev

Hazırlayan: Gül Nihal GÜGÜL – Akıllı evsistemleri ve uygulaması  otomasyon konusunda örnek olacak detaylı bir proje bir çok özellikği bulunuyor uzaktan kontrol dtmf konusunuzda çalışmalarınız için Türkçe detaylı bir kaynak. Tüm katlar devreler ve kullanılan entegreler hakkında açıklamalar yapılmış özellikleri ve çalışmalarından bahsedilmiş ve devre şemaları mikro denetleyici kaynak kodları verilmiş. Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler. Aşağıda özetler verildi.

AKILLI EV TASARIMININ UYGULANMASI

Bu çalışmada, akıllı ev sistemindeki ışık, ses, bahçe sulama ve balık yemleme olaylarının kontrolü için DTMF (Dual Tone Multi Frequency) Tone Decoder kullanıldı. DTMF kodlarını kullanan ve ev telefonu ile kontrol edilebilen kullanışlı bir sistem tasarlandı. Sistem PIC16F877 ile yönlendirildi.

Ayrıca PIC16F628 ile akıllı evin garaj kapısı, eve ait olan arabaları tanıyan bir sistem haline getirildi. Son olarak da akıllı evin bahçe lambası ve yangın alarmı mikro işlemcilerden bağımsız olarak sisteme dâhil edildi. Bahçe lambası ve yangın alarmı sensörlerle kontrol edildi.

Yapılan çalışmada, akıllı evlerde kullanılan bazı uygulamalar bir maket ev üzerinde denendi. Maket ev içerisinde, evin alt kat ve üst kat ışıkları ayrı ayrı açılıp kapatılabilmektedir. Ev içinde müzik veya her hangi bir ses kaydı çalınabilmekte, evin bahçe ışıkları, kullanılan foto direnç yardımıyla, hava karardıgında kendiliginden yanmakta ve hava aydınlandıgında tekrar kendiliginden sönmektedir. Evin akvaryumundaki balıklar “balık yemleme makinesi” yardımıyla, istenildiği zaman yemlenmektedir ve bahçedeki bitkiler istenilen aralıklarla sulanmaktadır.

Ayrıca, evin otomatik garaj kapısı ev sahibinin girmesine izin verdiği otomobilleri tanıyıp yabancı otomobillerin girmesini engelleyecek yapıdadır. Tasarlanan ve uygulanan akıllı ev projesi üç bölümden olusmaktadır:

PIC16F877 Devresi: Maket evin içine ve dışına ışıklar yerleştirildi. Evin alt kat ve üst kat ışıkları PIC16F877 yardımıyla DTMF’den sinyal alarak istenildiği zaman açılıp kapatıldı. PIC16F877 devresinde, bir tane balık yemleme cihazı ve bu cihazı döndürecek bir motor kullanılmıştır. Otomatik balık yemleme makinesi aktif hale getirildiğinde, bir defa dönüp balıkları yemlemektedir.

Akıllı evin bahçe sulama işlemi için, bir Renault aracın silecek su motoru kullanılmıştır. Bu motor her aktif hale geldiğinde bahçe bir kez sulanmaktadır. Daha sonra PIC16F877 ile evin içine yerleştirilen ses sisteminin kontrolü sağlanmıştır. Ev sahibi evde yokken, evde birilerinin olduğu izlenimini verebilmek için evin içine bir ses sistemi yerleştirilmiştir.

Bu ses entegresi ISD 2560 (Information Storage Device) kullanarak olusturuldu. MIC girişiyle ses kaydı yapabilen ve SP çıkışıyla bu ses kaydını çalabilen bu cihaza birden fazla, farklı ses kayıtları yüklenmiştir. Daha sonra ISD2560’ın PD girişi mikroişlemcinin RB5 çıkışına bağlanmış ve böylece DTMF den gelen sinyalle sistem aktif hale getirilerek istenildiği zaman ses sistemi açılabilmektedir. Bütün sistemin ana kartında devreye gerekli olan gücü verebilmesi için güç kaynağı kullanılmıştır. Bu güç kaynağından gelen voltaj regülatör ile 5 volta indirgenmiştir.

“DTMF Dual Tone Multi Frequency” kelimelerinin bas harflerinden olusur. Kelime anlamı çift tonlu çoklu frekans kodlama sistemidir. DTMF esas olarak Amerikan ordusu için Bell telefon laboratuarlarında geliştirilmiş bir kodlama sistemidir. Daha sonra telefon sebekelerinde bilgi yollamanın güvenli yolu olarak tercih edilmis ve telefon abonesinin santrali aradıgı abone ile ilgili bilgileri ilettiği standart yöntem olarak günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. DTMF kodlama sistemi radyo amatörlügünde yerini son yirmi yıl içinde yaygın olarak almıstır.

M-8870 Hakkında Bilgiler

M-8870 işlem fonksiyonları, alınan ton çiftinin yüksek ve alçak tonlarını ayıran bir bant ayırıcı filtre içerir. Ayrıca, 4-bit kodu çıkış ünitesine göndermeden önce alınan tonların frekans ve devam süresinin doğrulugunu ispatlayan bir dijital şifre çözünü içerir

Filtre: Alçak ve düşük gruptaki tonları ayırmak için, bağlantılı olan alçak ve yüksek ton gruplarını içeren bantlarla ilişkili olan bant aralıklarına sahip 6. sıradaki anahtarlı kondansatör bandpass filtresinin çift-ton sinyali girişlere uygulanır. Filtre aynı zamanda, çentikleri 350 ve 440 Hz.’de birlestirir. Her filtre çıkışı, limitlenmeden önce sinyalleri düzleştiren tek sıralı anahtarlı kondansatör bölümü ile devam eder .

Sifre Çözücü: M8870 şifre çözücü, limitlenmis tonların frekansına karar verebilmek için ve onların standart DTMF frekanslarına uydugunu ispatlamak için, dijital sayma tekniği kullanır. Küçük frekans değişimlerine göz yumarak, konu ile ilgisi olmayan sinyaller tarafından olan ton simülasyonundan korumak için karmasık bir ortalama algoritması kullanılır. Algılayıcı iki geçerli tonun (sinyal durumu olarak bilinir) varlıgını fark ettiği anda, Erken Yönetim (Early Steering, ESt) bayragını yükseltir. Sonradan kaybedilen bütün sinyal durumları ESt’nin düsmesine sebep olur.

ISD2560 Hakkında Bilgiler

Evde ses yayını yapılabilmesi için kullanılan ISD2560’in PD bacağı işlemcinin RB5 çıkışına BC337 ile bağlanmıştır. PD bacağı cihaz ses yayınlarken 1 konumunda olmalıdır. Telefondan 5’e basıldıgı zaman, transistorun base ucu 1 olacak böylece transistor aktifleserek PD bacağını 1 konumuna getirecektir. Sistemde ses yayını yapabilmek için ISD2560 kullanılmıştır.

Voltaj girişleri (VCCA, VCCD): ISD2500 serisindeki analog ve dijital devreler, gürültüyü en aza indirgemek için ayrı güç yolları kullanırlar.

Toprak girişleri (VSSA, VSSD): ISD2500 serisi ayrı analog ve dijital toprak yolları kullanırlar. Bu bacaklar, güç kaynağının toprağına ayrı ayrı bağlanmalıdırlar.

Güç azaltma girişi (PD): Cihazın çok düşük güç modunda çalışabilmesi için, kayıt yapmadıgı zamanlarda veya ses yayınlarken, PD bacağı 1 (high) olmalı

Chip Enable girişi (CE): Bütün kayıt ve ses yayınlama işlemlerini mümkün kılabilmek için CE bacağı 0 (low) yapılır .

Ses yayınlama/Kayıt girişi(P/R): P/R girişi, CE bacağının azalan sınırı tarafından kilitlenir. Yüksek seviye (1), ses yayınlama döngüsünü seçerken; düşük seviye (0), kayıt döngüsünü seçer.

Mesajın sonu (EOM): her kayıt edilen mesajın sonuna sabit bir işaretçi otomatik olarak yerleştirilir. Mesajın üzerine bir kayıt yapılıncaya kadar orada kalır.

Overflow (tasma) çıkışı (OVF): Hafıza alanının sonundaki düşük (0) sinyalleri, cihazın dolduğunu ve mesajın tastıgını gösterir. Bu durumda, bir PD sinyali cihazı sıfırlayıncaya kadar OVF çıkışı CE girişini takip eder. Bu bacak, birçok ISD cihazında kayıt süresini arttırmak için kullanılabilir.

Mikrofon girişi (MIC): Bu bacaga harici bir mikrofon bağlanmalı. Mikrofon referans girişi (MIC REF): MIC REF girişi, mikrofon pre amplifikatörüne ters yüz girişidir. Bu cihaza, gürültüyü yok etme imkânı sağlar.

Otomatik ilerleme kontrolü (AGC): Mikrofon giriş seviyesinin genis aralıkta olması için, AGC dinamik olarak pre amplifikatörün kazancını ayarlar. AGC en ufak fısıltıdan yüksek seslere kadar, bütün aralıklarda sesin en az bozulmasını sağlayacak sekilde kayıt edilmesini sağlar.

Analog çıkış (ANA OUT): Bu bacak, kullanıcıya pre amplifikatör çıkışını sağlar. Pre amplifikatörün voltaj kazancı, AGC’deki voltaj seviyesi ile belirlenir.

Analog giriş (ANA IN): Analog giriş bacağı kayıt için sinyalini yongaya gönderir. Mikrofon girişleri için, ANA OUT bacağı içerden bir kondansatör ile ANA IN bacağına bağlanmalıdır.

Bağlantı yok (istege bağlı) (XCLK): Bu cihazlar, fabrikasyonda dâhili saat frekansı ile üretiliyorlar. XCLK eger kullanılmayacaksa, bu giriş topraga bağlanmalıdır.

Hoparlör çıkışları (SP+/SP-): ISD2500 serisindeki bütün cihazlar, 50 mW’u 16 ohm’a AUX IN’den sürebilen bir hoparlör sürücüsü içerir (Hafızadan 12,2 mW). Kayıt sırasında ve güç kapalıyken hoparlör çıkışları VSSA seviyesinde tutulurlar. Bu yüzden birden fazla ISD2500 cihazının hoparlör çıkışını paralel bağlamak mümkün degildir. Hoparlör çıkışlarını pararlel bağlamak cihaza zarar verebilir. Bu çıkışlar birbirinden bağımsız olarak kullanılabilirler.

Yardımcı giriş (AUX IN): Yardımcı giriş, birden fazla ISD2500 cihazı birlikte kullanıldığında, çalınan ses kaydının sinyalini takip edilen cihaza bağlamak için kullanılır.

ISD 2560 ses entegresi, 60 saniyelik bir ses kayıt imkânı sağlamaktadır. Kayıtlar sabit hafıza hücrelerinde saklanmaktadır. Ses ve müzik kayıtları, yüksek kalite sağlayarak, hafızada dogal hallerindeki gibi kaydedilirler. ISD 2560 cihazlarına birden fazla mesaj veya ses kaydı yapılabilmektedir. Bir kayıt döngüsü için, adres girişleri baslangıç adresini sağlar ve kayıt işlemi PD veya CE 1 (high) oluncaya kadar veya yonga doluncaya kadar devam eder.

Ses kayıt işlemi için CE bacağı 0 olmalıdır. Bu yüzden ses kaydı yapılacağında CHIP ENABLE anahtarı ile CE bacağı “0” konumuna getirilir. PD veya CE’ yi yüksek (1) yaparak bir kayıt işlemi tamamlandıgında, hafızada o anki adreste bir EOM (Mesajın sonu) işaretleyicisi saklanır. Bir ses yayınlama döngüsü için, adres girişleri baslangıç adresini sağlar ve cihaz
bir EOM işaretiyle karşılaşıncaya kadar çalar

AGC bacağı ön amplifikatörün verimini ayarlar. “Başlama” zamanı, 5 kW bir iç direnç ve AGC’den topraga baglı bir dış kondansatör (C2) ile belirlenir. “Yayınlama” zamanı, bir dış direncin (R2) zaman sabiti ve AGC ile toprak arasına paralel olarak bağlanmış bir dış kondansatör (C2) ile belirlenir. Bir çok durumda, 470 kW ve 4,7 µ F yeterli sonucu verir.

Mikrofon girişi için, ANA OUT bacağı, içerden bir kondansatör ile ANA IN bacağına bağlanmalıdır. Burada kullanılan R6 direnci yüksek voltaj kaynağında bozulmayı engellemek için seviyeyi düsürmektedir. C3 kondansatörü de düşük-frekans cutoff kondansatörüdür.
C6, C7 ve C8 güç kaynağı kondansatörleridir. Filtreleme ve bypass işlemleri yaparlar.

Yemleme Sulama Devresi

Sistemin parazitlerden daha az etkilenmesi için ve mikroişlemciyi güvenlik altında tutabilmek için optokuplör kullanılmıştır. Bu sayede, mikroişlemci ile yemleme ve sulama motorları arasında bir yalıtım sağlanmıştır. İzolasyon için 4N25 Optokuplör kullanılmıştır. Devrede kullanılan 4N25 optokuplöre ait bacak diyagramı Resim 3.12’de verilmiştir. 4N25 entegresi bir fototransistor ve bir LED’den olusmaktadır.

1 ve 2 uçları arasında bir gerilim uygulandıgında LED’in yayınladıgı ışık fototransistorun baz akımını arttırmakta ve bu akım, transistorun b akımını yükselterek, kolektör-emitör akımına dönüsmektedir

Araç garaj kapısı sistemi

Devrede garaj kapısı kontrolü için bir adet PIC16F628 kullanılmıstır. Evin arabası garaj kapısının önüne gelince, arabanın altındaki beyaz banttan dolayı sensör mikroişlemciye sinyal göndermekte ve garaj kapısındaki motor yardımıyla garaj kapısı açılmakta ve bir süre bekledikten sonra kendiliginden kapanmaktadır. Aynı işlem araç garajdan çıkarken de uygulanmaktadır. Bu beyaz banttan olmayan bir araba ise giriş yapamamaktadır.

Garaj kapısı tasarlanırken, garajın eve ait olan arabaları tanıyabilmesi için CNY70 Optik Sensör kullanıldı. Eve ait olan iki örnek arabanın altına beyaz serit yapıstırıldı. Üçüncü örnek arabaya ise yapıstırılmadı. Optik sensörden bir tanesi garaj kapısının dış tarafındaki zemine, digeri ise garaj kapısının iç tarafındaki zemine yerleştirildi. Böylece eve ait olan araç, garaj kapısının önünde durdugunda, altındaki beyaz serit sayesinde CNY70 optik iletisimi sağlayarak, PIC16F628’e komut gönderecek ve garaj kapısı açılacaktır. Araç içeriye girdikten ve bir süre bekledikten sonra garaj kapısı otomatik olarak kapanacaktır. Aynı işlem, garajın içindeki diger CNY70 sayesinde, aracın garajdan çıkması sırasında uygulanacaktır

Otomatik Bahçe Işığı devresi

Bu devrede kullanılan ışığa hassas sensör yardımıyla hava karardıgında bahçe ışıkları kendiliginden yanmakta, hava aydınlandıgında kendiliginden sönmektedir. Burada sensör olarak, foto direnç kullanılmıştır. Hava karardıgında, foto direncin, direnç degeri artmakta, transistor yardımıyla ısıgın yanması sağlanmaktadır. Hava aydınlandıgında ise foto direncin direnç degeri oldukça düsmekte ve Q1 transistorun bazını iletime sokacak yeterli voltaj olmadıgından, bu transistorun kollektörüne baglı olan LED yanmamaktadır.

Kaynak: acikarsiv.gazi.edu.tr/File.php?Doc_ID=1527 (kapalı)