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3 c 3 c Unidad lztapalapa 3 c
Universidad Autónoma Metro poli ta na
División C I BI I I Casa abierta al tiempo
Sistema Integral de Alarma
Blumno: Ramón Bu90 $Omez BernándPz 90322537
Proyecto de Ingeniería en Eiectrónica Pagina - 1
4 S I A - Objetivos S l s i m Integral de Aarma
_I
OBJETIVOS
1.- Diseñar un Sistema periférico a la PC (tarjeta) con las siguientes modalidades de función
Funcione como un Sistema Integral de Alarma: Que mediante 4 sensores infrarrojos (pudiendo ser más) esté constantemente monitoreando el área restringida (de una casa habitación, oficina, etc.), dando aviso (en el caso de allanamiento) del lugar donde se detectó al intruso, encendiendo luces en el mismo lugar y comunicándose telefónicamente a familiares, amigos o autoridades (con mensajes y números telefónicos pregrabados).
Funcione como una Agenda Oral Digital: En la cual el usuario navegará en pantalla por un calendario gráfico, seleccionando los días en que tiene un compromiso para dejar en esa fecha un mensaje oral, así cuando el usuario reingrese al sistema, este le avisará si tiene un pendiente o en su defecto, el usuario podrá consultar sus compromisos a futuro y el mensaje se reproducirá automáticamente.
Funcione como un Llamador Telefónico de Cortesías: En el cual los usuarios con algún evento importante, ofertas de sus productos, cambios de domicilios etc., podrán pregrabar los mensajes de cortesía ylo informativos etc. para que el sistema realice automáticamente las llamadas telefónicas a los números correspondientes con los cuales el usuario quiera enviar esta información.
I Proyecto de Ingeniería en Electrónica Justificación Pagina - 2 Sistema lntegrd de Aklnna
J U STIF~CAC IÓN .
El constante crecimiento de la detincuencia, aunado a la ineficiencia de los cuerpos policiacos por frenar la cada vez más y mejor organizada industria del crimen, ha hecho que ningún lugar sea seguro, continuamente oímos hablar de asaltos con violencia, violaciones, asesinatos y hasta robos a casa habitación, donde muchas veces Las familias enteras son devastadas, pues es tanta la violencia de los delincuentes que llegan a torturar, masacrar y violar a sus ocupantes y los integrantes que quedan vivos de esta tragedia, quedan con las secuelas psicológicas que les produce tan horrendo acto, es por este motivo que deben buscarse mecanismos que prevengan que las casas habitación sean violadas, Sistema Integral de Alarma WAyy es por tanto una propuesta a prevenir, actuar y alerta a los habitantes de una casa habitación en caso de intrusos, para que así, ellos tomen las medidas pertinentes para su seguridad y no sean sorprendidos.
Ramón Hum Gómez Hernandez I
Yroyecto de Ingeniería en blectrónica Pagina - 3
4 S I A introducción sutemo integai de mmo
J
Sistema Integral de Alarma SIA es un sistema de alarma basado en la detección por la interrupción de un rayo infrarrojo, actuando conjuntamente con la PC para hacer de él, un sistema versátil con posibilidades de crecimiento, entre las características importantes de este sistema están las siguientes:
Detección por vía infrarroja y envío de una señal de pánico en el lugar de la detección para por ejemplo encender un foco o una alarma, pudiéndose elegir que la señal no sea enviada. Información en pantalla del lugar o posición donde se ha detectado la presencia del intruso (cocina, baño, etc.) esto es para permitir a los ocupantes guarecerse en un lugar seguro y no expuesto, así como la hora en que se detectó el primer allanamiento, que servirá de pista a las autoridades. Comunicación automática vía telefónica a los parientes, amigos o autoridades, enviando un mensaje pregrabado a los números también previamente ingresados. Mediante un programa de software este sistema se convierte en una agenda oral digital, en la cual el usuario ingresa de manera oral sus pendientes y compromisos en un calendario gráfico, el programa entonces se encarga de avisar al usuario que ese mismo día hay un compromiso si fuese el caso o el usuario podrá consultar sus compromisos navegando simplemente por el calendario gráfico. Además este sistema puede mediante otro programa operar como un llamador telefónico de cortesías, información a clientes de nuevos productos, ofertas, eventos sociales, etc., mediante la previa grabación del mensaje y los números telefónicos, puede pedirse al sistema que realice las llamadas correspondientes a las personas.
'I El sistema tiene múltiples funciones y pueden agregársele más, como detector de temperatura, de incendios, etc., o aumentar la cantidad de detectores infrarrojos"
I Proyecto de Ingeniería en Electrónica '! Bus-PC Paaina - A
BUS PC
Un microprocesador es una gran unidad de procesamiento para resolver
La PC cuenta para llevar a efecto esta comunicación con un bus de 62 pines, problemas, sin embargo si no se puede comunicar con el exterior, su valor es escaso.
como el mostrado en la figura.
GND RESET DRY
+ 5v IRQ2 -5v
+DRQ2 -1 2v
RESER +12v GND
- M E W -MEMR
-1 ov -IOR
-DACK3 + DRQ3
+DRQl
CLOCK + IRQ7 + IRQ6 + IRQ5 + IRQ4 + IRQ3
-DACKl
-DACKO
-DACK2 + T/C +ALE +5v
+osc GND
BUS
IO/CH/CK +D7 + D6 + D5 +D4 + D3 +D2 +D1 + DO IO/CH/RDY +AEN +Al 9 +AI a +Al 7
+Al 5 +Al 4 +Al 3 +Al 2 +Al 1 +Al O +A9 +A8
+Al 6
+A7 +A6
+ A4 +A3 +A2 +Al
+A5
+ +A0
D Ramón Hugo Gómez Hernhdez
4 S I A sisterno lntqrddenbrmo
Descripción:
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina- 5 Bus - PC
El bus PC tiene 62 contactos tipo borde de tarjeta cara (NB), en pasos de 0.1 pulgadas. El bus AT ISA y el EISA-386 tienen mayor tamaño; pero son compatibles con el bus PC, mediante las ranuras para 8 bits.
De las señales disponibles en él destacan:
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CLOCK: Salida es el reloj de el sistema. Su frecuencia depende del tipo de aparato. Suele ser de 4, 7, 8, 12 Ó 16 megahertzios; aunque puede llegar hasta 33Mhz en los sistemas 386.
RESET: Salida. Inicializa el sistema.
DO-D7: Bus de datos: Son 8 líneas de entradalsalida.
AO-Al9. Bus de direcciones: 20 líneas que determinan el máximo de memoria direccionable = 1Megabyte. A0 es el bit menos significativo y A19 el mas significativo. Señales de salida generadas por el microprocesador o por el controlador DMA cuando este toma el control. Contactos A31-Al2 del BUS.
IRQ-IRQ7. Petición de interrupción: Entrada. Son 6 líneas que se utilizan para indcar al procesador que algún periférico requiere su atención.
IRQ2 es la señal más prioritaria.
Líneas de control de lectura escritura;
Líneas para acceso a memoria:
MEMR. Salida. Indica a la memoria que el dato situado en el BUS ha sido leído. El signo - significa que está invertida, es decir que es activada a nivel bajo (O voltios).
MEMW. Salida. Indica a la memona que guarde el dato situado en el BUS. Activa a nivel bajo (O voltios).
líneas de acceso a dispositivos externos o puertos:
OIR. Salida. Indica a los periféricos la lectura del dato situado en el BUS. Controlada por el procesador o por el controlador de DMA. Activa a nivel O.
OIW. Salida. lindica a los perifericos la escritura de un dato situado en el BUS. Controlada por el procesador o por el DMA y activa a nivel O.
Líneas para acceso directo a memoria (DMA):
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 6
4 S I A siftemci integral de h ima Bus - PC I Proyecto de Ingeniería en Electrónica
Pagina - 6
DRQl -DRQ2. Entradas. Petición de DMA por los perifericos.
DACKO-DACK3. Salidas.. reconocimiento de DMA. Activas a nivel bajo
AEN. Salida. Cuando es activa, el DMA controla el bus de direcciones, bus de datos y líneas de lecturalescritura.
Salida. Se activa al terminar el ciclo DMA.
Niveles distintos de tensión de alimentación: +5, -5, +12 y -12 voltios de comente contínua.
Para poder acceder al BUS desde una de las ranuras de expansión de la computadora hay que utilizar determinadas direcciones de la memoria RAM. Para una tarjeta de aplicaciones propias, que utilice las líneas de acceso a penfericos-puertos, estas direcciones son las que van desde 300 a 31Fh (de 768 a 799 en decimal). Por tanto se dispone de 32 direcciones para realizar controles externos. En cada uno de ellas podemos escribir/leer un byte (8 líneas digitales de US).
1 Ramón Hum Gómez Hernindez
EL CONVERTIDOR ANALÓGICO-DIGITAL. (ADC)
Es un ADC común de bajo costo, que pertenece a una familia de convertidores que son casi iguales exepto en la exactitud, este convertidor tiene un error en la medición de 1 LSB (un bit en el menos significativo). Este convertidor es compatible con una amplia gama de microprocesadores, como el 8086. Hay ADC mas rápidos y algunos con mayor resolución de 8 bits, pero este convertidor es ideal para muchas aplicaciones que no requieren un alto grado de exactitud. El ADC0804 requiere hasta 100 microsegundos para convertir una entrada analógica de voltaje a una salida en código digital.
En la figura se muestran las conexiones de terminales del convertidor ADC0804. Para que funcione se pulsa la terminal “WR” con “CS conectada a tierra para iniciar el funcionamiento del convertidor. Debido a que este convertidor requiere una cantidad considerable de tiempo para la conversión, una terminal etiquetada como INTR señala el fin de la conversión.
DBO DB 1 DB2 DB3 Di34 DB5 DB6 DB7
-cs -RD -wR iNTR
VI +
vl-
CLKR
CLK VREF
AGND
En la figura siguiente se ilustra un diagrama de temporización que muestra la interacción de la señales de control. Como se puede ver, se pone a funcionar el convertidor con el pulso WR, se espera hasta que INTR sea O lógico, luego, se leen los datos del convertidor. Si se utiliza un retardo de tiempo que permita cuando menos, 100 microsegundos, entonces no se necesita probar el terminal INTR. Otra opción es conectar la terminal INTR con una entrada de interrupción, a fin de que cuando concluya la conversión, ocurra una interrupción.
WR
c s
RD
iniciar converslón l e e r d a t o s
Ramón Hugo Gómez Hernández
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Slsterno lniegal de Alarm ADC - 0804 Pagina - 8
Generación de la señal de reloj
El ADC0804 requiere un reloj para funionar. El reloj puede ser externo, conectado con la terminal CLK IN o se puede generar con un circuito de RC. El intervalo permisible para las frecuncias de reloj es entre 100 Khz y 1460 Khz. Es deseable utilizar una frecuencia lo mas cecana posible a 1460 Khz para que el tiempo de conversión sea mínimo.
Si el reloj se genera con un circuito RC, se utilizan las terminales CLK IN y CLK R conectadas con un circuito RC, como se ilustra en la figura.
AX0804
Y para calcular la frecuencia de reloj se usa la siguiente ecuación:
1 Fclk = - 1.1RC
Donde:
Fclk = Frecuencia de reloj. R = Valor de resistencia. C = Valor de capacitor.
-~ ~
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 9
3 S t A DAC - 0830 Sisterno inteqai de &rmo
- - -
CONVERTIDOR DIGITAL A ANAL6GSCO (BAC0830)
-Do D1 D2 D3
El DAC 0830 es un convertidor de digital a analógico bastante común y de bajo costo. Es un convertidor de 8 bits que transforma un número binario de 8 bits a un voltaje analógico. El número de escalones de voltaje generados por el convertidor es igual al número de combinaciones binarias de entrada. Por tanto, un convertidor de 8 bits genera 256 niveles diferentes de voltaje. El DAC 0830 es de mediana velocidad y transforma una entrada digital a una salida analógica en alrededor de 1.0 micmsegundos.
En la figura se ilustra el diagrama de base del DAC 0830, el cual tiene un conjunto de 8 conexiones para un canal de datos para la aplicación del código digital de entrada y un par de salidas analógicas, etiquetadas lout1 y lout2, que se emplean como salidas a un amplificador operacional externo. Debido a que es un convertior de 8 bits, su "escalbn" de voltaje de salida se define como -Vref (voltaje de referencia) dividido entre 256.
- - -
Figura que muestra el DACO830
D5 D6 D7
-om2
RFB
1 IOUT2
¡OUT1
1 DGND ! I
DACO830
Estructura interna del DAC 0830
En la figura siguiente se ilustra la estructura interna del DAC 0830. Se vera que contiene dos registros internos. El primero, es un registro de "retención" y el segundo se conecta con el convertidor de escalera interno R-2R. Los dos registros permiten retener un byte mientras se convierte otro. En muchos casos, se deshabilita el primer registro y se utiliza sólo el segundo para la entrada de datos al convertidor. Para lograrlo, se lleva a un 1 lógico la terminal ILE y a un O lógico la terminal CS (selección de integrado). Ambos registros internos del DAC 0830 son transparentes. Cuando la entrada G del registro es 1 lógico, los datos pasan por él, pero cuando la entrada G es un O lógico, entonces se retienen los datos. El convertidor tiene una terminal de entrada para un
Proyecto de Ingeniería en Electrónica DAC - 0830 Pagina - 10
4 S I A sistgma integroi de Alormo
1 0 O -Vref O O 10 I O -lout2 O O
1 0 O lout1 O O ~0 O Rfb ~o G O G
voltaje de referencia wre9 que establece el voltaje de salida total. Si se aplican -lOV en Vref, el voltaje de salida (1111 1111) total es de +lOV. La salida de la red escalera R-2R del convertidor funciona con lout1 y lout2. Estas salidas están diseñadas para aplicarlas a un amplificador operacional como el 741 o equivalente.
Un DAC 0830 presenta dos registros que son trasparentes, uno de ellos sirve para retener datos mientras el otro se está usando para convertir el dato digital, si se quiere una entrada directa y deshabilitar, el primer registro, tan sólo hay que poner a CS en bajo, a ILE en alto y a WR1 en bajo.
-XFER A& 1 -WR2 3
I Ramón Hugo Gómez Hernandez
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina- 11 Weme Integral de Abrm LM 555
7
TEMPORIZADOR LM555.
El temporizador LM555 tiene dos modos de operación, ya sea como un multivibrador astable (de oscilación libre) o como un multivibrador monoestable (un disparo). La operación en oscilación libre del 555 se muestra en la figura. El voltaje de salida cambia de un estado alto a uno bajo y reinicia el ciclo. El tiempo de la salida en alto o bajo, lo determina el circuito resistencia-capacitor conectado en forma externa al temporizador 555. El valor del voltaje de salida es ligeramente menor que Vcc. El valor de voltaje de salida en el estado bajo es aproximadamente de 0.1 volts.
Salida Salida vo
Forma de onda de la salida
Terminales del 555.
El LM 555 se muestra en la figura con sus terminales
Tierra Disparo Salida
Restablecimiento t 5 t Voltaje de control
A continuación se describen cada una de sus terminales:
Terminal de Salida.
La terminal de salida puede suministrar o consumir corriente. Una carga flotante a Vcc esta activa cuando el nivel de salida es bajo y desactiva cuando el nivel de salida es alto. Una carga a tierra esta activa cuando la salida es alta, y desactiva cuando el nivel de salida es bajo. El máximo drenaje o fuente de comente es técnicamente 200 mA, pero un valor más apegado a la realidad es de 40 mA.
I Ramón Hugo Gómez Hernández
Proyecto de Ingeniería en Electrónica LM 555 Pagina - 12
4 S I A Sistema ihiegrai de & a r m o
Terminal de restablecimiento.
Permite deshabilitar el 555 y anula incluso la señal en la entrada de disparo. Cuando no se usa, la terminal de restablecimiento debe conectarse a +Vcc. Si la terminal de restablecimiento se pone a tierra o su potencial se reduce abajo de 0.4V, tanto la terminal de salida, como la terminal de descarga, están aproximadamente a potencial a tierra.
Terminal de descarga.
Se usa por lo general para decargar un capacitor externo temporizador cuando la salida está baja. Cuando la salida está alta, la terminal 7 actúa como un circuito abierto y permite que el capacitor se cargue a un valor determinado por una resistencia externa o resistencias y capacitores.
Terminal de voltaje de control.
Por lo común se conecta un filtro a 0.01 uf de la terminal de voltaje de control. El capacitor “puenfea” a tierra los voltajes de ruido y modulación de la fuente de potencia para minimizar su efecto en el voltaje de umbral. La terminal de voltaje también puede utilizarse para cambiar los niveles de voltajes de umbral y de disparo.
Terminales de disparo y umbral.
El LM555 tiene dos estados posibles de operación y uno de memoria. Ambos están determinados tanto por la entrada de disparo, corno por la entrada de umbral. La entrada de disparo se compara con un voltaje de umbral más bajo que es igual a Vccl3. La entrada de umbral se compara con un voltaje de umbral alto que es igual a 2Vcc/3. Cada entrada tiene dos niveles posibles de voltaje, ya sea arriba o abajo de su referencia. Por tanto, con dos entradas hay cuatro combinaciones posibles que causarán cuatro estados de operación posibles.
Frecuencia de oscilación.
La salida permanece alta durante el intervalo de tiempo en que C se carga desdes 1/3 Vcc a 2/3 Vcc. Este intervalo está dado por:
la salida esta baja durante el intervalo en que C se descarga de 2/3 Vcc a 113 Vcc y está dado por:
t b j a = 0.695ReC
Así el periodo de oscilación T es:
4 s u Sistema integra! cie k r m
La frecuencia de la oscilación f es:
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - LM 555
, . 1 1.44
Ciclo de trabajo
La razón de tiempo cuando la salida está baja, thj,ia, en el periodo total T se denomina ciclo de trabajo D. En forma de ecuación tenemos:
4 X I A S J * - ~ ~ - ~ ~ * ~ ~ ~
EL TEOREMA DE MUESTRE0
Pagina - 14 Proyecto de Ingeniería en Electrónica
Teorema de Muestre0
Las señales que portan información deben ser asequibles, ya sea en forma analógica o en forma digital o discreta. Habría que determinar que condiciones son necesarias para convertir una señal analógica en discreta, o viceversa, sin perder información. Como un criterio para conseguir esto, debe insistirse en que es posible reconstruir en su totalidad la señal original por medio de filtros.
El enlace entre la señal analógica y la señal discreta correspondiente es proporcionado por lo que se conoce como teorema del muestreo. Este enunciado se puede enunciar en forma simple como:
Una señal de banda limitada de valor real sin componentes espectrales por encima de una frecuencia de B hz, se determina en forma unívoca por sus valores equidistantes en intervalos no mayores que 1/(2B) segundos.
Ésta es una condición suficiente para que una señal analógica pueda ser totalmente reconstruida a partir de un conjunto de muestras discretas equidistantes en el tiempo.
La validez del teorema del muestreo se puede demostrar por medio de la propiedad de modulación o de la propiedad de convolución en frecuencia de la transformada de Fourier. Sea una señal de banda limitada f(t) que no tiene componentes espectrales por encima de B Hz. A este señal se le tomarán muestras usando la función pulso cuadrado periódico. Cada pulso rectangular de muestra tiene amplitud unitaria y t segundos de ancho, y ocurre en intervalos de T segundos.
Denotando la señal muestreada por fs(t) y la función pulso cuadrado periódico por pr(t), se puede escribir
f , ( t ) = f wP,w
Sin embargo, como pr(t) es periódica, se puede representar por medio de una serie de Fourier
m
donde 00 = 2WT. Combinando estas dos ecuaciones anteriores, se tiene m
n=-m
Si se transforman ambos lados de la ecuación, y se intercambia el orden, se obtiene
Usando la propiedad de traslación en frecuencias de la transformada de Fourier en la ecuación anterior, la transformada de Fourier de ,fs(t), designada por FS(o), es
~~
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 15
4 X I A ~ - l n + = w - ~ ~ ~ Teorema de Muestre0
J
m
por lo tanto se concluye que la densidad espectral de (transformada de Fourier de la señal muestreada fs(t) es, excepto por un factor constante, exactamente igual a la de f(t) dentro del ancho de banda original. Además, se repite a si misma de manera periódica en la frecuencia cada o0 radianes por segundo. Éstas réplicas de la densidad espectral original están ponderadas por las amplitudes de los coeficientes de la serie de Fourier de la señal muestreada, como se muestra en la siguente figura. Nótese que la densidad espectral de la función original f(t) se puede recuperar en forma simple utilizando un filtro pasabajas en Fs(w).
r... A A
Pn t
Figura que muestra las etapas en el muestreo de una señal
Veamos que sucede con un cambio en la tasa de muestreo. Para un aumento en la rapidez de muestreo, wo aumenta, T disminuye y todas las réplicas de F(m) se separan entre si. Por otra parte, conforme se reduce la tasa de muestreo, o. disminuye, T aumenta y todas las réplicas se acercan, hasta que se alcanza un punto más allá del
Ramón Hugo Gómez Hernandez
4 X I A *ftemoIn*d*AIOr-
cual una reducción en la tasa de muestreo provocará un traslape entre las densidades espectrales, este punto se alcanza cuando
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 16 Teorema de Muestre0
2 m = 2w o, ya que W = 2llB,
T = 1/2B
En el punto dado por esta ecuación, todas las replicas de la densidad espectral son tangenciales entre sí y se puede utilizar un filtro pasabajas ideal para recuperar la original de la señal muestreada. Sin embargo, si el intervalo de muestreo T se vuelve un poco mayor que el dado por esta ecuación, existe un traslapo entre las densidades espectrales y la señal original no se puede recuperar por filtrado de la señal muestreada. Para evitar este caso, insistimos en que
T 1/28
Esta ecuación es una expresión matemática concisa del teorema del muestreo. El intervalo máximo de muestreo T, dado por la ecuación (T = 1/26) , se llama intervalo de Nyquist; el inverso se denomina frecuencia (tasa) de muestreo de Nyquist.
En la práctica, no se puede alcanzar el potencial total de muestreo y las expresiones anteriores sirven como topes superiores del desempeño real. El primer compromiso que se debe enfrentar es que no se pueden construir filtros pasabajas ideales. Si la característica del filtro tiene una pendiente finita en los bordes, las componentes de frecuencia de las replicas espectrales se pueden trasmitir a traves del filtro aunque se satisfaga la ecuación (T e 1/2B). Estas frecuencias espurias se pueden suprimir diseñando filtros con una tasa de atenuación lo más rápida posible y aumentando luego la tasa de muestreo para tener algún espacio de freceuncia antes de que aparezca la siguiente réplica. Por esta razón, en los sistemas prácticos se sobremuestra.
Una segunda razón por la que no se puede alcanzar el potencial máximo del teorema de muestreo viene del hecho de que una señal limitada en el tiempo nunca es estrictamente de banda limitada. Cuando dicha señal se muestrea, siempre existirá un inevitable traslape de componentes espectrales. AI reconstruir la señal, las componentes aparecerán por debajo de este punto y serán trasmitidas por el filtro pasabajas. Esto se conoce como alias y el resultado es la distorsión de la señal. Los efectos del alias se pueden combatir haciendo una labor de filtrado (es decir, limitación de banda) tan buena como es posible antes del muestreo y tomando muestras a tasas mayores que la tasa de Nyquist.
4 S I A Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina ,7 Sistema integal de Alorma PPI - 8255 *
INTERFACE PERIFÉRICA PROGRAMABLE PPI 8255
La interface periférica programable (PPI 8255) es un componente muy popular de bajo costo para interfaces, que se encuentra en muchas aplicaciones. La PPI tiene 24 terminales para ES, programables por grupos de 12 terminales, que se utilizan en tres modos diferentes de funcionamiento. La PPI 8255 puede tener interface con cualquier dispositivo de E/S compatible con TTL. La figura siguiente muestra a un PPI 8255
O0 O1
w II D5 D6 D7
-RD -WR A0 A l
RESET -cs
A0 P Al U A2 x3 7 A5 O A6 A7 A
BO P 51 U 82
B5 O 56 87 B
co P c1 U c2 e
c5 O C6 c7 C
0 El 8255 cuenta con un buffer bidireccional de 8 bits de 3 estados, que sirve como interface entre el 8255 y el sistema de datos del bus. Tiene una entrada de habilitación de chip que se habilita a nivel bajo CS.
0 Tiene una entrada para enviar información al CPU habilitada a nivel bajo es la RD. 0 Tiene una entrada habilitada a nivel bajo y es para escribir información desde el CPU
a uno de los puertos de salida. Tiene dos entradas de habilitación de puertos Ao y A I . Tiene una entrada de Reset habilitada a nivel alto y sirve para limpiar el registro de control y todos los puertos.
0 Tiene tres puertos de 8 bits A, B y C. Todos pueden ser configurados en uuna amplia variedad de funciones caracterizadas por I sistema. El puerto A y B es un buffer latch de 8 bits bidireccional El puerto C es igual que el A y el B pero además puede dividirse en dos puertos de 4 bits.
4 S'IA sisterno intqrai de mima
Programación del PPI 8255.
~
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 18 PPI - 8255
Es fácil programar el 8255 porque sólo contiene dos posibles comandos básicos, como se ilustra en la figura. El bit de la posición 7 selecciona comandos A o B. El comando A programa la función del grupo A y B, mientras que el comando B activa (1) bit o desactiva (O) bits del puerto C, sólo si el 82255 se programa en el modo 1 o 2. Las terminales del grupo B (puerto B y parte inferior de C) se programan como terminales de entrada o de salida. El grupo B puede funcionar en el modo O o en el modo 1. El modo O es el modo básico de entrada salida, que permite programar a las terminales del grupo 6 como conexiones simples de entrada o de salida con "retención". El modo 1 es el funcionamiento con señales de habilitación estroboscópica en algunos bits del grupo B cuando se transfieren datos por el puerto B y C suministra sefíales de reconocimiento. Las terminales del grupo A también se programan como terminales de entrada o de salida. La diferencia es que el grupo A puede funcionar en los modos O, 1 y 2. El funcionamiento en el modo 2 es un funcionamiento bidireccional para el puerto A.
Byte "A" de comando 7 6 5 4 3 2 1 O
P
O0 = modo O O1 =modo1
Grupo A Puerto C (PC7 a PC4)
O1 = modo 1 1X = modo 2
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 19 Sisterno integai de Abrm LM - 567
DECODIFICADOR DE TONO (LM 567)
1 Filter r I
output 1
El LM567 es un decodificador de tono de propósito general diseñados para proveer a su salida la saturación de un transistor a tierra cuando una señal de entrada esta dentro de la banda de paso. El circuito consistste de un detector de Q controlado por un osciiador controlado por voltaje el cual determina el centro de la frecuencia a decodificar. Los componentes externos son usados independientemente para situar el centro de la frecuncia, el ancho de banda y la duración de la salida.
output
características:
Salida compatible con lógica, con IOOmA de corriente. 0 Ancho de banda ajustable de O a 14 %.
Inmunidad a falsas señales. Alta estabilidad en la frecuencia central. Centro de frecuencia ajustable desde 0.01 Hz a 500 Hz.
Aplicaciones:
Decodificación de tonos Oscilador de presición.
0 Monitoreo de frecuencia y control. Demodulación de ancho de banda FSK. Controles ultrasónicos.
Esquema y Diagrama de conexión:
LOOP 2 Filter t ier Detector
de Fase
2do Detector de Fase
-Y Input P 14 I 81 Timing
Resistor
LM 567
Ramón Hugo Gmez Hernández
Información de Aplicaciones.
El centro de la frecuencia del decodificador de tono es igual a la frecuencia en la que trabaja el VCO. Y esta frecuencia está dada por.
Fo = 1IRlC1
El ancho de banda del filtro puede ser encontrado por la siguiente ecuación.
BW = 1070(VilfoC2) Donde:
Vi = Entrada de voltaje (volts rms), Vi > 200 mV. C2 = Capacitancia en el pin 2 (uf).
I Ramón Hugo Gómez Hernhdez 1
4 SI4 wemo in+woi de A ~ Q ~ M
SISTEMA TELEFÓNICO.
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 21 Sistema Telefónico
A pesar de los avances tecnológicos de este siglo, el principio de operación de los teléfonos es básicamente el mismo desde su invención por Alexander Graham Bell, pues se siguen protocolos de comunicación y enlace similares a los que se estandarizaron cuando cobraron auge las primeras compañias telefónicas comerciales. Inclusive, los teléfonos electrónicos también deben respetar estas normas, pues al aprovechar las mismas líneas deben garantizar absolutamente la compatibilidad en el flujo de llamadas
El sistema telefónico mundial es una red estrella cuyo objetivo es enlazar telefónicamente a todos los seres humanos (es de esperarse que ese objetivo se cumpla en un futuro no muy lejano). Los extremos de esta red son los aparatos telefónicos individuales y su nodo es la red telefónica mundial. Esta red, está Constituida por las redes telefónicas nacionales de todos los países, las cuales a su vez están constituidas por redes anidadas y zonificadas jerárquicamente.
Su complejidad ha requerido que especialistas de muchas ramas del conocimiento se involucren en su operación, mantenimiento, desarrollo y administración.
Abonado
El abonado es un usuario del sistema telefónico con un número particular asociado. Constituye un extremo de la red y paga por usarla. Existen diferentes tipos de abonados, que pueden ser clasificados por el tipo de tráfico que producen y las características de la red que se necesita para atenderlos. Así, por ejemplo, se tiene: el teléfono analógico, el teléfono digital, el conmutador privado, el banco de datos, etc.
Todo equipo de abonado deberá ser capaz de manejar, al menos, las siguientes señales:
Colgado.
Esta es una señal de corriente directa de 48 volts y permanece constante hasta que se descuelga el aparato telefónico individual.
Descolgado.
AI efectuarse, el voltaje de la línea cambia de 48 a 5 volts debido a la incorporación del circuito telefónico a la línea de trasmisión.
Tono de Invitación a marcar.
Este tono se percibe casi instantáneamente después de hacer el descolgado telefónico. El voltaje de la línea asciende a un nivel de 7 volts, acompañado de un tono de 450 Hz sobre el mismo nivel, con una amplitud de 2 volts pico a pico.
4 S I A w-int-ai*m-
Figura que muestra el tono de invitación a marcar
Frecuencia de 450 Hz 7volts _ p P T
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 22 Sistema Telefónico
Tono de espera.
Se oye en caso de que el abonado (teléfono al que se llama) esté desocupado; esta señal se presenta como en el caso anterior, sólo que con intervalos mudos de 4 segundos por un segundo de tono.
Tono de Espera I450 Hz/
7 volts 4 segundos I 1 seg. I
Tono de ocupado.
Sucede en el caso de que la línea del abonado al que se llame esté ocupada, y la señal permanecerá así aunque el abonado desocupe la línea. Esta señal tiene las mismas características que la de los Tonos de espera, con la salvedad de que los intervalos son diferentes (0.5 segundos de tono por 0.5 segundos de silencio).
7 volts 2'lPP
seg seg F
Contestado
Representa un descuelgue del abonado llamado. Cuando sucede, la línea no presenta ningún cambio significativo en el nivel de voltaje; aunque las centrales y las casetas telefónicas manejan una inversión de voltaje que utilizan para traficar.
Ramón Hugo Gómez Hernández
~~ ~
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 23
4 SUI Sistema Telefónico Sistema inir3@3i & A b r m
I
Discado
Se hace a través de interrupciones periódicas. Debido a que la línea es de carácter inductivo, se originan pulsos de hasta 150 volts. (Pico a pico), con una duración aproximada de 5 ms, al hacerse una interrupción. El número de pulsos será equivalente al dígito marcado. El receptor queda desconectado mientras dure el marcaje.
Código multifrecuencia
En algunos aparatos telefónicos, es posible enviar tonos de dos frecuencias por dígito, en vez de interrupciones periódicas. A partir de 1994, en las centrales mexicanas es posible la detección de estos tonos en la figura las frecuencias están en c/s.
1209 1336 1447
1 2 1 3 1 7701?EEl 852
Código Multifrecuencias
Marcaje telefónico usando un teléfono de teclado.
En el caso del teléfono de teclado se usa el marcador telefónico, que es un circuito integrado que contiene un traductor del dígito tecleado a su número de pulsos equivalentes, los cuales se conectan a través de un circuito inductivo a las terminales ( i l , i2). El teclado es una matriz de contactos de cuatro renglones por tres columnas, de tal forma que el arreglo queda como se indica en la siguiente figura en forma simplificada.
5 votts
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Hardware Pagina- 24
4 S I A sisterno integfai de A l o m
DISEÑO DEL HARDWARE.
La figura siguiente muestra el diseño a bloques del Sistema Integral de Alarma SIA., el sistema integral de alarma es una tarjeta que se conecta al bus ISNAT de expansión de una PC.
B U
d e
I a
P
* I Filtro pasa-banda
y Amplificador Convertidor (ADC) Analógico a Digital
I Filtro pasa-bajas y Amplificador
Convertidor (DAC) Digital CI AnalÓgico
I I
I m b I
Detectores infranojos y de llamada
Entrada de Información
I I
Circuito de marcaje 'b PuertoA II, telefónico
Salida de lnformaclón 1111, Puerto B
Decodif icador de Direcciones I
Circuito de accionador de relevadores
En la figura se destacan los bloques más importantes y a continuación se dará una breve descripción acerca de cada uno de ellos, su relación con el conjunto y un diagrama detallado de su diseño junto con un análisis de su comportamiento.
I Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina- 25
Decodificador de direcciones.
Consiste de un circuito cornbinacional que decodifica y posibilita que el ADC, el DAC, el PPI y el 74244, puedan habilitarse, en las direcciones reservadas para tarjetas de aplicaciones propias, dicho decodificador habilita a los demás circuitos en las direcciones que van desde la 300H a la 31FH.
Convertidor analógico digital.
Se encarga de convertir la señal analógica de la voz del usuario que pretende dejar un mensaje, en una señal digital para podeda almacenar en la memoria de la PC, RAM o ROM.
Convertidor Digital a Analógico.
Encargado este circuito de trasformar la señal digital proveniente de la memoria a señal analógica, para ser entregada al filtro amplificador, para aumentar su potencia.
Entrada de información.
El circuito encargado de accesar la información del exterior (proveniente de los detectores infrarrojos y detectores de llamada) al computador, es un simple chip de lógica TTL el 74244 que es un bus de tres estados.
Salida de información.
La salida de las señales de acción provenientes del programa de acción del sistema integral de alarma (Como encender luces o realizar una llamada) se hacen almacenando las señales para mantenerlas el tiempo suficiente para ejecutar la acción y también se hace mediante dos rutas, el puerto a y el puerto b, el circuito que posibilita todos estos requerimientos es el PPI 8255.
Filtro pasa banda y amplificador.
Para su adecuado muestreo, la señal de voz debe ser limitada en banda, y además amplificada, para otorgarle a la señal analógica las características requeridas por el ADC para su digitalización.
Filtro pasa banda y amplificador.
Una vez que el DAC a transformado la señal digital a señal analógica es necesario filtrarla y amplificarla para que tenga la suficiente potencia para ser escuchada, este bloque es el encargado de realizar tales funciones.
- ~
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Slstemo integolde~mo Hadware Pagina- 26
v
Detectores infrarrojos y de llamada.
Se trata de circuito que trabajan en pares (los infrarrojos), una envía el haz infrarrojo y el otro lo recibe, el receptor es el encargado de estar constantemente rnonitoreando que el rayo no se haya interrumpido por un intruso, y de ser así envía una señal alta 5 volts, a traves del 74244 para su reconocimiento.
Los circuitos detectores de llamada, son los encargados de detectar, los tonos de espera y de ocupado del teléfono abonado, para trasmitirlos a traves del 74244 para que el programa haga su reconocimiento.
Circuito de marcaje telefónico.
Este circuito consta de dos partes, ino es un conjunto de divisores de voltaje que inyectan a un oscilador el voltaje necesario, para simular la presión de una tecla, o marcaje de un número.
El segundo circuito consiste de un par de relevadores que simulan el descolgado de la bocina del usuario.
Las señales para este circuito provienen del PPI y pasan a traves de unos buses de tres estados.
Circuito accionador de relevadores.
Consiste de un circuito de relevadores que accionan las luces que se han de encender en los sitios donde el intruso fue detectado, además de accionar la alarma sonora.
-Icy S I A Wema integoi de Abrmo
Bloque Decodificador de direcciones.
La figura muestra el montaje del circuito decodificador de direcciones.
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina- 27 Hadware
1 A4 L - 2
Aa *-5 1 - 6 Demultiplexor
741 38 A3
A5 A6 A7
A9 AEN
- 3 Decodificador E d e l a 8 r - 4
e c c l i b O n
Salidas de selección y habilitación de chip's
Decodricadof . de direcciones
(SelectordeChips) '
Puede apreciarse que las direcciones que se decodifican son desde la A l a la A9 y que también AEN sirve para la decodificación de direcciones, en las direcciones A6, A7 y A8 existe una lógica cornbinacional, de tal manera que sólo se activen las direcciones 300H a 30FH, mismas que el diseño hardware del computador permite para la conexión de una tarjeta de usuario.
Después de limitar a las direcciones ya mencionadas la habilitación de este circuito, el 74138 que es un demultiplexor, es el encargado de generar, una Única salida baja a cada combinación de direcciones permisibles y limitadas de antemano, así, el 741 38 ofrece 4 salidas, para habilitar cuatro posibles circuitos simultáneamente.
Bloque Convertidor Analógico digital.
La figura muestra el circuito integrado ADC804 y sus conexiones.
D2 4t D2 V- D3 4í D3 D4 4f D4 CLKR- D5 D!5 N D6
D6 la v1
CLK 25
4 SI4 sistematntego~de~brim
El ADC es habilitado por el decodificador de direcciones en la dirección 300H, y su bus de datos es conectado directamente al bus de datos del computador, la razón es que el ADC ofrece alta impedancia en su salida de datos, la salida de su señal de interrupción INTR, es conectada a través de un bus de tres estados hacia la entrada de datos etiquetada como D7, para que el computador haga su reconocimiento cuando esta este activa, lo que indicará que el ADC ha terminado de realizar una conversión de una señal analógica a digital. El tiempo concedido al AM= para que realice una conversión está dado por el circuito RC que en este caso el tiempo de conversión es de: 693 nanosegundos, lo suficientemente rápido, para muestrear la señal de la voz a 8 kilohertz. La señal que se le da al ADC para empezar a realizar una conversión se hace a través de WR proveniente del Bus de la pc, y la señal para que ADC envíe esa conversión se da a través de el pin RD del bus de la pc, la entrada de la señal analógica al ADC se hace a través de sus pines etiquetados como V+ y V-, colocando V- a tierra analógica y V+ a la salida del filtro amplificador.
Proyecto de Ingeniería en Electrónica PaQiqF- 28 Hadware
Bloque Convertidor Digital a Analógico.
La circuitería correspondiente a este bloque se muestra en la figura siguiente.
D3 D4 D5
D6 Db D7 D7
Amplificador
WT? 4 WR2 I I - D rt WR1 cs
I “4 üecociificacior I I~EER AGNDL c de direcciones
I (Selecta de chips) DGND c
O
z u S DACO830
vcc El DAC es habilitado en su pata etiquetada como XFER, mediante el
decodificador de direcciones, al igual que el ADC, el DAC es conectado directamente al bus de datos de la PC, puesto que el DAC ofrece una bus de tres estados en su entrada de datos, el primer registro del DAC, que tiene como propósito guardar temporalmente los datos digitales mientras otros datos se están convirtiendo, se deja trasparente, es decir se deja como un bus, el cual se logra mediante el posicionamiento de CS y WR! A tierra digital o cero, la salida de la señal se hace a través de IOUTí e IOUT2, las cuales se inyectan a un amplificador operacional de propósito general y esta salida se inyecta a un filtro amplificador para su conveniente audición, el envío de la señal de mandato a convertir para el DAC se hace por medio de la salida WR del bus de la PC y se conecta directamente a WR2 del DAC.
I Kamón Hugo (;ómez Hernhdez I
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Hardware Pagina - 29
& S I A Sisterno integral de Abimo
+b
Decodicador de direcciones
(Selector de Chip)
Bloque de Entrada de información
El circuito que conforma este bloque se muestra a continuación.
Decodificador de direcciones
-CS
Este bloque se trata simplemente de un TTL 74244 que es un bus de tres estados encargado de recibir las señales altas de los detectores infrarrojos y de llamada, para que cuando sea habilitado a través del circuito decodificador de direcciones, cada vez que el programa solicita revisar si alguna señal es alta, este entregue al bus de datos la información de lo ocurrido, de lo contrario este permanecerá en alta impedancia.
Bloque Salida de información.
El bloque denominado salida de información consta de un simple PPI que se muestra a continuación.
Do Do D1 D1
D2 D2 D3 D3 D4 D4
D5 D5 06 D6 D7 D7
A0 AI A2 A3 A4 A5 Ab A7
61 82 83 84 85 86 87
c o c1 c2 c3 c4 c5
I I i
Circuito de marcaje telefónico
1
Las salidas de accionamiento de dispositivos externos del SIA necesitan ser almacenadas, es decir que las salidas permanezcan el tiempo suficiente como para que puedan ejecutar su acción cada uno de los dispositivos externos que componen el Sistema integral de alarma. El encargado de realizar estas acciones de almacenamiento temporal es el PPI, el cual esta programado en modo uno, para actuar como dispositivo de salida de datos diferenciales a dos puertos, el puerto A destinado al envío de señales para el accionamiento del circuito de marcaje telefónico y el puerto B destinado a proporcionar las salidas para los relevadores. El PPI es habilitado en su pata CS selección de chip mediante el uso del decodificador de direcciones, la entrada de datos del PPI se conecta directamente al bus de datos de la PC, debido que el PPI ofrece alta impedancia en su entrada cuando no esta habilitado.
Bloque Detectores lnfrarrojos
La figura que muestra esta etapa de Hardware se muestra a continuación.
Emisor Infrarrojo
Haz Infrarrojo Salida ai bioque de entrada de información
Receptor Infrarrojo
Este bloque consta de dos etapas, la primera un circuito emisor de rayos infrarrojos, que se constituye por un oscilador el Timer 555 que proporciona una frecuencia de 3396 hz y con un ciclo de trabajo del lo%, esto es para garantizar la larga vida del emisor infrarrojo, para disminuir la dispersión de los rayos emitido por el LED se usan un par de cristales convergentes, para alinear tales rayos y así poderle dar un poco más de alcance al detector. La segunda parte de este circuito, es constituido por un emisor infrarrojo, utiliza un LED receptor infrarrojo, la señal de este es inyectada a traves de la base del transistor 2N2222 para su amplificación, para hacerla detectable por el LM 567. La señal que sale por el colector del 2N2222, es enviada a un decodificador de tono, el cual está configurado y sintonizado por el par de resistencia y capacitores para detectar una señal con una frecuencia igual a la emitida por el emisor. La manera en que el 567 avisa de que la señal es la esperada, es mediante una salida baja en su pata ocho, de lo contrario, un transistor interno del 567 se saturará, ofreciendo a la salida un voltaje de 5 volts, o un 1.
1 Ramón Hum Gómez Hernhdez
3
Proyecto de Ingenieria en Electrónica PaSRm- 4 X I A sisterno inteai de mrmo Hardware
Bloque Detector de Llamada.
línea Seguidor telefónica de voltaje
El detector de llamada se muestra a continuación.
k
Señal de contestado
Señal de ocupado Detector + Detector + de tono de señal
I+ Señal de espera *
Este bloque tiene la función de detectar si el teléfono al que se quiere marcar está ocupado, o desocupado, y además si ya han contestado, y su funcionamiento se explica a continuación: La señal de la línea telefónica se conecta directamente a un seguidor de voltaje que tiene alta impedacia de entrada, por lo cual garantiza que este circuito no afecte a la señal de la línea, la señal recibida por el seguidor de voltaje es inyectada a un decodificador de tono, que está centrado a la frecuencia de 450 Hertz, es decir está diseñado para enviar un uno, si la frecuencia no es de 450 Hertz y un cero de lo contrario, la salida del LM567 se pasa a traves de otro seguidor de voltaje, para evitar los posibles ruidos entre el LM567 y el 74221. La salida del segundo seguidor de voltaje alimenta a los detectores de señales que están encargados de detectar los diversos tipos de eventos que se suceden al descolgar el auricular telefónico.
Bloque Accionador de marcaje telefónico.
Este bloque es ilustrado por medio de la siguiente figura. 74241
Acondicionador
El puerto A del PPI cumple con la misión de marcar el número telefónico al cual se le va a ser la llamada, pero el oscilador del telefónico encargado de enviar los tonos de acuerdo a los números marcados no trabaja con un nivel de voltaje de 5 volts proporcionado por el PPI, es necesario entonces acondicionar la señal para obtener el nivel requerido por el oscilador para enviar un tono a la línea, la tarea de esta etapa es precisamente esa de enviar un voltaje adecuado al oscilador para que el pueda enviar los tonos a la compañía telefónica, y lo hace mediante el acondicionador de señal.
Ramón Hum Gómez Hernández
Bloque Accionador de relevadores
Este bloque accionador de relevadores se presenta en la figura de abajo.
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
AEN
Decodlflcador de direcciones
(Selector de Chip)
de a 12Nac&A, D i a s P a o c s c i i t o i n v a o r S
Para el encendido de focos de 75 watts o más, para el encendido de un aparato electrdnico como un timbre de potencia o una grabadora, o sirena, los 5 volts proporcionados por el PPI en su salida no bastan, es necesario inyectar a estos dispositivos ya mencionados, una potencia mayor, y para lograrlo se hace uso de la implementación de varios relevadores que conmutan a 5 volts, un voltaje de 120 volts o más, estos relevadores se conectan uno a cada salida de cada bus, y así de esta manera la computadora puede tener el control de los dispositivos externos.
DISEÑO DEL SOFTWARE.
El sistema Integral de alarma es versátil cuenta con tres modos de operación que con sólo accesando al programa correcto se podrán accesar a sus funciones:
La modalidad de función como agenda oral digital:
Para dejar mensajes grabados de compromisos o citas, fechas importantes, etc., y que el sistema se lo recuerde. Para accesar al programa desde el llamador del dos se teclea “AGENDA”. Este programa inicia solicitando la fecha del sistema y verifica si el usuario no tiene pendientes ese día, si es así, abre el archivo donde se encuentra el mensaje y se lo hace saber al usuario auditivamente, si no hay pendientes ese día entonces el programa continua con su proceso, y pinta un calendario gráfico en pantalla, el usuario puede navegar a través de los días, meses incluso años por medio de las teclas de navegación, y advierte al usuario que tal día hay un mensaje que el dejo. Si lo que quiere el usuario es dejar un mensaje en una fecha específica, lo Único que tiene que hacer es navegar por el calendario hasta encontrar la fecha requerida y grabar su mensaje, ¿ Cómo ? tan sólo presionando la letra G, que lo lleva al ambiente de grabación de la agenda, es aquí donde el usuario puede grabar, reproducir su mensaje y guardarlo, cuantas veces crea necesario, con sólo presionar algunas teclas.
La modalidad de función como llamador de cortesía:
Para aquellas tiendas que ofrecen a sus clientes nuevas ofertas, nuevos productos y evitar el tiempo necesario en andarlos llamando (y contratar a alguien para que haga el trabajo), la computadora puede hacerlo. El usuario invoca el programa desde el llamador de DOS tecleando “CORTESIA”. El programa inicia mostrando y cargando los números telefónicos almacenados a los cuales va a llamar y solicita al usuario la aceptación de tales números. El siguiente paso de el programa es la muestra del mensaje que hay que enviar en cada llamada, o la edición del mismo. Una vez hechos estos pasos preliminares el sistema se pone a trabajar, marcando cada número y enviando el mensaje correspondiente, si el teléfono está ocupado, continúa con el siguiente en un ciclo rotatorio, hasta que todos lo teléfonos hayan sido contestados o que el usuario presione <ESCAPE>
La modalidad de sistema integral de alarma:
Para ponerlo a funcionar en la noche, cuando la casa está sola, en una oficina, en una tienda cerrada, etc., el programa se puede comunicar por teléfono y avisar del percance.
El programa SIA inicia con su invocación desde el procesador de comandos del DOS (COMMAND.COM), y el programa inicia recuperando el archivo SIAVOZ.SIA donde se encuentra almacenado el mensaje que se trasmitirá vía telefónica en busca de ayuda, hecho lo anterior el programa abre un archivo de configuración donde se encuentran
I Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 35
parámetros fundamentales para el funcionamiento del programa, tales variables que contiene el archivo son:
Números telefónicos a llamar en caso de emergencia. Tiempo que se quiere que la computadora espere la respuesta del abonado. Presentación de mensajes en pantalla sobre el lugar donde se encuentra el intruso, la hora de llegada del intruso, números telefónicos llamados, hora actual, verificación del correcto funcionamiento del sistema. Activación de la alarma en el lugar de la computadora. Activación de señales en el lugar de la detección (para que se realice un seguimiento por luz o señalización de los movimientos del o los intrusos esto es de crear pánico en el intruso, para que inicie la huida).
Los parámetros de este archivo pueden ser modificados para adaptarlos a las necesidades del usuario. Después que el usuario ha determinado los valores para los parámetros, el programa continúa su proceso activando un protector de pantalla, esto sólo ocurre en el caso en que el usuario haya solicitado el despliegue de información en pantalla, si no fuese así, la pantalla se pone negra. Después de que haya activado o no el protector de pantalla el programa sigue su proceso Verificando el estado de los detectores, esto es, probando que ningún detector haya sido activado, en el caso de ser así: El programa desactiva el protector de pantalla y enciende la alarma interna (si es que el usuario optó por activarla), y emite una señal para el encendido de luz o una grabadora en el lugar de la detección (en el caso de en que el usuario optará por el envío de señales), además presenta en pantalla la información siguiente (en el caso en que el usuario haya elegido esta modalidad):
0 Hora de llegada del intruso. Lugar donde se encuentra el intruso. Números telefónicos a los que se está llamando. Números telefónicos ya llamados.
0 Tiempo transcurrido en la espera de respuesta telefónica. Si el intruso cambia de posición, el programa detecta su nueva posición y la informa,
Si al llamar a un teléfono éste se encuentra ocupado, el programa intenta con otro, y volverá al mismo cuando este teléfono ya haya sido desocupado, una vez que el sistema haya encontrado respuesta del abonado, este emite a través de la bocina telefónica el mensaje pregrabado del usuario, para avisar acerca de lo ocurrido, así hasta asegurarse que todos los teléfonos hayan sido llamados, hecho esto, el sistema sigue verificando la posición del intruso o intrusos, y sigue informando al usuario y emitiendo señales (para darle un seguimiento por luz esto provocará miedo al intruso y habrá más probabilidades de que escape sin causar algún daño), cuando el usuario estime que está fuera de peligro, puede apagar el sistema presionando tan sólo la letra S, el programa finaliza y apaga automáticamente las luces encendidas.
L
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 36
4 X I 4 ~lstema tntego~ de h r m o Costos
>
ANÁLISIS DE COSTOS DEL SISTEMA INTEGRAL DE ALARMA SIA
ADC 0804 Convertidor Analógico a Digital DAC 0830 LCN Convertidor Digital a Analógico 74LS10 Compuerta Nand de 3 entradas 74LS04 Compuerta inversora 74LS138 Decodificador-Demultiplexor de 1 a 8 74LS32 Compuerta OR de 2 entradas 74LS126 Buffer de tres estados 74LS244 Buffer de tres estados 74LS221 Multibivrador Monoestable
Timer 555 LM567CN Decodificador de Tono LM741 Amplificador operacional Diodo Emisor infrarrojo Diodo Receptor Infrarrojo Transistores NPN 2N2222 Capacitor Cerámico de 22 nanofarads Capacitores Electroliticos de 10 microfaradios Capacitores cerrámicos de 1 Opico4farads Capacitores cerhmicos de 1 Opico2farads Capacitores cerámicos de I Opico3farads Capacitor cerárnico de 50 picofarads Tira de resistencias de carbón de 4,7 Kohms Tira de resistencias de carbón de 100 ohms Tira de resistencias de carbón de 22 Kohms Tira de resistencias de carbón de 4,7 Mohms Tira de resistencias de carbón de 10 ohms Tira de Resistencias de carbón de 1 kiloohm Potenciómetro preset vertical 1 Megaohm Potenciómetro Preset de 25 kiloohrns Potenciómetro preset vertical 220 Kiloohms 3299W-1-503 Trimpot de 50 kiloohms Relevador de 2 polos 2 tiros de 5VDC-250 Relevador de 2 polos 2 tiros de 5VDC-127 Tiras de pines verticales Metros de alambre calibre 24 Base de 8 patas para integrado Base de 14 patas para integrado Base de 16 patas para integrado Base de 20 patas para integrado Base de 40 patas para integrado Cristales convergentes Entrada para micrófono hembra Placa Fenólica una cara 10*15 Placa Fenólica doble cara para BUS ISA Hojas prototipos para impresos Gramos de Cloruro Férrico Conectores planos de 25 contactos
74LS74 Flip-Flop tipo ' I D '
Cantidad Descripción
I I I 1 I 2 4 1 3 3 4 5 3 4 4 4 5 3 4 4 8 I 1 I 1 1 I I 3 4 1 1 I 7 2
50 12 7 I 2 1 8 1 4 1 5
250 3 1 tconector estéreo hembra
- costo
Unitario -7m-
33,70 109,70
1,80 I ,90 3,50 3,OO 4,50 3,OO 6,OO 3,50 4,OO 5,50 6,OO 3,OO 3,OO 3,30 0,60 130 0,40 0,40 0,40 1,20 2,oo 2,oo 2,oo 2,oo 2,oo 2,oo 7,OO 500 5,OO
15,OO 30,OO 15,OO 2,50 1,oo 0,20 O, 80 0,80 1,oo 3,OO
15,OO 8,OO 2,50
50,OO 7,OO 0, lO
25,OO 15.00
- costo Total J0,50
33,70 I Os470
1,80 1,q0 3,50 6,00
18,00 3,00
18,00 10,50 16,00 27,50 18,00 12,00 12,00 13,20 3,00 4,50 I ,60 1,60 3,20 1,20 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
21,00 20,00
5,00 15,00 30,00
105,OO 5,00
50,00 2,40 5,60 0,80 2,00 3,00
120,oo 8,00
10,00 50,00 35,00 25,00 75,00 15.00
I Costo Total del sistema: 11 965,20 11
4 S I A S i S t a integoi de ADMW
Conclusiones:
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Pagina - 37 Conclusiones
El Sistema Integral de Alarma, es una tarjeta para PC tipo ISA/AT que requiere una plataforma con mínimos requerimientos de hardware huésped (procesador 286, con un megabyte en RAM) para funcionar y sin embargo a pesar de la sencillez de su diseño y de sus requerimientos ofrece una versatilidad de funciones (esta característica hace que el sistema sea barato), tales como:
0 Sistema de alarma. 0 Agenda oral digital.
Llamador de cortesías.
El sistema de Alarma integral SIA
alarmas sonora
Detectores de humo
Censores hfrarrops
Comunicacbn
La figura anterior muestra el sistema con los elementos que interactúa; este sistema está diseñado en principio para la detección de intrusos, la detección se basa en la interrupción de un rayo infrarrojo y un sistema de detección de incendios basado en un detector de humo, una vez que se han detectado tales percances, la PC en conjunto con
1 Ramón Hugo Gómez Hernández
el SIA (parte central de la figura) se encarga de indicar las posiciones tomadas por el intruso, es decir el lugar donde el sensor infrarrojo detectó la presencia y esta posición es informada al usuario a través del monitor de su PC, además de dar esta información, el sistema opcionalmente enciende una lámpara en el lugar allanado, esto crea una presión psicológica en el asaltante presionándolo para salir del lugar, con el lugar iluminado y la información en la pantalla del monitor acerca de la posición del individuo, el usuario puede evitar encuentros con el asaltante; simultáneamente a esto, la PC se encarga de establecer las llamadas telefónicas de auxilio a los abonados preseleccionados (familiares, parientes, amigos, autoridades competentes: bomberos, policías), enviando el mensaje pregrabado en RAM por el mismo usuario (estos mensajes, pueden ser en caso de incendio o de asalto); este sistema es ideal tanto para lugares habitados, como deshabitados: tiendas, oficinas, fábricas, gracias a que el sistema funciona de manera autónoma y el usuario sólo tiene que elegir la manera en que el sistema tiene que funcionar, esto se logra mediante la manipulación de un archivo de configuración, que es cargado, cada vez que se activa el Sistema Integral de Alarma, este archivo incluye, opciones tales como activación de alarmas, encendido de luces, números telefónicos a llamar, tiempo de espera de la llamada. Este sistema explota al máximo las características de sus componentes, y tiene capacidad de crecimiento, como el poder agregar decenas de sensores, el poder de manipular no sólo luces sino cerraduras electromagnéticas (por mencionar algunas).
Agenda Oral Digital
Una de las variantes de este sistema que caracteriza su versatilidad, es la habilidad de hacerlo trabajar en el día como una agenda oral digital sin necesidad de ningún componente extra. La agenda oral digital consiste de un archivero de voz que graba del usuario en el disco flexible de la PC, pudiendo ser un disco duro, en un día en especial seleccionado por el usuario, y la función del sistema es de avisar mediante la reproducción de este archivo de los compromisos o actividades programadas anteriormente por el usuario. AI entrar al programa, este verifica si ese día en particular hay un compromiso, si es así automáticamente lo reproduce antes de entrar al ambiente gráfico donde se desarrolla este sistema, este ambiente presenta al usuario un calendario gráfico, para que el navegue por él, grabando, o escuchando sus pendientes de tal fecha, el programa de manera automática anuncia al usuario, si al pasar por una determinada fecha tiene un compromiso.
Llamador de cortesías
El llamador de cortesías es la tercer variante de este sistema, consiste en un sistema que se comunica vía telefónica a los teléfonos preselecionados por el usuario, para enviarles a clientes, invitados, familiares, miembros etc., a través de mensajes pregrabados en la memoria RAM de la PC, la información de alguna actividad, nuevo producto, oferta, invitación, o cualquier actividad que requiera que se este marcando a varios teléfonos para comunicaries alguna información, este sistema evita el uso de (telefonistas), pues el llamador, actúa de manera autónoma, y concluye su trabajo hasta que todos los teléfonos hayan sido contestados, o que el usuario solicite la cancelación del programa, si un teléfono no es contestado, en el tiempo establecido previamente por
Ramón Hugo Gómez Hernández
4 S I A Proyecto de Ingeniería en Electrónica si~rema integoi de nbrm Conclusiones
A Pagina - 39
el usuario para respuesta de llamada, o que el teléfono esté ocupado, el programa continúa con el siguiente teléfono, y deja a ese teléfono no contestado como pendiente, para realizar un nuevo intento de comunicación posteriormente.
I Ramón Hugo Gómez Hernandez
I Proyecto de hgeniena en Electrónica Yioarafía Paaina- 40
BlBLlOGRAFíA
Barry B. Brey Los microprocesadores inteIt3ü86/~8/80186/80286/80386 y 804.86. (arquitectura, programación e interfaces) Preritice Hati Tercera Edición
Witiian H. Murray Ill, Chris H. Pappas 80386/80286 Programación en lenguaje ensambiador OsborneMraw-Hiti Segunda Edición.
Stephen K. OBrien, Steve Nameroff. Turbo Pascal 7 Osbome McGraw-Hili Segunda Edición
M.Moms Mano. Lógica Digitai y Diseño de Computadores Prentice Hail. Tercera Edición.
David E. Johnson, John L. Hiibum, Johnny R. Johnson. Análisis Básico de Circuitos Eléctricos. Prentice Hall Cuarta Edición.
F. G. Stremler Introducción a los sistemas de comunicación Addison-Wesley iberoamericana. Tercera Edición
B. P. Lathi Sistemas de Comunicación. McGraw-Hitl Tercera Edición.
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I
Proyecto de Ingeniería en Eiectrónica Pagina- 41 ria
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Motorola Fast and LS TTL Data. (Logic Integrated Circuits Division) 5ta Edition, second printing
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Revistas
Leopoldo Parra, en colaboración con Felipe Orozco. Teoría y Servicio Electrónico Reparación de teléfonos Inalámbncos y Contestadoras. Centro Japonés de Información Eiectrónica. 1996.
Electrónica Practica Resistor. Cursos, Montajes, Aplicaciones. (Artículo de portada Tarjeta Bus para PC) Año 1 No. 2 Director Angel Bosch Torrano Diciembre de 1992.
Ramón Hugo Gómez Hernández
ststemc integai X I 4 de lorm ma
SUMARIO
__
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Sumario
OBJETIVOS 1
JUSTIFICACI~N 2
INTRODUCCI~N 3
BUS PC 4 Descripción 5 (clock, mset, 00-07, AO-A 19, IRQ-IRQ 7, IRQ2 MEMR, MEMW, OIR, DRQI-DRQ2, DACKO- DACK3, AEN). 5
CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC0804) 7 Descripción 7 Generación de la señal de reloj a
CONVERTIDOR DIGITAL A ANALÓGICO (DACO830). 9 Descripción. 9 Estructura interna del DACO830 9
TEMPOREADOR LM555 11 Descripción 11 Terminales del 555 12
0 Terminal de salida 12 0 Terminal de reestablecimiento 12 0 Terminal de descarga 12 0 Terminal de voltaje de control 12
Terminales de disparo y umbral 12 Frecuencia de oscilación 12 Ciclo de trabajo 13
EL TEOREMA DE MUESTRE0 14 Intervalo de Nyquist 16
INTERFACE PERIFÉRICA PROGRAMABLE PPI 8255 17 Descripción 17 Programación del PPI 8255. 18
DECODIFICADOR DE TONO (LM 567). 19 Descripción 19 Características. 19 Aplicaciones. 19 Esquema y diagrama de conexión. Información de aplicaciones. 20
19
Sisterno 9g Integral SI4 de Abrmo
SITEMA TELEF~NICO 21 Introducción 21 Abonado. 21 Señales telefónicas 21
0 Colgado. 21 Descolgado. 21
0 Tono de invitación a marcar. 21 0 Tono de espera. 22 0 Tonodeocupado. 22 0 Contestado. 22 0 Discado. 23 0 Código multifrecuencia. 23
23 Marcaje telefónico usando un teléfono de teclado.
Proyecto de Ingeniería en Electrónica Sumario
DISEÑO HARDWARE 24 Descripción general. 24
(Decodificador de direcciones, convertidor analógico digital, convertidor digital a a- nalógico, entrada de in fonnación, salida de información, filtro pasabanda y amplificador, ñltm pasabanda y amplificador, detectores inftarrojos y de llamada, cimuito de marcaje telefónico, cimuito accionador de relevadores). 25
27 Bloque de convertidor analógico digital. 27
2% Bloque de entrada de información. 29 Bloque de salida de información. 29 Bloque detectores infrarrojos. 30 Bloque detector de llamada. 31 Bloque accionador de marcaje telefónico. 32
Bloque de decodificador de direcciones.
Bloque convertidor digital a analógico.
Bloque accionador de relevadores. 33
DISEÑO DEL SOFTWARE 34 Descripción. 34 La modalidad de función como agenda oral 34
34 34
la modalidad de función como llamador de cortesías. La modalidad de Sistema Integral de Alarma.
36 ANÁLISIS DE COSTOS DEL SISTEMA INTEGRAL DE ALARMA
CONCLUSIONES 37
38
El sistema de alarma integral SIA 37 Agenda oral digital 38 Llamador de cortesías.
BlBLlOGRAFíA 40
