Hardware dokumentation Skrevet af. Gruppen. Version 1.0

Transkript

1 Hardware dokumentation Skrevet af Gruppen. Version 1.0

2 Indholds fortegnelse 1. INDLEDNING FORMÅL VERSIONSHISTORIE VALG AF HARDWARE ADGANGS ENHED FUNKTIONS DIAGRAM...4 Microcomputer blok Adresse dekoder blok taster matrix keypad...5 LCD graphics display DIP switch Smart Card RS TTL clok KOMPONENT LISTE SIRENE/FØLER/LÅSE ENHED FUNKTIONS DIAGRAM Microcomputer Dip switch RS Indgang / udgang KOMPONENT LISTER Sirene komponent liste Føler komponent liste Låse komponent liste KONVERTER ENHED FUNKTIONS DIAGRAM Timer RS RS Lysleder...Error! Bookmark not defined KOMPONENT LISTE EKSTERNE GRÆNSEFLADER GRÆNSEFLADE DOORGUARD BUS SIGNALER ANVENDTE LOGIK KREDSE BILAG GuardTech Projekt 2

3 1. Indledning 1.1. Formål Der er lavet 5 stk. Print, men der er kun beskrevet 3 stykker hardware Idet at sirene, låse og føler enhed er lavet ens. Adgangsenheden er den eksterne enhed til at give adgang til systemet, enhedens formål er følgende: Interface til PC via RS485 med DoorGuard protokolen. Aflæsning af bruger ID til systemmet fra ID kortet Indlæsning af evt. PIN Fortælle bruger om man fik adgang eller ej. Oplyse brugeren om at alarmen har været udløst. Sirene enheden skal bruges til at have en udgang til en alarm som så skal kunne startes ved at der kommer en besked på RS485 bussen eller via fiber optik. Udgangen er af typen TTL og der må maksimalt trækkes 5 ma. Alt interface foregår også her via RS485 eller fiber optik, og med DoorGuard protokollen. Endvidere er der en ekstern knap hvorpå man kan teste udgangen. Låse enhedens formål er at styre en magnetlås. Dette gør den via et port ben fra processoren. for at den kan aktivere magnet låsen så skal den enten have en besked fra RS485 bussen, eller man skal aktivere knappen som er sat på. Udgangen er en TTL udgang som man så kan forstærke til at bruge til f.eks. en magnetlås, der må trækkes 5 ma ud af den. Alt interface foregår også her via RS485, og med DoorGuard protokollen. Føler enhedens formål er at føle på 4 indgange, hvis indgangen bliver brudt så sender den en alarm til PC om at et sensor er brudt. Alt interface foregår også her via RS485, og med DoorGuard protokollen. Konverter enheds formål er at konvertere fra RS232 til RS485, endvidere er der en lysleder udgang som kan bruges som single bus til f.eks. en udendørs sirene. Hele konverteren kan kun kører med 1200 baud Versionshistorie Vers. Dato Init. Status Versionen omfatter Afleveret Aflevering til kunden, inklusiv bilag Valg af hardware Vi stod i et valg da vi skulle lave vores hardware. Af processor kunne vi lave det med en 80C51 som vi kendte i forvejen. Men dette valg synes vi ikke ville være hensigtsmæssig da den kræver at vi skal have ekstern program memory på, og dens ind/ud gange ville være mere end vi skal bruge, den har også en høj indkøbspris. Det andet valg vi kunne tage var at bruge en PIC16C84, som har indbygget program memory, men dens problemer er at der ikke er meget RAM i den, og program memory er også meget begrænset. At programmere til en PIC kreds ville måske også være et problem da dette ville være helt nyt. Valget faldt alligevel på PIC16C84, hvor den EEPROM program memory tiltalte os meget. Af bustyper var der mange vi kunne vælge imellem, men vi skulle have en bus type som er støj immun, kan tage mange enheder, og ikke være for dyr i indkøbs omkostninger. Vi snakkede om at bruge ethernet som bus da den er standard inden for meget PC, såvel som industri udstyr, men vi mener så den er for besværlig at bruge idet man så skal have flere kontrol instanser indbygget. Et andet valg kunne være en RS232, men den kan ikke tage flere enheder direkte, og afstandene er ikke ret store, så valget faldt på en RS485 som er en balanceret bus, som kører vi strømme, i stedet for normalt spændinger, det gør den meget støj immun, og kan trækkes op til 1,2Km, afhængig af transmitter/receiver kan der sættes op til 128 enheder på bussen, men med MAX485 som vi valgte kan der kun sættes 32 enheder på, men det mener vi er tilstrækkelig for os. Endvidere har vi valgt at bruge fiber optik ud til sirenen, pga. at kobber kabler vil korrodere meget udenfor, og idet at der ikke går store strømme så vil man kunne miste flere frames, så derfor har vi valgt at bruger fiber optik imellem converter og sirene, men det kan dog vælges fra, og i stedet at kører RS485. GuardTech Projekt 3

4 2.1. Funktions diagram 2. Adgangs enhed DoorGuard LCD Display Keypad 8x8 TTL Clock RS485 Microcomputer Dip switch Adresse Decoder Smart Card Ovenstående viser opbygningen af adgangs enheden. Adgangsenheden er beregnet på tilslutning til PC via RS485 bus med DoorGuard protokolen. Adgangs enheden består af en PIC16C84 microcomputer, et 16 tasters matrix tastatur (dog bruges kun 12 taster) og et 2x16 liniers LCD Display af mærket HITACHI HD med en opløsning på 5x7 pixels per. karakter Microcomputer blok Microcomputer blokken er opbygget omkring en PIC microprocessor der arbejder ved en clock frekvens på 4Mhz. Program memory er onboard i PIC en og består af 1K x 14bit EEPROM program memory, af RAM er der 36 x 8bit general purpose register som fungere som RAM, endvidere er der også 64 x 8bit EEPROM data memory, som kan bruges til at gemme ting som ikke bliver slettet ved strømsvigt. Databladene fra producenten er vedlagt på CD en Adresse dekoder blok Adresse dekoder blokken er opbygget omkring en 74HC139 dekoder. Hvor der skrives på A og B fra PIC en og bliver også enablet fra PIC en. Med sanhedstabel : A B Y0 Y1 Y2 Y Latch buffer til keypad buffer til dip switch GuardTech Projekt 4

5 taster matrix keypad Tastaturet er opbygget med 16 taster i en X Y matrix. Tasterne skannes af microcomputeren som igennem et tabel opslag tilknytter en funktion til den enkelte tast. Nedenstående tegning angiver hvordan layoutet er lavet Alarm fra Alarm til Nedenstående viser forbindelsen mellem PIC 16C84 og XY tastaturet. 2-4 dekoder fungerer som output port og skanner Y1 til Y4. Buffer fungerer som input, hvis der trykkes på en tast vil det aflæses af PIC16C84 som et skift fra High til Low. X1 Buffer INPUT X2 X3 X4 Y1 OUTPUT 2-4 decoder Y2 Y3 Y LCD graphics display Det grafiske display er opbygget af 2 x 16 liniers display med en opløsning på 5x7 dots pr. tegn. Interface imellem display og microcomputeren foregår normalt via en 8 bit databus, men den kan også kører med en 4 bit databus. Som vi har valgt at gøre det sparer vi et ben på processoren. Vi har ikke nogle tider, for hvornår teksten skal stå i displayet efter en besked er kommet til processoren. Displayet indeholder alle nødvendige hardware drivere for kontrol af de enkelte pixel punkter. Al generering af alfa numerisk tekst og grafiske symboler sker i LCD displayet, da displayet indeholder karaktergenerator. Displayet indeholder karakter memory. Så skrivning er kun nødvendig ved ny tekst. Displayet kræver 2 forsyningsspændinger +5V og en minus, imellem GND og 5V afhængig af kontrasten. Den positive spænding hentes fra spændingsforsyningen, men den negative laves ved analog teknik.. GuardTech Projekt 5

6 u1 u2 u3 4Mhz u1 u2 u3 U1 er billedet på en 4Mhz TTL CLOCK som er beskervet under 2.1.8, efter sidder en kondensator som lader når CLOCK en er høj, idet clokken går lav vil der på den negative side af kodensatoren være ca. 5V. Så bliver det ensrettet igennem næste diode, og den sidste kondensator, er bare til at opretholde spændingen. Tegning herunder viser forbindelsen imellem displayet og PIC16c84. Latchen bruges til at holde de ben som ikke skal bruges ret tit. LCD display B6 PIC16C84 A0-A4 74HC574 latch LYS RS 4bit databus D4-D7 E Nedstående timings diagram angiver hvordan man sender en karakter til displayet. RS R/W E D4-7 For at sende en karakter sendes der 4bit 2 gange for at fortælle, først de 4 mest betydede bit, derefter de 4 mindst. Herefter er der en tid hvor den intern tager sig af kommandoen, så der er typisk et delay på 40us, hvorpå den kan modtage karakterer DIP switch Dip modulet er en DIP4 switch som bruges til at sætte ID på enheden, sådan at 2 enheder ikke snakker i munden på hinanden. Dip modulet kan sættes til adresse fra 0 15 GuardTech Projekt 6

7 Smart Card Smart Card soklen er til isætning af et smart card, hvorpå der ligger en PIC16C84 på. Her bliver der sendt et medarbejder nr. Dette foregår ved 9600 baud serielt RS485 Denne blok konverterer fra et TTL niveau til RS485 og omvendt. Kommunikationen foregår ved 1200 baud. Der henvises til RS485.PDF på CD en eller for yderlig indformation omkring MAX TTL clock Denne bloks funktion er at lave en TTL CLOCK som så kan bruges til PIC processoren i adgangs enheden, men også til PIC en i smart cardet. Her er det vigtigt at der bruges en 74HC04 kreds, ellers vil en high ikke gå op til 5V, og det går så ud over min negative forsyning til displayet Komponent liste Komponenter til adgangsenhed Item Co Mfg ID Attributes RefDes 1 1 pic16c84 DIP18 U1 2 1 MAX485 DIP8 U hc125 74hc125 U3, U hc139 74hc139 U5 5 1 U 74HC574 U6 6 1 LCD_DISPLAY DIP14 U7 7 1 dip4 DIP8 U8 8 1 keypad DIP14 U9 9 1 Kort-læser DIP14 U D Lysdiode D1, D D 1N4148 D3, D T BC548B Q C 0,047uf C C 470pf C C 10uf C C 1uf C C 10nf C5,C6,C7,C8,C9,C10,C P DIP14 P1, P Krystal 4Mhz X TRIM 1K R R 8x 10K SIL R R 10K R3, R4, R5, R6, R7, R8, R R 1K R R 2K2 R11, R R 330E R13, R Wrapsokkel 8-pin 27 1 Wrapsokkel 18-pin 28 3 Wrapsokkel 14-pin 29 1 Wrapsokkel 20-pin 30 1 Wrapsokkel 16-pin 31 1 Power Power connector GuardTech Projekt 7

8 3.1. Funktions diagram 3. Sirene/Føler/Låse enhed RS485 Microcomputer Indgang / udgang DIP switch Microcomputer Der henvises til Dip switch Der henvises til RS485 Der henvises til Indgang / udgang Dette punkt varierer, afhængig af hvilken enhed man beskriver. Sirene og låse enheden har et input og et output, inputet bruges til at teste udgangen, undtagens på låse enheden hvor inputet bruges til at åbne døren med. Udgangen er et TLL signal som kan bruges til at aktivere f.eks. en sirene, der må maks. trækkes 5mA ud af denne udgang. Føler enheden har 4 indgange som bruges til 4 sensorer, disse indgange er forbundet høj med en 10k ohms modstand. De skal holdes lave for ikke at aktivere alarmen Komponent lister Sirene komponent liste Komponenter til sireneenhed Item Co Mfg ID Attributes Ref DIP14 U1 2 1 MAX485 DIP8 U2 3 1 DIPswitch DIP8 U3 4 1 PIC16C84 DIP18 U4 5 3 C 10nf C1,C2,C3 6 2 C 33pf C4,C5 7 4 D Lysdiode D1,D2,D3,D4 8 2 P DIP14 P1,P2 9 1 Krystal 4Mhz X R 330E R1,R2,R3,R4,R R 10K R5,R6,R7,R8,R9,R10,R R 1K R T BC548 Q Fiber HFBR-2522 RX 15 1 Fiber HFBR-1521 TX 16 3 Wrapsokkel 8-pin GuardTech Projekt 8

9 17 1 Wrapsokkel 18-pin 18 1 Wrapsokkel 14-pin 19 1 Power Power konnector Føler komponent liste Komponenter til føleenhed Item Quantum Mfg ID Attributes Ref 1 1 PIC16C84 DIP18 U1 2 1 MAX485 DIP8 U DIP14 U3 4 1 DIP switch DIP8 U4 5 2 C 33pf C1,C2 6 3 C 10nf C3,C4,C5 7 3 D Lysdiode D1,D2,D3 8 2 DIP8 DIP8 P1,P2 9 1 PIN8 PIN8 P Krystal 4Mhz X R 330E R1,R2,R R 10K R4,R R 8x 10k SIL R Wrapsokkel 8-pin 15 1 Wrapsokkel 18-pin 16 1 Wrapsokkel 14-pin 17 1 Power Power connector Låse komponent liste Komponenter til låseenhed Item Co Mfg ID Attributes Ref DIP14 U1 2 1 MAX485 DIP8 U2 3 1 DIP switch DIP8 U3 4 1 PIC16C84 DIP18 U4 5 3 C 10nf C1,C2,C3 6 2 C 33pf C4,C5 7 4 D Lysdiode D1,D2,D3,D4 8 2 P DIP14 P1,P2 9 1 Krystal 4Mhz X R 330E R1,R2,R3,R R 10K R5,R6,R7,R8,R9,R10,R Power Power connector 13 3 Wrapsokkel 8-pin 14 1 Wrapsokkel 18-pin 15 1 Wrapsokkel 14-pin GuardTech Projekt 9

10 4.1. Funktions diagram 4. Konverter enhed Timer RS232 RS485 Fiber optik Timer Timer til enable af RS RS232 Dette modul konvertere fra TTL til RS232 signaler og omvendt. Dette foregår med kredsen MAX RS485 Der henvises til Fiber optik Her konvertere vi TTL til lys og omvendt. Fiber optikken er af plastic typen så det må maks. trækkes 50m komponent liste Komponenter til converterenhed Item Co Mfg ID Attributes Ref 1 1 MAX232 DIP16 U1 2 1 NE555 DIP8 U2 3 1 MAX485 DIP8 U LS02 DIP14 U4 5 2 C 10nf C1,C2,C8 6 5 C 1uf C3,C4,C5,C6,C7 7 1 C 0.001uf C8 8 3 P DIP8 P1,P2,P R 33K R R 10K R R 330R R R 1K R T BC548 Q Fiber HFBR-2522 RX 16 1 Fiber HFBR-1521 TX 17 1 Power Power connecor 18 5 Wrapsokkel 8-pin 19 1 Wrapsokkel 16-pin GuardTech Projekt 10

11 20 1 Wrapsokkel 14-pin 5. Eksterne grænseflader 5.1. Grænseflade Alle forbindelser til PC foregår igennem et 8 polet dip8 stik, men der bliver kun brugt 2 ben til signaler. Nedenstående beskriver ben numre og signal navne på tilslutnings stikket. Der er sat 2 dip8 stik på, for at kan loope bussen videre til næste enhed. Der er også et 2 polet forsynings stik som skal forbindes til en 5V forsyning. DoorGuard bus : Pin 1 NC 2 NC 3 NC 4 A 5 NC 6 NC 7 NC 8 B Valget er stik er ikke det som vi ville have valgt hvis dette produkt skulle producers, så ville vi have valgt og sætte en 4 polet klembøsning på, men idet at vi ikke har uanede mængder af varer på lageret, så valgte vi det stik til testformål Fælles information Følgende beskriver de signaler og datastrukturer der er fælles for alt hardwaren. DoorGuard bus signaler DoorGuard bussen er en bidirektionel seriel asynkron bus, der tillader op til 32 enheder. Adr. 0 til 16 kan vælges inden for hver gruppe. En PC tilknyttes som master. De resterende enheder tilknyttes som slaver. DoorGuard bussen består af 2 balancerede data ledninger. A ikke inverteret modtager og ikke inverteret transmitter output B inverteret modtager input og inverteret transmitter output Der henvises i øvrigt til DoorGuard protokollen Anvendte logik kredse Der henvises til.pdf filerne på CD en eller datablade fra producent. Diagram til adgangsenhed Diagram til sirenesenhed Diagram til følerenhed Diagram til låseenhed Diagram til konverterenhed Komponent placering til adgangsenhed Komponent placering til sirenesenhed Komponent placering til følerenhed Komponent placering til låseenhed Komponent placering til konverterenhed 6. Bilag GuardTech Projekt 11