Есть в ассортименте компании Мастер Кит модуль MA3401 – автономная GSM-SMS сигнализация. Модуль сконструирован на основе GSM-сборки SIM900D, которая представляет собой практически полнофункциональный сотовый телефон, но без экрана и кнопок. Сборка управляется по протоколу UART, что позволяет использовать для этой цели микроконтроллеры.
В модуле MA3401 установлен микроконтроллер ATMega168PA, на котором реализован функционал управления нагрузкой с помощью SMS-сообщений, термостатирование с помощью встроенного датчика температуры, принудительного управления нагрузкой, управления электронным замком по звонку, тревожной кнопки и др.
Наличие программируемого микроконтроллера позволяет использовать этот модуль не только по прямому назначению, но и реализовать на его основе другие функции.
Идея использовать MA3401 не по назначению родилась тогда, когда во дворе одного жилого дома по известной причине установили шлагбаумы. Они управляются по звонку на определенный номер с любого телефона, и открываются, если этот номер занесен в базу данных системы, оснащенной примерно таким же GSM-модулем, установленным в тумбе шлагбаума.
Конечно, подъехав к шлагбауму можно позвонить с сотового телефона, но для этого его надо достать, включить, набрать номер, пусть даже с использованием быстрого набора. При этом надо смотреть на экран телефона и нажимать кнопки, то есть отвлекаться от управления автомобилем в условиях тесноты городского двора.
Куда проще было бы нажать одну кнопку для открывания шлагбаума. А поскольку шлагбаумов два, то можно при коротком нажатии на кнопку открывать один, а при длинном нажатии – другой.
Кнопка на модуле MA3401 имеется, вот и задействуем ее, ну и, конечно, саму сборку SIM900D для набора номеров телефонов, открывающих шлагбаумы. Разумеется, для реализации этой идеи понадобится отдельная SIM-карта какого-нибудь сотового оператора, но при современных расходах на сотовую связь это не является существенной проблемой.
Кстати, при звонке на телефон шлагбаума соединения не происходит, поэтому деньги с SIM-карты не расходуются. В зависимости от оператора связи и тарифа следует ежемесячно расходовать минимальные средства для поддержания актуальности SIM-карты и следить за тем, чтобы баланс был положительным. Для этого можно настроить автоматическое пополнение баланса с банковской карты. Таким образом, расход будет составлять менее 100 в месяц, что является небольшой платой за очевидное удобство.
Остается решить вопрос внесения дополнительного телефона в базу данных системы управления шлагбаумами. Практика показывает, что это вполне можно решить с администратором базы при адекватной постановке вопроса :-).
Задавшись такими вот входящими данными, приступим к реализации.
На модуле МА3401 имеется 6 выводов (разъем XS1) для внутрисхемного программирования (ICP). Программа для микроконтроллера пишется на любом удобном языке программирования, компилируется в бинарный файл (или файл формата intel HEX) и записывается в микроконтроллер посредством программатора.
Мы использовали хороший универсальный программатор, но для этой цели вполне можно применить любой подходящий программатор, в том числе программатор Громова, работающий через LPT-порт и состоящий их трех диодов и семи резисторов, а также устройства на основе различных плат Arduino. Схемы таких программаторов легко находятся поиском в Интернете.
Мы будем писать программу для нашего устройства на языке, разработанном для программирования в среде Arduino – Processing/Wiring, в свою очередь основанном на языке С. Операторы этого языка весьма наглядны, а среда программирования Ardino IDE проста в установке и освоении. Последние версии Ardino IDE имеют функцию экспорта скомпилированной программы в бинарный файл типа HEX, который и записывается с помощью программатора в микроконтроллер.
Для того, чтобы правильно составить программу, рассмотрим принципиальную схему модуля MA3401.
Для включения питания и зарядных цепей на сборку SIM900D следует установить высокий уровень на входах INT_CHG, CHG_LOCK, VBAT_LOCK соответствующих силовых ключей, реализованных на транзисторах VT1-6.
После подачи питания, как следует из datasheet на SIM900D, сборка запускается при подаче отрицательного импульса длительностью не менее 1 с, на вход PWR_KEY.
О том, что SIM900D находится в рабочем режиме, свидетельствует высокий уровень на выходе STATUS сборки.
Набор номера осуществляется отправкой AT-команды в виде символьной последовательности ATDXXXXXXXXXXX, где XXXXXXXXXXX – набираемый номер. Эксперимент показал, что номер должен быть представлен в форме «89161234567;», где 916 – код провайдера сотовой связи. Наличие символа точка с запятой в конце номера обязательно!
Два имеющихся на борту двухцветных светодиода используем для индикации состояния модуля.
Текст программы с подробными комментариями приведен здесь.
Для придания завершенности соорудим для полученного устройства простенький корпус. Корпус должен вмещать в себя аккумулятор, модуль MA3401 с антенной, иметь возможность подключения кабеля mini-USB к встроенному разъему, обеспечивать доступ к слоту для замены SIM-карты, а также иметь отверстия для индикаторных светодиодов.
Мы нарисовали корпус из двух соединяющихся частей в программе SketchUp и напечатали его на 3D-принтере MC7 Prime Mini START.
Этот модульный принтер-конструктор отличается небольшими размерами и хорошей для своих размеров областью печати – 165 × 155 × 80 мм. Принтер прост в сборке и настройке. Для разработки моделей и печати используется открытое бесплатное программное обеспечение. Любому, кто увлекается самостоятельными проектами в области электроники и не только, такой принтер будет отличным выбором для макетирования и создания уникальных изделий!
Наше устройство может быть подключено к автомобильной электросети через адаптер питания в прикуриватель 12-5 В кабелем mini-USB. При этом аккумулятор, подключенный к модулю МА3401, будет заряжаться.
В заключении приведем небольшое видео, на котором демонстрируется управление реальным шлагбаумом с помощью МА3401.
