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无线电电子与电气工程百科全书 汽车安全系统，具有卫星坐标跟踪功能并通过 GSM 通道传输通知。 无线电电子电气工程百科全书
市场上出现了相对便宜的模块，用于构建 GSM 调制解调器以及来自卫星导航系统 GLONASS 和 GPS 的信号接收器，使您能够创建相对简单且同时具有良好质量指标的设计，可以准确确定对象的当前坐标，例如汽车，并通过蜂窝通信通道传输它们。 所提出的设备使用具有丰富功能的现成模块，并且设计允许使用传统烙铁进行安装。 尽管该系统是为汽车设计的，但通过修改其中微控制器的程序，可以很容易地将其适应其他应用，例如跟踪大型宠物。 其中提供的一组安全功能很容易更改，无需连接适当的传感器，也无需从信标元件中移除不需要维护的元件。 不需要对微控制器程序进行任何更改。 通过以这种方式简化灯塔，它可以用于例如不断地知道散步的孩子在哪里。 计算机通过蓝牙连接到系统的基本单元，在 Google Earth 程序或免费分发的 SASPlanet 程序的地图上指示物体的位置。 还可以将关于物体的位置的信息输出到安装有导航程序的手机，例如Navitel 3.5.0。 原则上，可以使用任何带有蓝牙导航程序的设备来监控物体的位置。 该系统由两个模块组成：安装在受控对象上的实际信标和基础模块。 后者是所有模式中的领导者，而灯塔则是从者。 执行主人的命令，他根据 GLONASS 和 GPS 系统的导航卫星信号确定物体的坐标，并通过 GSM 信道传输。 在布防模式下，信标通过同一通道发送有关警报情况的语音消息。 向其发送命令和传输信息的电话号码必须预先记录在安装在信标和基站的 GSM 调制解调器中的 SIM 卡中。 基本单元的主要模式是从信标接收坐标，然后通过蓝牙将它们传输到计算机或其他在地图上显示它们的设备。 普通手机也可以接收语音消息。 在底座装置和手机中，您可以使用不同的 SIM 卡，也可以使用相同的 SIM 卡。 为了接收 GLONASS/GPS 信号，信标配备了有源天线。 有了它，即使在车库里，也可以确定配备信标的汽车的坐标。 如果不需要，也可以使用无源天线。 这将需要对 GLONASS / GSM 接收器进行最小程度的修改 - 移除其中的扼流圈，通过扼流圈向有源天线供电。 信标提供了来电号码的标识，从而排除了未经授权的人员访问系统的可能性。 由于所有号码都存储在 SIM 卡中，因此可以在不干扰微控制器程序的情况下更改它们。 如果蜂窝运营商提供了通过 SMS 消息响应 USDC 关于跟踪器中安装的 SIM 卡的订户帐户状态的请求的能力，则跟踪器通过从蜂窝发送给它的命令来生成此类请求电话。 它将收到的响应信息以 SMS 消息的形式发送给命令的发送者。 可以使用运行有终端程序并通过蓝牙连接到基本单元的计算机来检查基本单元的订户帐户的状态。 为此，该块具有特殊的操作模式。 如果无法根据 USDC 请求检查帐户状态，则要执行此检查，SIM 卡必须暂时从信标或基站装置移至手机。 信标和底座由手机电池供电，在待机模式下消耗很小的电流。 底座单元提供电池状态指示。 用手机充电器充电，同时有充电指示。 信标的电池通过汽车的车载网络充电，但也可以通过与底座电池相同的充电器充电。 设置系统主要是将几个参数写入设备的 GSM 调制解调器中，并对 GLONASS/GPS 信标接收器重新编程，以达到接收导航信息所需的传输速率。 这是使用计算机通过调制解调器和接收器配备的串行通信端口来完成的。 还需要将信标要传输的语音消息记录到语音记录和回放芯片中，并对信标和基本单元的微控制器进行编程。 GSM调制解调器的方案与设计 考虑系统节点和块的方案和设计，我们从 GSM 调制解调器开始，它在信标和基本单元中都使用。 调制解调器方案如图1所示。 900. 当使用构成调制解调器基础的SIM1D（UXNUMX）模块时，需要根据其操作手册遵循一些简单的要求： - 在 STATUS 输出（引脚 5）出现高电压电平之前，不得允许模块输入处出现电压。 这提供了晶体管VT4和VT2.2上的节点； - 模块输入端的电压不得超过 2,8 V。该电压由并联稳压器 DA1、晶体管 VT2.1、二极管 VD1、VD5 提供； - 通过将模块的 PWRKEY 输入（引脚 12）连接到公共线超过 1 s 来关闭和打开模块，这使得晶体管 VT1 导通。 然而，根据此建议，手册描述了电源电压下降时模块的操作。 当电压低于3,2V时，会自动关闭。 为了防止电池被外部开关突然断开时损坏模块，其电源电路中的电容器C3和C4的总电容为300μF。 它们中积累的电荷足以使模块正确执行关闭程序； - 必须将离子电阻器连接到 VRTC 输入（引脚 15）（使用旧手机中的离子电阻器）； - 连接SIM卡的端子没有内置保护，因此需要外部安装5V电压的稳压二极管或保护二极管。 在这种情况下，它们是二极管VD2-VD4、VD6-VD8。
跳线 S1 用于选择外部 LED 的连接选项 - 模块操作模式的指示器。 当它处于位置1-2时，LED阴极连接到“调制解调器”输出，其阳极连接到电源正极。 在这种情况下，晶体管VT6和电阻器R18-R20不被使用，并且不需要将它们安装在调制解调器板上。 该 LED 连接用于基本单元。 在信标版本中，跳线设置为位置 2-3，LED 的阳极连接到“调制解调器”输出，阴极连接到公共线。 两种情况下指标的逻辑是相同的。 SB1 按钮设计用于手动打开和关闭调制解调器。 要执行任何这些操作，必须按住它 1 ... 2 秒，根据连接到“调制解调器”线路的 LED 的状态来控制关闭或打开的过程。 调制解调器板的印刷导体图如图2所示。 3、以及其上零件的位置——如图。 XNUMX. 将两侧的镀锡线插入并焊接到过孔中，如图所示已填充。
跳线S1是通过将图中所示的通往电阻器R23顶部输出的印刷导体与晶体管VT5(位置1-2)或晶体管VT6(位置2-3)的集电极连接而形成的。 在印刷电路板上安装 SIM900D 模块之前，建议在其专用的接触焊盘上涂抹少量焊膏（我使用 BST-506），并用吹风机加热焊膏，直至焊盘得到维修。 这种简单的准备工作将大大方便焊接。 如果这是不可能的，您可以按照通常的方式进行焊接 - 使用带有细尖的烙铁。 在焊接SIM900D模块的侧面触点之前，需要用针头滴一滴助焊剂（我用的是F-2000），没有它很难焊接这些触点。 电阻器 R15 和 R17 - C1-4-0,125 W，其余 - P1-12 尺寸 1206。氧化物电容器 - TECAP，陶瓷 - GRM32 X7R。 除了14V稳压单元中的电阻R15、R17、R2,8外，器件对元件值的选择并不重要，几乎任何尺寸合适的电阻和电容都可以使用。 这同样适用于双极晶体管。 旧手机中可以找到必要的氧化物电容器，还有带有肖特基势垒BAT20J的离子电阻器和二极管。 这些二极管可以用其他具有低正向压降的二极管代替。 锗二极管D2B等效果很好。 IRF7343 FET 组件可以替换为两个适当通道类型的独立 FET。 对它们的唯一要求是阈值电压必须在 1,5 ... 2 V 范围内。 按钮 SB1 - 手机“诺基亚”的电源开关。 建议完全按照这样安装SIM卡座5190006-008-R，否则您将不得不重做板子。 AP22B 天线通过 ADA-900-000 适配器电缆连接到 SIM115D 模块。 在这里，您可以使用专为蜂窝通信设计的另一种类型的天线。 基本单元方案与设计 基本框图如图所示。 4、根据单片机DD1内存中存储的程序进行工作。 在待机模式下按SB1按钮将GSM调制解调器的RXD和TXD线连接到蓝牙U1模块的相应线。 因此，可以通过在通过蓝牙连接到基本单元的计算机上运行的终端程序来控制调制解调器。 当主机处于从信标向计算机传输信息的模式时，使用同一按钮可退出该模式，而无需关闭信标中的 GLONASS/GPS 信号接收器。
当您在待机模式下按下SB2按钮时，您将进入信息传输模式，在该模式下，该按钮用于在GLONASS/GPS接收器关闭的情况下退出该模式。 通过按下 SB3 按钮，它们可以接听来电并请求信标传输有关对象当前状态的信息。 它还用于在通信会话后挂断电话。 请注意，DD1 微控制器的程序不会检测信标的释放，因此必须在通信会话结束时手动给出。 否则，GSM 调制解调器将终止连接，并且 DD1 微控制器可能保持不确定状态。 每次按下按钮都会伴随有声音信号发射器 HA1。 必须记住，为了在待机模式下节省 G1 电池的能量，DD1 微控制器大部分时间都处于“睡眠”状态，每 2 秒“唤醒”一次以轮询按钮并控制电池电压。 如果在微控制器“睡眠”或执行与轮询按钮无关的任务时按下按钮，则可能会跳过该命令。 因此，必须按住按下的按钮直至收到确认声音信号，然后才松开。 SA1——机组电源开关。 通过关闭 SA2 开关，系统切换到布防模式，这尤其确保从信标接收语音消息。 另外，在晶体管VT2和发声器HA1的帮助下，当发生报警情况时会发出呼叫信号。 SA3开关打开U1模块，检查其可操作性，调试与终端设备（计算机）的连接。 动态头 BA1 用于监听来自信标的语音消息。 声音发射器 HA1 发出按下按钮的信号，通知来电。 当电池G1放电至1%容量时，HL80 LED短暂闪烁，当放电至40%时，HA1发射器发出蜂鸣声。 电池充电时，HL1 LED 会短暂闪烁，然后持续亮起，直到充电器与 XS1 连接器或电源断开。 根据GSM调制解调器中使用的SIM900D模块的说明，G1电池必须是锂离子电池。 根据网上找到的信息，这种电池最好存放时放电至不超过其容量的70%。 在此基础上选择显示模式。 HL2 LED 亮起，确认通过蓝牙模块在数据传输模式和调制解调器控制模式下建立连接。 HL3 LED 指示调制解调器与蜂窝网络的连接状态，HL4 指示蓝牙模块的状态。 74HC4052D 多路复用器 (DD2) 根据输入 A 和 B 的状态按所需方向切换调制解调器的 RXD 和 TXD 线路： A=0, B=0 - 调制解调器连接到控制它的微控制器 DD1； A=1, B=0 - 调制解调器接收到的信息被发送到蓝牙模块。 A=0，B=1——调制解调器由蓝牙模块控制（这主要是调试模式，也需要接收USSD数据）。 在这种模式下，可以方便地从计算机上运行的任何终端程序直接与 GSM 调制解调器一起工作，我更喜欢 COM Port Toolkit 3.9 程序。 简单介绍一下HC-07模块。 在最简单的情况下，它是一个蓝牙-RS-232 桥接器 - 事实上，一个 COM 端口无线电扩展器。 一切都非常简单，很容易集成到通过 RS-232 接口运行的系统中。 在销售中，您可以找到许多类似的模块，名称为 HC-04、HC-05、BC04、BC05、BC06、RF-BT0417C、BT0417 等。 它们全部基于 BC417143B 控制器。 这个解决方案被称为BlueCore4，基于它的所有模块都遵守蓝牙2.0协议，甚至看起来非常相似。 它们的尺寸为 27x13 mm，由 3,3 V 电压供电，在建立连接期间消耗的电流高达 30 mA，在稳定连接时电流降至 12 mA。 内置串行端口的速度由 AT 命令设置，标准范围为 1200-115200 波特（默认为 9600 波特，XNUMX 个数据位，无奇偶校验和 XNUMX 个停止位）。 在桥接模式下，HC-07 模块不能作为连接发起方（主站），而只能作为从站。 由于蜂窝通信通道中的信息传输速率为9600波特，因此无需更改任何模块设置。 其操作模式指示灯（HL4 LED）在没有通过无线电通道进行通信时经常闪烁，而当建立连接时，它会持续发光。 基本单元中有两块印刷电路板 - 主板和上面讨论的 GSM 调制解调器板。 装置主板上的印刷导线如图 5 所示。 6、以及其上零件的位置 - 如图所示。 XNUMX. 需要插入和焊接裸线或两侧部件引线的过渡孔已填充。
元素基础与调制解调器中的相同。 面板内安装有单片机DD1，方便编程和调整。 电阻R1、R3、R8（C1-4-0,125W）的结论是直接焊接到焊盘上，无需在板上钻孔。 动圈头BA1——来自手机“Nokia-3410”，但可能还有另一种音圈电阻为32欧姆的。 它直接安装在块体上。 按钮 SB1-SB3 - TS-A1PS-130。 开关 SA2 和 SA3 - 配对 DIP 开关 VDM1-2。 发声器 HA1 - 不带内置发生器，常见于旧手机、打印机板等。 该块组装在尺寸为 165x65x20 毫米的塑料盒中。 该板安装在块状外壳中，因此按钮和 LED 位于外壳的正面。 拆下底盖后的装置安装视图如图 7 所示。 XNUMX.
开关 SA1 的设计电流必须至少为 2 A（使用滑动开关 KVV70-2P2W）。 它直接安装在块体上。 用于连接手机充电器的 XS1 连接器也安装在外壳上。 电池 G1 - BP-6M，尺寸为 40x40 毫米，来自“诺基亚”手机。 充电器的输出电压必须稳定，不超过6V。 灯塔方案与设计 信标有一个 GSM 调制解调器，与基本单元中使用的调制解调器完全相同。 我们不会重新审查其方案和设计，但在继续进行灯塔的完整方案和设计之前，我们会考虑组装在单独印刷电路板上的其他节点。 GLONASS/GPS接收机方案如图8所示。 68、在SIM1V（U0183）模块的基础上组装而成，能够接收和处理两个卫星导航系统的信号。 由模块输出到串行端口的导航数据的组成对应于 NMEA-2009 协议，例如，在 V. Vashchenko 的文章“具有位置确定功能的汽车 GSM 信号装置”（“Radio”，8，第 28 期，第 29、9 页；第 41 期，第 43-XNUMX 页）。 在这种情况下，仅使用 $GPRMC 消息，它携带有关对象坐标的基本信息。
使用有源天线时，接收机冷启动大约需要 15 秒。 这比通过 GSM 通道将信标连接到基座单元所需的要少。 从 3,3 V 电压源汲取的电流不超过 100 mA。 模块内部产生 2,8 V 电压，用于为有源天线供电。 如果不打算使用这样的天线，则必须排除电感器L1。 晶体管 VT1 和 LED HL1 上的节点被设计为指示接收器的操作。 工作时，LED 会随着接收器生成的第二个时间戳及时短暂闪烁。 GLONASS/GPS接收机的电路板如图9所示。 XNUMX. 安装在其上的所有元件均为表面安装。
上图。 图10为充电器示意图。 它是一种脉冲电压稳定器，可将汽车车载网络的电压降低至 5 V。信标 GSM 调制解调器中的电池充电单元正是需要该电压，为调制解调器本身和其他信标单元供电。
充电器的印刷电路板如图11所示。 1. 氧化物电容器 C2、C1 - 任何类型、尺寸合适。 电感器 L12 的磁路是一个尺寸为 6x6x20 mm 的铁氧体环，取自旧的计算机电源。 其上缠绕30-0,7匝直径为0,8…17毫米的绝缘线。 您还可以使用大环，例如 10x8xXNUMX 毫米。 但必须改变绕组的匝数，以使电感器的电感保持等于图中所示的值。
在基本单元的运行过程中，发现安装在调制解调器中、控制电池充电的SIM900D模块的节点有时（每月一次或两次）“冻结”。 为了消除这种现象，我们建议将充电器中的LM2575S-5.0芯片更换为具有调节输出电压能力的LM2575S-ADJ。 将充电器的输出电压设置为 4,1...4,2 V 后，其输出应直接连接到设备的电池，从而排除 SIM900D 模块的任何充电控制。 这种改进还允许在基本单元上使用单极电源开关。 灯塔的完整示意图如图所示。 12. 所有主要功能均由PIC16F726-E/SP(DD1)单片机根据其中记录的程序执行。 它接收来自 GSM 调制解调器的命令和来自 GLONASS/GSM 接收器的导航信息，生成通过蜂窝通信信道传输的消息，包括使用 ISD5116ED (DD3) 语音记录和回放芯片的语音消息。
选择器-多路复用器 DD2 根据微控制器、调制解调器和蓝牙模块之间的信息传输方向来切换它们的串行端口。 集成稳定器DA3为GLONASS/GPS A3,3接收器和DD3语音录放芯片提供3V电压。 当使用信标作为安全设备时，其XP1连接器按图13所示连接到被保护对象（汽车）的电路。 1. 这里SA1是隐藏在秘密地方（例如汽车的“鱼雷”中）的安全开关。 HA1警报器放置在引擎盖下方，HL1 LED放置在机舱内方便观察的地方。 LED 将显示信标的 GSM 调制解调器与蜂窝网络的连接状态。 在这种情况下，调制解调器中的跳线 S2 必须设置为位置 3-XNUMX（与其在基本单元调制解调器中的位置相反）。
如果不使用警报器，则信标中可以不安装晶体管VT1和电阻器R15、R17。 如果您拒绝控制点火开关，则不需要元件 R9、C5、VD2，但 DD9 微控制器的引脚 1 必须通过 1 kΩ 电阻连接到公共线。 R6R16C3 电路生成信号，用于触发安装在汽车中的运动传感器（我使用的是 Pyronyx ColtX8 传感器）。 如果不使用传感器，则必须排除该电路，并且微控制器的引脚 11 应通过 1 kΩ 电阻连接到公共线。 元件 R3、R12、R18、C4 设计用于控制提供给 XP5 连接器引脚 1 的汽车电池的电压。 微调电阻器 R18 将 DD4 微控制器的引脚 1 处的电压设置为 1,05 V（在最小允许电池电压下）（我的电压为 11,2 V）。 如果不需要汽车电池监控，该电路可用于监控信标本身的 G1 电池电压。 为此，将电阻器 R3 的左输出与 XP1 连接器的触点和充电器 A2 的输入断开，并将其连接到 +4,2 V 电路。将该电阻器的值减小到 7,5 kOhm，然后增大该值电阻器 R12 为 10 kOhm。 标准汽车警报器的信号发生器连接到信标中 XP8 连接器的引脚 1，该信号发生器由晶体管 VT2、二极管 VD1、电阻器 R1、R10、R19、R20 和电容器 C2 组成。 如果在触发标准警报时拒绝通过信标发送警报信号，则可以排除列出的元件，并且将 DD13 微控制器的引脚 1 通过 1 kΩ 电阻连接到公共线。 BM1 麦克风设计用于远程监听受保护设施的声音环境。 可以从安装在底座单元中的动态头（通过发出适当的命令）以及使用手机呼叫信标来听到它。 麦克风信号在施加到 GPS 调制解调器之前会放大运算放大器 DA1。 PA1 微安计用作信标摆动传感器及其安装对象。 使用电动势，当微安计的指针因外部机械作用而摆动时，在微安计的框架中感应出电动势。 为了获得更高的灵敏度，在箭头上滴了几滴焊料。 此类传感器已在《无线电》杂志中多次描述。 该信号由运算放大器 DA2 放大。 如果不需要摆动传感器，那么信标中可以不包括微安计、运算放大器DA2和相关部件。 在这种情况下，微控制器的引脚 26 必须通过 4,2 kΩ 电阻连接到 +1 V 电路。 信标主板印制导线图如图14所示。 如图46所示，它有一个73x2毫米的角切口，用于安装GSM调制解调器板，通过5毫米高的绝缘柱上的三个MXNUMX螺钉将其固定到主板上。
信标板上元件的位置如图 15 所示。 1. 显示已填充的过孔。 摆动传感器（PA1微安计）用支架固定在其上，其本体突出部分在板上开有切口。 容量为 18650 mAh 的锂离子电池 G3800 LC1 使用两个螺钉通过金属支架压接到板上。 连接器 XP9 - DRB-XNUMXMA（弯角）。
GLONASS/GPS 接收器板（见图 9）与调制解调器安装在同一机架上。 它与主板的连接是通过电线完成的。 充电器板（见图 11）放置在主板上方的六根直径为 0,8 毫米的硬镀锡铜线上，并通过这些铜线进行必要的电气连接。 主板上焊接这些段的孔由内部的点表示。 灯塔组装在一个尺寸为 152x120x35 毫米的金属外壳中。 其盖子打开时的总体视图如图 16 所示。 3. 箱体内部，在 5...1 mm 高的机架上，有一块信标印刷电路板，上面固定有调制解调器、GLONASS/GPS 接收器和充电器。 调制解调器和接收器天线连接器位于机箱的前壁上。 BMXNUMX 麦克风固定在其可拆卸盖上。
导航数据传输模式下的系统操作 为了通过 GSM 网络将对象的坐标从信标传输到基本单元，选择了 CSD 协议，其中通信信道在整个会话期间都被数字信息占用，就像正常的语音连接一样。 传输速度为9600波特。 如今，这种传输的成本通常接近于相同持续时间的通话成本，即相对较小，尽管比使用 GPRS 协议更昂贵。 CSD 相对于 GPRS 的不可否认的优势是不需要非常昂贵的静态 IP 地址，也不需要用于存储和广播信息的第三方服务器，这会降低整个系统的可靠性。 除了电信运营商的服务成本之外，信息传输会话的持续时间不受任何限制。 但很少需要传输大量数据（例如，记录物体移动的轨迹），因为系统的主要任务是确定物体的当前位置。 为了节省电池电量，信标最初处于睡眠状态。 在基座单元中，当SA1开关闭合时，GPS调制解调器和蓝牙模块U1关闭，DD1微控制器处于睡眠模式。 要进入数据传输模式，按下SB2按钮，之后微控制器被唤醒，使用HA1声音发射器，它会发出短促的蜂鸣声，打开GSM调制解调器和蓝牙模块。 LED HL3 和 HL4 开始闪烁。 当调制解调器未在网络上注册时，LED 会长时间闪烁并短暂停顿。 成功注册后，其闪烁的性质发生变化：闪烁时间缩短，停顿时间明显延长。 微控制器向调制解调器发送命令，以数据传输模式连接到信标。 当连接建立时，闪烁的 LED HL2 会发出信号。 数据传输模式下建立连接大约需要30秒（取决于移动运营商），在此期间需要在主机的蓝牙模块和终端设备（例如计算机）之间建立通信。 如果使用装有Navitel 3.5.0导航程序的手机作为终端，开始数据传输后将建立蓝牙连接，导航程序将发出语音消息：“与卫星的通信已建立”。 如果蓝牙连接建立，HL4 LED 常亮。 HL2 LED 会一直闪烁，直到数据传输开始，之后它也会持续亮起。 如果一分钟内没有连接，微控制器会给调制解调器发出挂断命令，从 HA1 声音发射器生成一个短信号，并进入等待第二个请求的模式。 退出导航数据传输模式有两种方式： - 再次按下SB2按钮，信标将恢复到原始状态，并且其中的GLONASS/GPS接收器将关闭； - 按下 SB1 按钮，这也会重置信标，但 GLONASS/GPS 接收器将继续在其中工作。 这在卫星接收条件较差的情况下非常有用，因为接收器需要很长时间才能生成年历。 当您退出数据传输模式时，主机的 GSM 调制解调器和蓝牙模块也将关闭。 通过关闭 SA2 开关，您可以减少重新进入通信会话的时间，因为基本单元的蓝牙模块和 GSM 调制解调器将始终保持打开状态，但单元消耗的平均电流从电池会增加。 当保护打开和关闭时，数据传输模式都是可能的。 布防模式下的系统操作 在信标上，布防模式由来自对象的标准安全警报的信号激活，或通过“秘密”开关 SA1 手动激活（见图 13）。 为了将信标连接到汽车的标准安全警报器，需要使用其附加输出。 通常这是一根蓝色线，其在布防模式下的状态根据警报指示进行设置。 在这种情况下，需要在对象布防时，将此线连接到汽车的公共线（“地”）并保持此状态，直到警报发生或警报关闭。 打开“秘密”开关后，大约一分钟后就设置为布防模式。 信标通过警报器（图 1 中的 HA13）发出关于布防模式的短声信号，并向移动电话或基站发出控制呼叫，但不应应答。 在安全模式下，运动和摇摆传感器的状态、标准警报的运行、点火开关、汽车电池的充电（可用性）均受到监控。 任何传感器以及布防模式本身都可以被排除，并且可以从信标中移除确保其操作的部件，并且不需要改变其微控制器的程序。 借助主机和手机，可以接收警报消息并传输有关对象当前状态的请求。 警报语音消息是由 ISD5116 语音记录和回放芯片（图 3 中的 DD12）中存储的一组短语在信标中形成的。 此功能是可选的。 如果没有 dD3 芯片，或者如果它出现故障，则会向通信通道发出重复的声音信号，而不是语音消息。 有关对象当前状态的消息是通过从基本单元或手机向信标发出的来电发出的。 信标中的麦克风可以监听受保护对象的声音环境。 当任何传感器被触发时，信标将拨打基本单元（或手机）的号码，报告当前情况，并等待来自与消息发送到的同一订户的来电两分钟。 如果在此期间未接听所需的呼叫，HA1 警报器（见图 13）将发出 15 声短促的蜂鸣声，之后跟踪器将呼叫预留号码。 拨出呼叫将继续，直到信标收到确认收到警报的拨入呼叫。 此后，信标将停止其呼叫，但将继续定期打开 HA1 警报器，同时触发的传感器保持此状态。 只有关闭标准安全警报并打开“秘密”开关SA1后，才会退出安全模式（见图13）。 使用的电话号码必须以所用网络接受的格式预先记录在安装在信标 GSM 调制解调器中的 SIM 卡上，名称如下（拉丁字母）： Mno - 拥有主电话的订户，警报消息将发送到该主电话，并且可以从该主电话请求有关对象当前状态的信息； Pqr - 通过 SMS 通知订阅者帐户当前余额的服务； T - 用户，其来电作为命令来请求信标的SIM卡用户帐户的余额； Wxy - 订阅者（通常是基本单元），来自它的传入呼叫激活对象坐标的跟踪模式。 有些号码可能匹配，但仍需要以相应的名称写入SIM卡。 即使未使用布防模式，所有列出的姓名及其相应号码也必须记录在卡上。 安装在信标 GSM 调制解调器中的 SIM 卡必须包含名称为 Wxy 的信标电话号码。 必须在两张卡上禁用 PIN 提示。 微控制器程序不包含任何有关电话号码的信息，但它们会检查呼叫者的号码，如果与 SIM 卡上的号码不同，则忽略该呼叫。 当接收到来自订户T的来电时，信标将形成对订户Pqr的请求，并将接收到的响应以SMS消息的形式发送给订户T。 响应 Mno 用户的来电，信标将报告受保护对象的当前状态。 当接收到来自Wxy订阅者的数据传输命令格式的调用时，信标将开启对象坐标的跟踪模式。 同一个用户的语音来电不包括该模式。 设置基本单元 在进行设备调整之前，有必要仔细检查其安装。 然后，不将电源电路连接到 GSM 调制解调器和蓝牙模块，也不在面板中安装 DD1 微控制器，从单独的电源向单元板施加 4,2 V 电压。 第一次，应通过毫安表和与其串联的 0,5 ... 1 kOhm 电阻馈入。 确认没有问题后，才可以直接通电。 检查 DA3,3 稳定器输出端的电压是否为 +1 V。 这必须通过将电阻为 1 ... 5 kOhm 的负载电阻临时连接到稳定器的输出来完成。 根据开关和按钮的位置，跟踪 DD1 微控制器面板插座上的电压变化。 此过程将避免与安装缺陷相关的许多困难。 通过向微控制器面板上的相应插座施加打开 LED 的电压来检查 HL1 和 HL2 LED 的运行情况。 确保一切正常后，将微控制器安装到面板中，并将位于应用程序的“Base block”文件夹中的 main.hex 文件中的代码加载到面板的内存中。 模块U1上电后，闭合开关SA3。 HL4 LED 应闪烁。 尝试通过蓝牙连接到您的计算机。 第一次尝试执行此操作时，您可能需要根据计算机的要求输入密码1234。如果建立连接，HL4 LED 应持续亮起。 将主板的+4,2V电路连接到调制解调器相应的输出，并给调制解调器供电。 打开后，调制解调器应保持在被动状态，并且设备消耗的电流增加不应超过几毫安。 再次关闭电源，将SIM卡安装到调制解调器中，连接天线。 然后再次打开电源。 之后，HL3 和 HL4 LED 应闪烁一段时间。 如果HL3 LED不亮，则需要检查跳线S1是否在调制解调器的位置1-2处。 当完成开机、检查可操作性以及在 GSM 网络中注册调制解调器的程序后，DD1 微控制器程序将关闭调制解调器和蓝牙模块，并且微控制器本身将进入睡眠模式。 现在您需要通过给调制解调器提供一些 AT 命令来配置调制解调器。 操作顺序如下： - 按下SB1按钮（在这种情况下，HL3和HL4 LED应该开始闪烁），调制解调器和U1模块将打开，并且它们的串行端口将通过DD2多路复用器直接连接； - 通过蓝牙在计算机和主机之间建立连接，通过在计算机屏幕上打开已创建连接的属性窗口，找出操作系统中创建的虚拟 COM 端口的编号； - 在计算机上运行终端程序，指定该端口号并将速度设置为 9600 波特，具有 XNUMX 个数据位（无奇偶校验）和 XNUMX 个停止位； - 向调制解调器提供执行自动速度检测程序所需的 AT 命令（大写拉丁字母，不带参数）。 与其他任何内容一样，它必须以回车符和换行符结尾。 如果连接建立，调制解调器将回复“OK”。 可以用任何大小写的字母键入进一步的命令，并且在没有等待调制解调器确认接收并执行上一个命令之前，您不能给出下一个命令； - 使用 ATE0 命令禁用回显模式； - 使用 AT&W 命令将此设置保存在调制解调器的非易失性存储器中； - 使用 AT+IPR=9600 命令设置固定的通信速度为 9600 波特； - 使用 AT+CLIP=1 命令启用来电自动检测功能； - 使用 AT+CMGF=1 命令打开文本模式。 默认情况下，在网络中未注册的情况下，连接到调制解调器（根据基本单元方案的 HL3）的 LED 会闪烁，持续时间为 53 毫秒，暂停时间为 790 毫秒，执行后，暂停持续时间会增加至 2990 毫秒如果需要，AT+SLEDS=X,XZ 命令可以更改 LED 闪烁的性质。 在每个这样的命令中，设置以下参数： 模式编号（1 - 未注册，2 - 在网络中注册的调制解调器，3 - GRPS 模式，未在所考虑的系统中使用）； Y——闪光持续时间，ms； Z - 暂停持续时间，毫秒。 例如，我使用一系列命令： AT+SLEDS=1,700,53； AT+SLEDS=2,200,2990； AT+SLEDS=3,200,600。 完成所描述的操作后，调制解调器就可以运行了。 检查时，可以使用ATD<号码>命令（只输入号码的号码，不带尖括号和空格，必要时前面加“+”号和国家代码）让他拨打指定号码。 调制解调器应回答“正常”，并且命令中指定号码的电话应响铃。 如果您拨打电话上主机调制解调器中安装的 SIM 卡号码，在终端程序窗口中我们会得到 RING +CLIP: "<number>",145,""„"<name>",0 这里<number>是调制解调器接受的电话号码； <名称> - 此号码记录在调制解调器的 SIM 卡中的用户名称。 通过 AT+CPBF="W" 命令，可以查出调制解调器 SIM 卡中记录的所有以 W 开头的用户号码。调制解调器应回答： 为了系统的正常运行，SIM 卡上必须记录名为Wxy 的用户号码。 要退出调制解调器测试模式，请再次按 SB1 按钮。 HL3 和 HL4 LED 将关闭，主机将进入待机模式。 要检查主机在布防模式下的运行情况，请关闭 SA2 开关。 LED HL3 和 HL4 闪烁。 当调制解调器在网络上注册后，按 SB3 按钮。 设备将拨打用户号码Wxy。 确保这一点后，再次按同一按钮发出结束通话命令。 通过从 Wxy 用户的电话呼叫主机的 SIM 卡号码，检查布防模式下来电的接收情况。 扬声器头 BA1 中应发出重复的声音。 按 SB3 按钮接听电话。 要结束通信会话，请再次按同一按钮。 如果由于某种原因无法通过蓝牙与计算机连接，可以使用电平转换器将调制解调器临时连接到计算机的COM端口（物理的或使用USB-COM适配器创建的），其示意图如图所示。 17. 同时，从面板上取下 DD1 微控制器，并将其连接到其插座 12 和 13 的公共线，与 74HC4052 开关的地址输入 A 和 B 相关联。 转换器的 RXD 和 TXD 电路连接到微控制器面板的插座 7 和 8。 此外，在计算机上启动终端程序后，执行上述所有过程。
设置灯塔 与基本单元不同，信标中的 GSM 调制解调器必须始终处于运行准备状态，因此调制解调器的电源在运行模式下不会关闭。 但在进行调整工作时，需要能够断开电池。 开关 SA1 就是为此目的而设计的。 第一个电源的建议与基本单元相同 - 向串联的所有节点供电，控制电流消耗。 位于应用程序“Lighthouse”文件夹中的 gps_main.hex 文件中的代码必须输入到安装在信标中的微控制器的内存中。 接下来，您需要配置 GSM 调制解调器、设置 GLONASS / GPS 接收器并在 DD3 芯片（如果使用）中记录语音消息。 GSM调制解调器 可以通过将信标而不是类似的调制解调器临时连接到基本单元板来配置信标。 在这种情况下，调制解调器必须配备用于信标的 SIM 卡。 调制解调器设置过程与前面描述的不同之处仅在于，在其结束时必须给出 AT+CSCLK=2 命令以启用省电模式。 现在，调制解调器将在 5 秒不活动后进入睡眠模式。 当串行端口线路上有活动、接收来电或接收短信时，调制解调器将退出它。 第一条命令在空闲时间超过 5 秒后，只会导致调制解调器退出省电模式，第二条及后续命令将被执行。 在配置好的调制解调器中，在将其连接到信标板之前，需要将跳线S1从位置1-2移动到位置2-3。 调制解调器可以单独配置，也可以通过前面描述的适配器将其 TXD 和 RXD 线连接到计算机的 COM 端口，将其安装到信标中（图 17）。 GLONASS/GPS 接收器 （节点A3）基于SIM68V模块构建，默认以115200波特率提供导航信息。 必须将其降低至 9600 波特，因为信息正是以此速率通过 GSM 网络传输的。 不幸的是，SIM68V模块不提供通过简单命令执行此操作的能力，改变速度的唯一方法是向其中加载新程序。 此实用程序和程序本身位于本文附录的“SIM68V”文件夹中。 该操作不需要了解模块软件功能，只需几个简单的步骤即可完成。 要将接收器连接到计算机 COM 端口，请使用上述电平转换器（图 17）。 将其 TXD 和 RXD 线与节点 A3 的同一线连接。 接下来，执行以下操作： - 打开位于应用程序“SIM68V”文件夹中的 PowerFlash_Simcom.zip 存档（包含用于重新编程的计算机程序）和 B03V11SIM68V_96.rar（包含用于写入模块的信息）； - 运行PowerFlash_ Simcom.exe 程序，按“连接”按钮，然后按“测试”按钮。 电脑屏幕上会显示错误信息； - 关闭程序，使用文本编辑器打开Powerflash.ini文件，将其中ComSelect参数的值从3更改为AXNUMX节点通过电平转换器连接的COM端口号，然后保存文件; - 再次启动程序后，单击“下载代理”屏幕按钮，选择 B03V11SI M68R_96_Al lInOne_DA_MT333 3_MP.BIN 文件，然后单击“下载 ROM”屏幕按钮并选择 B03V11SIM68R_96.bin 文件； - 按下“测试”屏幕按钮。 程序成功下载到接收器后，电脑屏幕上会出现一个绿色圆圈。 接收器现在将以 9600 波特率输出导航信息。 您唯一应该注意的是传递给他们的行 $GRPMC,181212,... 当前时间值（在本例中为 18 小时 12 分 12 秒 UTC）后应跟有字母 A。字母 V 表示该数据无效。 这通常是由于接收卫星信号的条件不理想（例如室内）或接收区域的卫星数量不足造成的。 音色组装调整 必须在信标板上安装 DD3 芯片（ISD5116ED）之前完成。 为此，必须将已配置的调制解调器连接到信标，并且信标的编程微控制器必须安装在其面板中。 打开信标电源，用手机拨打信标中安装的SIM卡号码。 如果从信标 SIM 卡上存储的名为 Mno 的号码发出呼叫，则应听到一个短语来响应它（在存在 DD3 芯片的情况下），描述信标及其所在对象的状态已安装，并且当使用 SIM 卡上没有的号码拨打电话时， - 短语“号码无法识别”。 但如果 DD3 芯片丢失或出现故障，信标微控制器会生成并通过 GSM 通道发送音频信号。 微调电阻器 R29 对于拨打电话的电话实现最佳再现是必需的。 ISD5116ED芯片编程 (DD3)安装在信标板上后执行。 有必要将信标在各种情况下应传输的所有语音消息输入微电路的存储器中。 这是有关已发生的事件和传感器当前状态以及车辆电池状态的信息。 ISD5116ED语音录音和回放芯片使用I接口上给出的命令进行控制2C、要对其进行编程，需要制作一个COM-I适配器2C，其示意图如图所示。 18，并将位于应用程序“ISD2”文件夹中的i2c_rs232.hex文件中的代码加载到其中的DD5116微控制器的内存中。 这个微控制器配备了一个硬件控制器 I2C.它将计算机COM端口到XS1连接器的信息转换为该接口的信号，并将其传输到安装在信标中的ISD5116ED芯片。 如图所示。 18、还必须连接电脑音频卡的线路输出，并在其上连接一个控制UMZCH，可以作为有源电脑音频音箱使用。 在对 DD3 芯片进行编程时，应将信标微控制器 (DD1) 从面板上拆下。
为了录制到微电路中，需要使用麦克风和计算机声卡来准备包含计算机可访问的任何格式的必要短语的声音文件。 使用Sound Forge 9.0程序很方便，它允许您更改声音片段的任何参数，合并它们，剪切掉不必要的部分。 为了减少内存使用量，您还应该删除每个短语开头和结尾的停顿。 表中列出了必须写入芯片的所有短语。 它还指示它们的大致持续时间以及它们在芯片存储器中开始的地址。 录音时，应严格遵守这些地址，因为信标微控制器的程序正是通过它们搜索必要的声音片段。 如果个别短语太长并且无法将它们放入分配的空间中，您将不得不对程序进行更改。 短语开头的地址所在的地址在同一个表中可用。 将短语写入芯片时，使用以下命令，这些命令是字节序列： EE 82 44 2F 83 00 C1 ED - 录音配置，音频信号输入 AnA IN（微电路的引脚 18），AUX OUT 输出（引脚 20）； EE 82 24 26 83 59 D1 ED - 播放配置，音频输出 AUX OUT（引脚 20）； EC 91 HH LL ED - 写命令，HH - 记录短语开头地址的高字节，LL - 其低字节； EC A9 HH LL ED——播放命令，HH——正在播放的乐句开头地址的高字节，LL——其低字节； EB - 停止录音或播放的命令（在后一种情况下，没有必要，到达乐句结尾时播放自动停止）； EF - 读取微电路状态的命令。 这些命令与 IC 用户手册中给出的命令不同，因为某些字节由适配器的微控制器使用。 例如，收到 EF 字节后，它形成并通过接口 I 传输2C real命令读取芯片的状态。 将发出命令的终端程序应配置为以 19200 波特率运行，具有 XNUMX 个数据位（无奇偶校验）和 XNUMX 个停止位。 录制按以下顺序完成： - 给出录音配置命令，之后可以使用连接到ISD5116ED芯片的AUX OUT的控制UMZCH收听计算机播放的声音文件； - 给出带有短语起始地址的记录命令，并且以最小的时间损失，开始由计算机播放所需的短语； - 短语一结束，就会发出停止录制的命令； - 发出读取 ISD5116ED 芯片状态的命令，应收到三个字节的响应。 其中第二个是高级，第三个是记录的短语之后的第一个地址的低字节，可用于写入微电路的存储单元。 该地址不得大于表中指定顺序中下一个短语的起始地址。 表
建议通过使用控制 UMZCH 收听来检查录音。 为此，您需要发送一个播放配置命令，然后发送一个带有该短语起始地址的播放命令，并在其发声后读取微电路的状态。 重复所描述的循环，所有必要的短语都被写入微电路。 摆动传感器组件 通过将示波器的输入连接到运算放大器 DA2 的输出进行调整。 微调器 R2 将此输出设置为高逻辑电平。 接下来，通过实验指定电阻滑块的位置。 当摇动传感器（PA1微安计，其箭头用一块焊料加重）时，运算放大器输出端的电平应随着箭头的摆动而变化。 最终的调整是在车辆上进行的。 通过向信标 XP5 连接器的引脚 1 施加等于最小允许电池电压（我有 11,2 V）的电压来调整电池状态控制单元。 将微控制器输入 RA18 处的微调电阻器 R1,05 设置为 2 V。 结果很容易检查。 将 XP5 连接器的引脚 1 上的电压设置为 12...13 V，然后慢慢降低电压，等待显示“电池电量低”消息的电话。 这应该在给定的最小电压下发生。 灯塔的其余组件不需要调整工作。 Sprint Layout 6.0 格式的印刷电路板文件以及操作和设置系统所需的所有程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/beacon.zip 下载。 作者：S. 波洛佐夫
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