דרכים שילוטמואר אלקטרוני

מרחוק הנשלטמגיש: איזיק עמוס

בהנחיית מנחה המכללה: מר פיני זורע

03/11/2016תאריך:

ואלקטרוניקה חשמל להנדסת המחלקה

2

מוטיבציה? חכמה דרכים שילוט במערכת הצורך מהו

התנועה וגודש הדרכים תאונות להפחתת אפשרי פתרון מתן. חכמה שילוט מערכת בדמות בכבישים

– מצב זיהוי בעת הדרכים שילוט גביי על המותקנות מצלמות זוגהנחיות וישלחו הנהגים ציבור עם לתקשר ההצלה כוחות יוכלו חירום

. אמת בזמן מתאימות התנהלות , הוא תפקידה וחכמה אינטליגנטית תחבורה תשתית מהווה המערכת

מוקדמת אינפורמציה בקבלת מחוסר פוטנציאליות סכנות למנוע. חיים – מצילת המהווה מהשטח

3

) המערכת ) יכולות פונקציונלי מפרט?מהי מערכת שילוט דרכים חכמה

.מערך התצוגה אשר מהווה דגם מוקטן לשילוט דרכים:מערך החיישנים ובקר לתקשורת טלפונית

חיישן טמפרטורה דיגיטלי - מדידה רגעית של הטמפרטורה הסביבתיתהנוכחית.

חיישן לחות דיגיטלי - מדידה רגעית של רמת הלחות-היחסית הסביבתיתהנוכחית.

.שעון זמן אמת - מספק שעה מדויקת, תאריך ויום נוכחיים תקשורת טלפונית - תקשורתGSM מקנה גישה לשליחת התראות טקסט ,

והצגת תוכנם על גביי התצוגה.2 מצלמות )דמה( – צפונית ודרומית, תפקידם לספק מידע ויזואלי למרכז

הבקרה ולאפשר אבחון מוקדם של אירוע חירום.

4

מלבנים תרשים

Dot Matrix Led Display

ULN2803

Shift registers

Temperature Sensor

Humidity Sensor

RTC

GSM

Android App

Servo Motor

5

המערכת תצוגת מכלול , באופן מציגה הדרכים לשילוט מוקטן דגם מהווה המערכת תצוגת

, ומבקר השונים מהחיישנים מתקבל המידע המוגדר המידע את ויזואלי.GSMה- חריג מאורע הזזה - 74HC595בעת אוגר

במערך לשלוט תפקידו', 1או' '0הביטים, '

, עמודה בכל הנקלטים " אנודת י ע המיוצגת

לאפשר, כלומר הלדלפי עמודה ולבטל

הצורך.

MMR60A8 - תצוגתהמערכת

- מ המורכבת 64תצוגהשל במבנה : 88לדים

8 - ו . 8שורות עמודות R הן

- ו . Cהשורות העמודות הן - יש לד נורת להדליק בכדי

- '1לתת ' ו' שלה ' 0באנודה. שלה בקתודה

ULN2803 - זרם דוחף - לד נוריות הפעלת לשם

עשרות בכדי , mAנדרשיםחיבורם את לאפשר

, - זרם בדוחף השתמשתילניקוז לשמש תפקידו

(Drain )עד של זרם0.5[A ) שורה[ ) פורט בכל

. הלדים ממערך

6

המערכת תצוגת מכלול להדלקת (, 2השיטה ( , רצויים- לא נוספים ללדים המשותפים בלבד לדים

של " התיאוריה על הראייה מבוססת לעינינו", התמדת הנראה חפץ כלומרלמשך בעינינו .1/16יישאר שניה

השיטה למימוש אלגוריתםבמטריצה:

.1- לד יתר 1הדלקת כל וכיבויהלדים.

הקיימים 2. הלדים כל כיבויבמטריצה.

.3- לד יתר 10הדלקת כל וכיבויהלדים.

הקיימים 4. הלדים כל כיבויבמטריצה.

7

המערכת מצלמות מכלול בעזרת הסרוו מנועי זוג פונקציונליות את זה בפרויקט מימשתי

. המנוע ציר נמצא שבה לזווית ההתנגדות בין המקשר פוטנציומטר - בשני הבקרה מצלמת נמצאת שבו המיקום על שליטה מתאפשרת

:) המשתמש ) בחירת לפי , ידניתאופנים הפוטנציומטר – סיבוב.אלחוטית למערכת – הייעודית האפליקציה באמצעות שליטה סרוו במנוע השליטה אופן

ידי על בצעתי הסרוו במנועי השליטה את, שליחת דיגיטלי , אות כאשר- מרובע אורך גל

אליה הגל הזווית את שקובע זה הוא האות של. המנוע ינוע

8

המערכת חיישני מכלול נתון רגע בכל מידע לאסוף הינו החיישנים מערך של תפקידם

. התצוגה מערך אל אותו ולשלוח הנהגים מסביבת DS1820 -חיישן

טמפרטורה קריאות מספק

דיוק ברמת טמפרטורההמציינות- 9של סיביות

הטמפרטורה את. במכשיר הנקלטת

הטמפרטורה מדידותנעשות זה ברכיב

: של בטווחים

HIH 4030 - לחות חיישן הנהגים לציבור מספק

בנוגע מדויק מידע - היחסית הלחות לרמת

המים) אדי ריכוזהקיימת( שבאוויר

רגע בכל בסביבתםנתון.

DS1307 RTC -אמת זמן שעון

אנו מהרכיבנתוני מקבלים

המורכבים- אמת זמןתאריך. 1מ:

) , יום) שעה. 2חודש ) , דקה) יום. 3שעה

בשבוע.

9

GSMתקשורת סלולרית - - ה ערכת פונקציונליות את המעבד, GSM Shield תכננתי על המבוססת

"SIM900- ה", ערכת את לקשר - Arduino Mega 2560בכדי ה רשת GSMעםהסלולרית.

SIM900 מודל : GSMהוא - בתדרים הפועל תדרים מרובע850/900/1800/1900MHz.

- ה -GPRSמודול בקר המיקרו עם באמצעות Arduino mega 2560מחובר- Txהדקים - Rxו ה ערכת , Arduinoשל וכן, נתונים וקבלת שליחת לקיום

משותפת – .GNDאדמה הערכות, בין תיאום לשם

10

ייעודית אנדרואיד אפליקצייתלמערכת

אפליקציית לשליחת Android תכננתי מאובטחת כניסה המאפשרת ייעודית. התצוגה אל מסרים

הפתיחה מסךהמתנה–

שם להזנתמשתמש וסיסמא.

ההודעה ושליחת כתיבת מסךלתצוגה.

מיקום בקרת למסך מעברהמצלמות.

מיקום בקרת מסךקביעת – המצלמות

המצלמות תצפית מיקום. רצויה לעמדה

1. 2. 3.

11

חשמלית סכמה

12

זרימה תרשים

13

בדרישות עמידהמספר דרישה בהצעת פרויקט ביצוע בפרויקט

1. מערך תצוגה אשר יאפשר הצגת כל טקסט ומספרים שישלחו אליו .Arduino להצגה באמצעות בקר ה-

בוצע

2. המאפשרת שליחת הודעה לתצוגה באמצעות אפליקציה GSM תקשורתייעודית.

בוצע

3. המאפשרים סיבוב והדמיית סריקה של זוג Servoזוג מנועי

מצלמות-דמה, מעלות – עם כיוון השעון ונגדו.360למנועים תהינה יכולת סיבוב של

בוצע

4. חיישן טמפרטורה למדידת טמפרטורה סביבתית והחזרת ערך דיגיטאלי. בוצע5. חיישן לחות למדידת לחות סביבתית והחזרת ערך דיגיטאלי. בוצע6. מערכת שעון זמן-אמת לקבלת נתוני זמן, בכל זמן-אמת נתון. בוצע7. אפליקציה ייעודית לשליחת הודעות טקסט אל שילוט הדרכים. בוצע

8. שליטה אלחוטית במנועי הסרוו תוך קבלת פקודות מהאפליקציה הייעודית. בוצע

14

תודה על!ההקשבה

15

המערכת תצוגת מכלולDot Matrix Led Display

תכנון שיקולי: לדים להדלקת דוגמא

את, להדליק בכדי - 3למשל ה בשורה השמאליים להדק ) 4הלדים של 12המתחברתלשלוח( יש התצוגה : הנתון את - 11101111לשורות ) יש ) לעמודות ו למעלה מלמטה

(11100000לשלוח: לימין ) משמאל .

: הלדים על להגנה העבודה נגד חישובשבין מתח הולכה בזמן נופל מהלדים אחת כל ועל נגדי 2.5עד 2היות לחבר יש וולט

או ) בשורות עבודה , ) בסדר( ) נגד יישרפו לא בקר המיקרו הדקי או שהלדים כדי בעמודותמתאים אוהם מאות של .גודל

של בנגד 100בחרתי [Ω] - כ יהיה לד כל דרך המקסימלי שהזרם 27כך [mA] -פי עלהבא : החישוב

16

החומרה חיבוריהדקי את מהדקים Arduino Mega 2560 תכננתי מחוברים שהם 22-29כך

- מסוג הזרם דוחף רכיב כניסות אל . ULN2803 בהתאמה , עבור הקתודות הדקי אל בהתאמה נשלחים הזרם דוחף של מוצאיו

הלדים, במטריצת המשותפות .השורותה 2-4הדקים מבקר המגיעים - Arduino - מסוג הזזה לאוגר מתחברים

74HC595 , כל של העמודות עבור האנודות במערך לשליטה המשמשבנפרד לדים .מטריצת

' , הנכנס שהנתון כך ביניהם משורשרים ההזזה 8*7', ]1או' '0אוגרי [Bits כ" - 56בסה [Bits] ,

, - מערך לסוף עד העוקב ההזזה לאוגר ההזזה- 7נדחף אוגרי .

המערכת תצוגת מכלולDot Matrix Led Display

17

המערכת תצוגת מכלולULN2803 זרם - דוחף

תכנון שיקולי הדקי את דיגטליים Arduino Mega 2560תכננתי מהדקים מחוברים שהם דוחף 22-29כך רכיב כניסות אל

מסוג הקתודות, ULN2803 הזרם הדקי אל בהתאמה נשלחים כשמוצאיו כלל )C( בהתאמה בין המשותפות שורות כלומרהלדים .מטריצות

בין מחובר , 'Vccהעומס נמוך מתח נחבר הרכיב בכניסת כאשר הרכיב מוצא , 0לבין יכנסו' הטרנזיסטורים לוגיבכניסה ' גבוה מתח יהיה וכאשר זרם יזרום לא בעומס ואז , 1לקטעון , יפעל' והעומס להולכה יכנס הדרליגנטון לוגי

וכמהפך כלומר כדוחף משמש . הרכיבהמוכלל - ULN 2803 המעגל - קצה רכיבי שמונה להפעיל באמצעותם שאפשר זרם דוחפי שמונה המכיל רכיב .הוא

: ב - מתאפיין דרלינגטון חיבורנמוכים - הפעלה זרמי שפירושה גבוהה מבוא .התנגדות

לעומס - הספק של יעילה העברה המבטיחה מאוד נמוכה מוצא .התנגדותמאוד גבוה זרם .הגבר

18

המערכת תצוגת מכלול74HC595 הזזה - אוגר

תכנון שיקולי( שעון דופק לאותו מחוברים הדלגלגים הזמן(, SH_CP & ST_CPכל את קובע השעון דופק

. ההזזה שבאוגר הבינריים הנתונים של אחת הזזה לביצוע

19

- , מקבילי- פלט טורי (Serial-in, parallel-out SIPO)קלט . נכנסים הנתונים למקבילי טורי ממצב המרה המאפשרת זו בתצורה התצוגה מעגל מימוש את תכננתי ,) ( ,) דרגה ) ימינה ומוזזת הקלט הנתונים במבוא מיוצגת הנתונים מחרוזת סדרתית טורית בצורה בקלט

גבוה למצב עובר השעון שמבוא פעם בכל .אחת

המערכת תצוגת מכלול74HC595 הזזה - אוגר

20

המערכת חיישני מכלול DS1820 - דיגיטלי טמפרטורה חיישן

תכנון שיקולי -סכמת חיבור חיישן הטמפרטורה לערכת ה Arduino

21

המערכת חיישני מכלולHIH-4030 - לחות חיישן

[ מעלות האוויר טמפרטורתצלזיוס[

ברוויה המים אדי כמות

] " ' אוויר] ג לק מים גר50 88.1

40 49.830 27.320 14.810 7.8

0 3.9

ברוויה מקורבים ערכיםשונות : בטמפרטורות

הלחות ערך חישובהיחסית :

-סכמת חיבור חיישן הלחות לערכת ה Arduino:

תכנון שיקולי

22

המערכת חיישני מכלול DS1307 RTC - אמת זמן שעון

נשמרים בהם בזיכרון הכתובות מיפוי את מציגה הבאה הטבלה - אמת בזמן :הנתונים

תכנון שיקולי

23

המערכת חיישני מכלול DS1307 RTC - אמת זמן שעון

-סכמת חיבור מודל הRTC -לערכת ה Arduino:

24

תקשורת פרוטוקול( Inter-Integrated Circuit )

-סכמת דוגמא ל Master רכיבי 3בודד )ארדואינו( המבקר על-Slave:

: תקשורת לקיום זמנים דיאגרמת

25

סלולרית תקשורתGSM Shield

- ה- ברכיב שולט בקר -,GPRS המיקרו ה פקודות משפחת ATבאמצעותשידור קצב עם טורית ), bps ]19,200תקשורת בין[) יצרן הגדרת

- ה- למודל בקר . GPRSהמיקרו פקודותAT והודעותSMS פונקציות באמצעות מהמודל מתקבלות

ספריית ידי על הניתנות טורית . Arduinoתקשורת : - הם בפרויקט שבשימוש הטורית התקשורת פונקציות

Serial. Begin;)( . נתון - שידור קצב עם הטורית היציאה את לאתחל מסייעתSerial. Available;)( . הטורית - בכניסה זמינים נתונים יש האם בדיקה

Serial. Read- ;)( . המשומשת הטורית מהיציאה הנתונים קריאת

תכנון שיקולי