Sistem de detectare a prezentei cu conexiune la internet
Introducere
Proiectul consta in realizare unui sistem de detectie a prezentei intr-o anumita incapere. Sistemul este gandit pentru a fi folosit in cadrul proiectului 3D UPB (spatiu virtual al Politehnicii) pentru a semnala utilizatorul cand cineva intra in spatiul lui virtual si invers cand cineva intra in birou sa poata semanala spatiului virtual pentru update.
Sistemul are doua componente
- primire semnal de pe internet (un eveniment: o persoana intra in biroul decanului in cazul spatiului virtual, sau pur si simplu o apasare de buton intr-un browser web) si scoaterea unui sunet/semnal sau afiseaza pe ecran.
- detectarea prezentei cu ajutorul unui senzor de miscare si trimiterea pe internet a unui semnal.
Descriere generală
Schema bloc de interactiune a modulelor hardware:
Descriere module si interactiunea dintre acestea:
Intregul sistem este bazat pe protocolul TCP, functionand atat ca un server, cat si ca un client.
De asemenea, prin intermediul LCD-ului si Keypad-ului se pot face configurarile initiale detaliate mai jos.
La pornire, sistemul functioneaza ca un server TCP, asteptand comenzi de la utilizator. Conectarea prin retea la sistem se face printr-un identificator unic.
Cand este detectata prezenta de catre PIR, sistemul trece in modul client si incepe sa trimita mesaje de atentionare.
Se construiesc pachete TCP (descrise mai jos) care vor contine mesajul de atentionare, precum si ora exacta la care s-a declansat (aceasta valoare este returnata de catre timekeeper). Ele sunt trimise cu ajutorul modulului Ethernet catre computerul cu adresa IP destinatie configurata initial.
Aceste pachete vor fi trimise pentru 5 minute. Dupa acest interval de timp, sistemul revine in modul Server si asteapta blocarea senzorului. Daca dupa 10 minute nu s-au primit comenzi de pe computerul destinatie sau nu s-a oprit senzorul din sistem se reia procesul de trimitere mesaje.
Altfel, sistemul ramane in modul server si asculta modulul PIR pentru detectarea unei alte prezente.
Microcontroller (ATMega16)
Reprezinta piesa centrala a sistemului avand rol de gestiune a celorlalte componente si prin acesta se vor primi/trimite comenzi catre celelalte module.
Modul Ethernet (WIZ810MJ)
Asigura comunicatia cu Internetul, in cazul nostru comunicatia cu computerul prin care se supravegheaza locuinta. Acesta are implementata stiva TCP/IP si permite o programare usoara datorita suportului pentru socketi.
In cazul in care nu se va putea procura acest modul (nu exista in tara) vom folosi modulul ENC28J60.
Senzor PIR
Acesta este folosit pentru a detecta o miscare si se bazeaza pe caldura emanata de corpul uman.
Timekeeper
Este folosit pentru a cunoaste ora la care s-a detectat miscare in mediul supravegheat.
Configurarea acestuia (ora si data) se realizeaza la pornirea sistemului.
LCD & Tastatura
Prin intermediul interfetei LCD si a tastaturii se fac configurarile initiale:
- Introducere identificator
- Introducere ora si data curente
- Afisare prezenta pe internet
- Configurare IP: adresa IP, masca de retea, default gateway,adresa MAC si adresa IP destinatie (adresa la care se trimit semnalele de idicare a prezentei)
Hardware Design
Lista de piese:
- Modul Ethernet: WIZ810MJ (in cazul imposibilitatii procurarii acestei piese se va folosi ENC28J60)
- Microcontroller: ATmega16
- Senzor PIR
- Timekeeper: DS1302
- Oscilator 7.3728MHz
- Oscilator pentru timekeeper 32.768kHz
- LCD 2×16
- Tastatura 16 keys
Schema electrica:
Simulare Proteus:
Datorita complexitatii realizarii unei simulari a sistemului (necesitatea folosirii mai multor masini virtuale) si a lipsei tuturor pieselor componente in librariile Proteus, simularea nu a putut fi realizata.
Software Design
- Limbaj de programare: C
Comunicarea intre sistem si computerul care gestioneaza sistemul prin retea se face prin pachete TCP cu urmatoarea structura:
Dupa cum s-a precizat anterior, sistemul va avea doua moduri de functionare:
- Modul Server
In acest mod utilizatorul se poate conecta la sistem in urma introducerii unei UID. Se poate seta IP-ul utilizatorului, acest feature fiind necesar pentru cazul in care utilizatorul isi schimba locatia. Tot in acest mod, utilizatorul poate dezactiva senzorul si se pot primi pesaje de atentionare de pe internet.
- Modul Client
Trecerea in acest mod se face la detectarea unei miscari in mediul supravegheat. Sistemul se conecteaza la adresa IP setata initial si trimite mesaje TCP de instiintare.
Pe sistemul remote, utilizatorul poate vizualiza si trimite pachete TCP sistemului prin intermediul unui soft de monitorizare trafic in retea: Hercules, Ethereal, Wireshark.
Vom folosi Hercules deoarece poate functiona atat ca server cat si ca un client TCP si este facil de utilizat.
In limita timpului disponibil, vom realiza un soft care in momentul primirii unei anumit pachet TCP pe sistemul remote, va trimite un email de avertizare utilizatorului. Acest lucru poate fi util in momentul in care nu exista un supraveghetor permanent.
Se vor implementa functii pentru:
- comunicarea TCP
- formare pachete TCP cu mesaje predefinite folosite in comandarea sistemului de la distanta si trimiterea mesajelor de instiintare
- primirea de pachete TCP si decapsularea lor in vederea afisarii pe LCD a instiintarilor provenite de pe internet
- lucrul cu interfata SPI
- comunicarea cu dispozitivul LCD
- preluarea datelor de la Keypad
Rezultate Obţinute
IMAGINI proiect:
Din pacate, proiectul nu a fost realizat in totalitate. Dificultati intalnite:
- timp foarte scurt 1 saptamana si nu am reusit sa gasesc/comand toate componentele
- pentru internet nu am gasit modulul Wiznet si a trebuit sa fac tot circuit folosind controlerul alternativ mentionat (ENC) la care nu am gasit Quartz de 25Mghz.
- piesele necesare proiectului au fost greu de procurat si unele nu le-am gasit in timp util (timekeeper, modulul Wiznet, DS 1302, Quartz 25Mghz)
- nu am reusit sa gasim PIR cu output TTL decat la comanda
- singurul timekeeper gasit a fost in varianta SMD ( greu de lipit :p ; a trebuit sa imprimam un circuit special pentru acesta )
Concluzii
Timpul a fost foarte scurt pentru implementare, dar a fost o experienta placuta pe care sigur o voi continua.
Imbunatatiri ulterioare ale proiectului:
- continuarea si terminarea proiectului astfel incat sa poata fi folosit in aplicatia 3D UPB (eventual pentru proiectul de licenta)
CONTACT:
- alexgr.ro@gmail.com
Bibliografie/Resurse
