T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAPI ALARM SİSTEMİ. BĠTĠRME ÇALIġMASI.

Transkript

1 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAPI ALARM SİSTEMİ BĠTĠRME ÇALIġMASI Hazırlayanlar: MURAT YILMAZ ġahġn MĠRAN GÜLALDI Tez Danışmanı: Prof.Dr.Adem Sefa AKPINAR MAYIS 2013 TRABZON

2 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAPI ALARM SİSTEMİ BĠTĠRME ÇALIġMASI Hazırlayanlar: MURAT YILMAZ ġahġn MĠRAN GÜLALDI Tez Danışmanı: Prof.Dr.Adem Sefa AKPINAR MAYIS 2013 TRABZON

3 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU ġahin Miran GÜLALDI ve Murat YILMAZ tarafından Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR yönetiminde hazırlanan Kapı Alarm Sistemi baģlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiģ, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiģtir. DanıĢman Jüri Üyesi 1 Jüri Üyesi 2 : Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ : Doç. Dr. Halil Ġbrahim OKUMUġ

4 ÖNSÖZ Projemizde PIC16F84A kontrolünde röle sürme devresi ve ara yüz devresi ile kapı alarm sistemi gerçekleģtirilmiģtir. TasarlanmıĢ olan projenin esas amacı, iki temel ihtiyacı bir bütün halinde tüketicilere sunmaktır. Öncelikle projemizde bizden yardımlarını hiç esirgemeyen, zamanıyla, fikirleriyle, tavsiyeleriyle bize destek veren saygıdeğer Öğr. Gör. Oğuzhan ÇAKIR' a ve saygıdeğer Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR a teģekkür ederiz. Son olarak bizleri bugünlere kadar getiren, her türlü maddi manevi desteği bizlere sağlayan ve bugünleri görmemizdeki en büyük destekçimiz olan ailelerimize sonsuz teģekkürlerimizi iletiyoruz. ġahin Miran GÜLALDI Murat YILMAZ Trabzon,2013

5 İÇİNDEKİLER Lisans Bitirme Projesi Onay Formu iii Önsöz v Ġçindekiler vii Özet ix Semboller Ve Kısaltmalar xi 1. GĠRĠġ Hırsız Alarm sistemi ProjeninAmacı SisteminKurulumu SisteminTemelÇalıĢması ÇalıĢmaTakvimi 4 2. TEORĠK ALT YAPI MikroiĢlemciler Mikrodenetleyiciler MikroiĢlemciler ile Mikrodenetleyiciler Arasındaki Farklar PIC PIC16F84A Mikrodenetleyicisi PIC16F84 Mikrodenetleyici BacaklarınınGörevi Projedeki PIC16F84 Mikrodenetleyicisini Programlama TASARIM Kullanılan Malzemeler Direnç Kondansatör KutupsuzKondansatör KutupluKondansatör Röle Transistör 18

6 GerilimRegülatörü DENEYSEL ÇALIġMALAR ElektrikselKısım PIC ilerölesürmedevresi AraYüzDevresi (Ana kart) MekanikKısım DevreninÇalıĢması SONUÇLAR YORUMLAR VE DEĞERLENDĠRME 28 KAYNAKLAR STANDARTLAR ve KISITLAR FORMU ÖZGEÇMĠġ 31

7 ÖZET Bu proje PIC kontrolünde çalıģan kapı alarm sistemidir. Projemizin isminden de anlaģılacağı gibi esas amacı, kapının herhangi bir durumda açılmasını telefon yoluyla bildiren bir kapı alarm sistemidir. Sistemim çalıģması, kapının açılmasıyla baģlayıp ilgili elemanlar ile PIC e iletilir ve sistem devreye girer. ProgramlamıĢ olduğumuz PIC16F84 hafızasında yer alan numarayı aratmak için etkinleģir ve ilgili bileģenler ile telefon hattına bağlanan sistem kullanıcı ile iletiģimi sağlar. Böylelikle kapının açılması kiģiye iletilmiģ olur. Bu proje günlük hayatımızda ev telefon hattının olduğu her yerde kullanılabilmektedir. Bu da aslında projenin hemen hemen her yerde kullanılabileceği anlamına gelmektedir. Anahtar Kelime: PIC16F84

8 SEMBOLLER VE KISALTMALAR V : Volt I : Amper R : Direnç C : Kapasite Q : Kondansatör Yükü GND : Ground, Toprak DC : DirectCurrent, Doğru Gerilim K : Kiloohm nf : Nano Farad µf : Mikro Farad mf : Mili Farad RAM : Random Access Memory ROM : ReadOnly Memory EEPROM : ElectronicallyErasableProgrammable Read Only Memory I/O : Input / Output (GiriĢ/ ÇıkıĢ) Hz : Herz KHz : KiloHerz MHz : Mega Herz

9 1.GİRİŞ Bilindiği üzere, son zamanlarda günün Ģartlarına bağlı olarak (psikolojik, sebepler, ekonomik sebepler v.b) artıģ veya azalıģ gösteren illegal davranıģlar doğmaktadır. Bu davranıģları önlemek için ülkelerce tedbirler alınmaktadır. Cezalar belki bazen yeteri kadar caydırıcı olamamaktadır. Ülkemizde son zamanlarda illegal ve istenilmeyen davranıģlar sıklık göstermektedir. Bunlardan en yaygın olanı Ģüphesiz ki hırsızlık ve soygun olaylarıdır. Gasp, kapkaç ve cinayet azalırken hırsızlık her geçen gün artmaktadır. Bu tür tatsız olayları ne kadar istemesek de, önüne geçmekte zorlanıyoruz. Bu noktada anlaģılacağı üzere ülkelerce alınan tedbirler yeterli olmadığı, verilen cezalar yeteri kadar caydırıcı olmadığı için kiģilerin kendilerine de iģ düģmektedir. Günümüzde soygun ve hırsızlık olaylarını engelleyici ve caydırıcı özelliği en yüksek olan sistemler Ģüphesiz ki teknolojiden geçmektedir. Ve bu tür sistemlere, yani güvenliği sağlamak için teknoloji den faydalanıp tasarlanmıģ olan elemanların bütününe elektronik güvenlik sistemleri denmektedir. Modern bir güvenlik sistemi yapısal olarak algılama değerlendirme ve tepki vermek için tasarlanır. Bunlardan biraz örnek verecek olursak, su baskını alarm sistemi, gaz kaçağı alarm sistemi, yangın alarm sistemi, güvenlik kamera sistemi, hırsız alarm sistemi gibi örnekler verebiliriz. Bu sistemler ilk baģlarda lüks olarak görülse de Ģuan Ģirketlerde, ofislerde, bürolarda, mağazalarda, fabrikalarda, bankalarda ve birçok yerlerde olmazsa olmaz durumundadır. Bu sistemler üzerine birçok Ģirketler kurulmuģ ve aynı Ģekilde de birçok Ģirket ve kurum bu sistemlerle faaliyetini sürdürebilmektedir. Bu sistemler sayesinde birçok doğal olmayan; afet ve illegal durumların, önüne geçilebilmektedir. Gün geçtikçe hızla büyüyen bu teknoloji ve sistemlere karģın hiç bir zaman yüzde yüzlük bir önlem sağlanamayacaktır. Biz bu elektronik güvenlik sistemlerinden bir tanesi olan hırsız alarm sistemine değineceğiz. 1

10 1.1. Hırsız Alarm Sistemi Hırsız alarm sistemi denilen sistem, adından da anlaģılacağı üzere hırsızlara karģı, soygunculara karģı istenilen haneyi koruma amacı güden bir sistemdir. Günümüzde arabalarda, kasalarda, iģ yerlerinde, ve az sayıda da olsa evlerde bulunmaktadır. Yani kısacası hırsızlığın olduğu her yerde. Kullanımı günden güne artıģ göstermektedir. Kapı veya pencere açıldığında ses çıkartan, arabanın kapısı zorlandığında alarmı çalan sistemden tutun koca bir villanın herhangi bir kapı veya penceresinin açıldığında polise haber veren bir sisteme kadar hepsine hırsız alarm sistemi diyebiliriz. Birçok çeģit firma, marka ve özellikte hırsız alarm sistemleri mevcuttur. Bu hırsız alarm sisteminin özelliklerine göre tercihini kullanıcılar yapmalıdır. Günümüzde artık bir temel ihtiyaç olduğunu bilmenizin ve tavsiye ettiğimizin altını çizmekte fayda var Projenin Amacı Elektronik güvenlik sistemlerinin çok fonksiyonlu, güvenilir ve önleyici olduğunu söyledik. Çoğu istenmeyen durumu önlediğini, çoğu olaydan bizi haberdar ettiğine değindik. Bunun sonucunda akıllara bazı sorular gelmektedir. Madem böyle bir sistem var, madem teknoloji her geçen gün geliģmekte, neden hırsızlık artmaktadır? Ġstanbul'da her saat de 10 ev soyulduğunu göz önüne alırsak aslında elektronik güvenlik sistemlerinin evlerde yaygın olarak kullanılmadığı anlaģılır. Bunun en büyük sebebi kiģilerin bu tür güvenlik sistemlerini kullanmak için yüklü miktarda para gerektiğini düģünmesidir. ĠĢte tam burada bizim tasarlamıģ olduğumuz proje devreye giriyor. Çünkü projenin en önemli amacı; proje öyle bir proje olsun ki her yerde rahatlıkla kullanılsın, bir kereye mahsus ödeme yapılsın ve bu ödeme kiģileri zor duruma düģürmesin. Projenin en büyük özelliği ise ev telefonu ve kapı alarm sistemini aynı paket halinde sunabilecek olmasıdır. Buda tüketicilerin ev telefonu alırken üzerine cüzi bir miktar daha ödeyip 2 sini paket halinde alması anlamına gelecektir. Böylece ev telefonunun kullanıldığı yerlerde güvenlik de sağlanmıģ olacaktır ve maddi yüzden günümüzdeki alarm sistemlerini tercih etmeyenlerin hırsızlardan korunmak için baģka bir çaresi olacaktır. 2

11 1.3. Sistemin Kurulumu Tasarladığımız bu sistem kurulduğu kapı, pencere, kasa vb. yerlerde kullanılabilir ve bu kullanılan yerlerin açılmasıyla tüketiciye haber verir. Böylelikle tüketici bu durumdan haberdar olduğu için komģularıyla veya polisle irtibat kurabilir. Kapıya yerleģtirilen anahtar sayesinde kapının açılması sisteme iletilip, PIC' in yazılımında belirlenmiģ cep veya ev telefonu numarası aranarak iletiģim sağlanır Sistemin Temel Çalışması Bu projemizi gerçekleģtirirken iki tane ana devre kullanılmıģtır. Birinci devremiz PIC kontrolünde aranacak olan numaranın röleler sayesinde tuģlanmasına sağlayan devredir. Ġkinci devremizde ara yüz devresidir. Yani röle sürme devresi ile telefon hattı arasındaki geçiģi temsil etmektedir. Böylelikle PIC bu ara yüz sayesinde cep veya ev telefonuyla iletiģimi sağlayabilmektedir. ġekil 1 de projenin çalıģma diyagramı basitçe belirtilmiģtir. ġekil 1. Projenin AkıĢ Diyagramı 3

12 1.5. Çalışma Takvimi Projenin Belirlenmesi KASIM OCAK ŞUBAT MART NİSAN MAYIS (10-12) X (15-30) (15-28) Proje X X X Araştırması Yazılımsal Uğraşlar X X Malzeme Alımı Genel X X Tasarım (1-15) (15-31) (1-15) (1-30) (1-15) (1-30) Elektriksel Tasarım X X X Mekanik Tasarım Projenin Testi X X Tezin X X X X X Hazırlanması X X 4

13 2. TEORİK ALTYAPI 2.1. Mikroişlemciler CPU'nun 32 den 4 bite düģürülmesi ile devre transistörlerinin sadece bir parçaya sığdırılabilmesi bilgisayar dünyası için çok büyük önem arz etmektedir li yılların baģlarında ortaya çıkan ve hızlı bir Ģekilde geliģen mikroiģlemci teknolojisi, mikrobilgisayar kavramının da doğmasını sağlamıģtır. MikroiĢlemciler sistem bünyesinde CPU bakımından devrim niteliğinde bir geliģme olmuģtur, aynı zamanda üretim maliyetlerinin düģürülmesi bakımından da önem taģır. Fiyat açısından büyük bir düģüģü sağlayan mikroiģlemci teknolojisi, ilerideki, hızla dünya geneline yayılacak olan ev tipi bilgisayarların da temelini atmıģtır lerin sonlarına doğru tüm devrelerin geliģtirilmesi ile devre sistemleri büyük oranda değiģmiģ ve ana iģlemci birimi üretiminde mikroiģlemci kullanımı dünya genelinde yayılan bir uygulama haline gelmiģtir. ġimdi ise en karmaģık ve yoğun kullanılan bilgisayarda kiģinin yanına alabileceği küçük bilgisayarlara kadar neredeyse tüm sistemlerde mikroiģlemcilere rastlanır. MikroiĢlemci kullanılan ana iģlem birimlerinin performansı da yıllar içinde sürekli olarak artmıģ ve böylece bilgisayarlar içinde bu teknoloji bir temel haline gelmiģtir. ĠĢlemci (CPU) hafıza (RAM/ROM) ve giriģ-çıkıģ (I/O portları) birimlerinin aynı entegre içerisine yerleģtirilmesiyle gerçeklenmiģ yapıdır. Bunlara özel amaçlı bir bilgisayarda diyebiliriz. Özel amaçlı bilgisayar derken yani bilgisayar programlarının yapmak istediği iģlevleri yerine getirir. Bilgisayarlarda bildiğimiz resimlere, harflere, sayılara rastlanmaz. Bilgisayarlarda geçerli olanlar sadece 1 ve 0 rakamlarıdır. Bildiğimiz, gördüğümüz tüm olaylar bilgisayar dünyasında 1 ve 0'larin kombinasyonları ile karģımıza çıkar. Son derece basit gözüken fakat bir o kadar da güçlü bir yapıdır. MikroiĢlemciler bu 1 ve 0'ları belli gruplar halinde değerlendirir. 0 ve 1'lerin her birine 1 bit denir. Bir iģlemci bilgileri sekiz bitlik gruplar halinde alıp iģlerse 8 bitlik bir mikroiģlemci olarak sınıflandırılır. 16 bitlik ve 32 bitlik iģlemcilerde mevcuttur. MikroiĢlemciler, baģka devrelerle bağlantı kurmak için belli sayıda bağlantıları vardır. Bu bağlantılara, mikroiģlemcilerin iki yanından sarktıkları ve bacağa benzedikleri için bacak denilir. Örnek vermek gerekirse 8088'in veri alıp vermek için kullandığı 8 bacağı vardır[1]. 5

14 MikroiĢlemciler, bilgileri bilgisayarın belleğinden alıp iģler ve bu bilgileri tekrar belleğe kaydeder. Bellektekibu bilgiler 8 bitlik gruplar Ģeklinde bulunmaktadır. Her sekiz bitlik gruba 1 byte denmektedir, 1024byte 1 KB ve 1024 KB da 1 MB eder. Bellekte bu sekiz bitlik gruplardan milyonlarca bulunabilir. MikroiĢlemci ya da baģka bir devre belleğe ulaģırken hep bu adres yolunu kullanır. Bacakların sayısını ne kadar çoksa mikroiģlemcinino kadar çok miktarda belleği adresleyebileceği, yani kullanabileceğini gösterir. MikroiĢlemciler iģlemleri belli basamaklarda yapar. ĠĢlemlerin kaç adım sayısıyla yapılacağı bellidir. Örnek verecek olursak; iki sayıyı toplamak üç, çarpmak otuz adım büyüklüğündedir. Bu adımlara çevrim (cycle) denir. Bir saniyede gerçekleģen çevrimlerin sayısı mikroiģlemcinin hızını belirler. Örneğin, 10 MHz de çalıģan bir mikroiģlemci saniyede 10 milyon çevrim gerçekleģtirmektedir. Bu da, örneğin, toplamaya ya da çarpmaya karģılık gelir. Tabii mikroiģlemcinin hızı 100 MHz e çıkarsa çevrim sayısı on kat artacak ve sonuçta yerine toplama ile çarpma yerine çarpma iģlemigerçekleģecektir. Böylece bir mikroiģlemcinin hız birimi olan MHz teriminin ne anlama geldiği anlaģılmıģ olundu [1] Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyicilerin yapısından bahsedicek olursak temel olarak 4 e ayırabiliriz. Bunlar; 1. MikroiĢlemci(CPU) 2. Bellek 3. GiriĢ/çıkıĢ birimi 4. Saat darbe üretici Mikrodenetleyici; bir mikroiģlemcininhafıza ve giriģ - çıkıģlar, kristal osilatör, zamanlayıcılar (timers), seri ve analog giriģ çıkıģlar, programlanabilir hafıza gibi bileģenlerle tek bir tümleģik devre üzerinde üretilmiģ halidir. Bir mikrodenetleyicinin iģleyiģi; çevresel ünitelerden aldığı iģaretler I/0 giriģ -çıkıģ ünitesine, buradan CPU' ya (mikroiģlemciye) en son olarak mikroiģlemciden de RAM' e (Belleğe) aktarılır [2]. Bir mikrodenetleyici, komple bir bilgisayarın tek bir entegre devre üzerinde üretilmiģ halidir. Kısıtlı miktarda olmakla birlikte yeterince hafıza birimlerine ve giriģ çıkıģ 6

15 uçlarına sahip olmaları sayesinde tek baģlarına çalıģabildikleri gibi donanımı oluģturan diğer elektronik devrelerle irtibat kurabilir, uygulamanın gerektirdiği fonksiyonları gerçekleģtirebilirler [2]. BaĢka bir deyiģle mikrodenetleyiciler tek bir silikon yonga üstünde birleģtirilmiģ bir mikroiģlemci, veri ve program belleği, lojik giriģ ve çıkıģlar, analojik giriģler ve daha fazla güç veren ve iģlev katan öteki birimleri (zamanlayıcılar, sayaçlar, kesiciler, analogtan sayısala çeviriciler), içinde bulunduran mikrobilgisayarlardır Mikroişlemciler ile Mikrodenetleyiciler arasındaki farklar MikroiĢlemciler, lojik bilgileri adres ve veri yolu ile alan, bu bilgileri bir hafızada saklanmıģ program komutlarına uygun olarak iģleyen ve elde edilen sonuçları lojik çıktıya dönüģtüren mantık devreleridir. (ram ile rom içinde değil) Mikrodenetleyici,mikroiĢlemci ve buna bağlı bütün birimlerin üzerinde bulunduğu tek yongadır. Bir mikrodenetleyici yongasında bulunan hafıza, giriģ/çıkıģ ve diğer donanım alt sistemleri bu iģlemcinin birçok uygulama içinde gömülüdür. Ayrıca bir mikroiģlemciye göre çok daha basit ve ucuzdur. MikroiĢlemci ve mikrodenetleyiciler arasındaki en belirgin fark, mikrodenetleyici program değiģikliği olmayan sabit bir programın çalıģması gereken durumlarda kullanılır. MikroiĢlemci ise kapsamlı ve daha duyarlı iģlemler yapmak için tercih edilir. Diğer bir fark ise mikrodenetleyicilerde bütün birimlerin (CPU,RAM,ROM,Portlar...) tek yonga üzerinde bulunduğu için mikroiģlemcilere göre daha az yer kaplayarak dolayısıyla daha az maliyetlerde üretilmesidir. Mikrodenetleyiciler sıradan mikroiģlemcilere nazaran aģağıda listelenen 4 temel avantajları sayesinde elektronik sanayinde günümüzde oldukça büyük bir uygulama alanına sahiptirler: Oldukça küçük boyutludurlar, Çok düģük güç tüketimine sahiptirler, DüĢük maliyetlidirler, Yüksek performansa sahiptirler. Mikrodenetleyiciler, program ve makine dilleri ile yazılan kodların uygun derleyiciler aracılığı ile mikrodenetleyicilere aktarılması ile programlanır. Programiçerisinde belirli koģullara ya da giriģ çıkıģ ( I / O ) uçlarından alınan sinyaller 7

16 neticesinde kararlar verdirilebilir. Bu elde edilen sinyallere ve verilere göre matematiksel ve mantıksal iģlemler yapılarak sonuçlar tekrar I / O uçlarından digital sinyaller halinde verilir. Mikrodenetleyiciler ve mikroiģlemciler belirlenen iģlemcinin çevirici dilini kullanarak programlanmıģlardır. Bu çevirici dillerinin en büyük dezavantajı ise farklı üreticilere ait mikrodenetliyicilerin farklı çevirici dilleri olması ve kullanıcının seçilen her yeni iģlemci için yeni bir dil öğrenmek zorunda kalmasıdır. Bizim projemizde kullanmıģ olduğumuz mikrodenetleyici PIC16F84 olup Microchip firmasına aittir. Mikrodenetleyiciler en basit elektronik saatlerden otomatik çamaģır makinelerine, robotlardan fotoğraf makinelerine, LCD monitörlerden biyomedikal cihazlara endüstriyel otomasyondan elektronik bilet uygulamalarında otomobillerde, kameralarda, fotokopi, televizyon gibi pek çok elektronik aygıtlarda kullanılmaktadır PIC PIC serisi MICROCHIP firması tarafından geliģtirilmiģ ve üretim amacı çok fonksiyonlu lojik uygulamalarının hızlı ve ucuz bir mikroiģlemci ile yazılım yoluyla iģlev görür hale gelmesidir. PIC in kelime anlamı PERIPHERAL INTERFACE CONTROLLER giriģ-çıkıģ iģlemcisidir. Ġlk olarak 1994 yılında 16 bitlik ve 32 bitlik büyük iģlemcilerin giriģ ve çıkıģlarındaki yükü azaltmak ve denetlemek amacıyla çok hızlı ve ucuz bir çözüme ihtiyaç duyulduğu için geliģtirilmiģtir.mikrodenetleyiciler, denetleyicinin kelime boyuna göre değiģik isimleralmıģtır [3]. Denetleyiciler sınıflandırılırken aģağıdaki özelliklere dikkatedilir; Kelime boyunun kaç bit olduğu Bellek tipleri GiriĢ/çıkıĢ port sayıları ÇalıĢma hızı Projemizdeki PIC denetleyicisini seçerken bu özellikleri dikkate alarak bize en uygun olan PIC16F84A denetleyicisini seçtik. 8

17 2.5. PIC16F84A Mikrodenetleyicisi PIC16F84 (veya PIC16F84A) mikrodenetleyicisinin program belleği flash teknolojisi ile üretilmiģtir. Flash memory teknolojisiyle üretilen bir belleğe yüklenen program chipe uygulanan enerji kesilse bile silinmez. Yine bu tip bir belleğe istenirse yeniden yazılabilir.özellikleri Ģu Ģekildedir [3] ; 13 adet giriģ/çıkıģ portu ÇalıĢma hızı DC-10 MHz Herbirpinden 25 ma e kadar akım verebilme 1Kx14 EEPROM Program Hafızası 64 Byte EEPROM Data Hafızası Direkt/Dolaylı Adresleyebilme 4 adet Kesme Fonksiyonu. 1 milyondan fazla yazma silme Kolay ve ucuz programlayabilme 8 bitlik data 13 adet giriģ çıkıģ portu mevcuttur. Bunlardan 5 bitlik olanınaporta,8 bitlik olanına da PortB denir. PortA nın4 numaralı piniopenkolektör olup giriģ çıkıģ yapmak için bir direnç ile +5 e çekmek gerekmektedir.diğer portlardan hiçbir ek elemana ihtiyaç duymadan giriģ/çıkıģ yapılabilir. Bu bacakların yerlerini ve isimlerini ġekil 2'deki PIC16F94A'nın bacaklarını gösteren Ģekilde daha iyi görebiliriz. 9

18 ġekil 2. PIC16F84A bacak bağlantıları PIC16F84A mikrodenetleyici Bacaklarının Görevi -Besleme; PIC mikrodenetleyicisi 5V ile beslenmektedir. Ve bu besleme Vss ve Vdd portları ile sağlanmaktadır. -Direkt GiriĢ ÇıkıĢ Bacakları; RA0 RA1 RA2 RA3 ve RB0 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 olmak üzere 12 portdan direkt olarak giriģ ve çıkıģ sağlayabiliriz.. -Sıfırlama; RA4 portu bir dirençle +Vcc ye bağlanarak bu görevi görür. -OsilatörBağlantısı; PIC'in çalıģması için bir kare dalgaya ihtiyaç vardır. Bunu kalp atıģı olarakda düģünebiliriz. Bu kalp atıģını bize osilatör sağlayacaktır. Buda bir saat darbesi gibi olmalıdır. ĠĢte PIC'in 16. ve 15. portları ( OSC1/CLKIN ve OSC2/CLKOUT) saat darbesi giriģi alınacaktır.dıģarıdan bağlanan devre elemanlarıyla bu kalp atıģı sağlanabilir. Yani kare dalga üretimi sağlanabilir. Bunların yolları aģağıdaki gibidir. Ġçosilatörü: Sadecebazı PIC lerde LP modu: DüĢükgüçkristalikullanılarak XT modu: Kristal/rezonatörkullanılarak 10

19 RC modu: Direnç/kapasitörkullanılarak HS modu: Yüksekhızlıkristal/rezonatörkullanarak Biz projemizde PIC e darbe vermek için düģük güç kristalini kullandık. Bu kristal devresi PIC e kare dalga vermek için kullanılır.osilatör kullanımında dikkat edilecek husus iģlemci frekansı ile kristal frekansının aynı olmasıdır. Eğer iģlemciden yüksek frekanslı bir kristal seçilirse iģlemci ancak kendi frekansı kadar çalıģır,yüksek frekanslı kristal iģimizeyaramaz, eğer tersini yapar da 20 mhzlik bir iģlemciye 4 mhz lik bir kristal bağlarsak iģlemcimiz 4 Mhz olarak çalıģır ki buda micro iģlemcimizin boģ yere hızını düģürür Projedeki PIC16F84A Mikrodenetleyicisini Programlama Programları bilgisayara komutlar halinde girmek için programlama dilleri kullanılır. Programlama dili, programcının bir bilgisayara ne yapmasını istediğini anlatmasının bir yoludur. Programlama dilleri, programcının bilgisayara hangi veri üzerinde iģlem yapacağını, verinin nasıl depolanıp iletileceğini, hangi koģullarda hangi iģlemlerin yapılacağını tam olarak anlatmasını sağlar.programlama için programlama dili seçmemiz gerekmektedir. PIC 16/17 mikrodenetleyicilerin programlaması için bilinmesi ve sahip olunması gereken donanımlar Ģu Ģekildedir: Bir bilgisayara sahip olmak ve temel kullanımları bilmek Bir metin editörünü kullanmasını bilmek PIC programlamak için ilgili programa sahip olmak. PIC programlayıcı donanımına sahip olmak. PIC programlayıcı yazılımına sahip olmak. PIC16F84A mikrodenetleyiciyi programlarken bir yazılım birde donanımsal araçlara ihtiyaç olduğunu biliyoruz. Donanımsal Araçlar; Programların kodlarının yazılabilmesi ve programların kullanılması için uyumlu bir bilgisayara gerek vardır. Onun haricinde birde PIC 11

20 programlayıcı gerekmektedir. Bilgisayarla iletiģimi USB yoluyla sağlayan bu cihaz birçok çeģit mikrodenetleyiciyi programlayabilmektedir. Yazılımsal Araçlar;Mikro denetleyicilerin derleyici programları bulunmaktadır. Bunlar üretildikleri firmaya ve programlara göre değiģmektedirler. C derleyici programını projemizde kullandık. Çünkü basit anlaģılır ve uygun bir dildir. Kullanımı da gayet yaygındır. Bu derleyicilerin kullanıldığı birde yazılımsal programlara ihtiyaç duyulur. Bu yazılımsal programlar ve PIC programlayıcı vasıtasıyla PIC e istenilen veriler iletilir ve PIC programlanmıģ olur. Bu programlardan örnek verecek olursak. PonyprogICProg, WinPic, Mplab bunlardan bir kaçıdır. Biz yine projemizde Mplab programını kullandık. Projemizdeki PIC için yazdığımız program C dili ile yazılmıģ olup, aģağıda görüldüğü gibidir. #include<htc.h> #include<pic.h> #include<delay.h> // Denetleyiciyi ayarla /////////////////////////////////////////////////////// CONFIG(0X3FF1); // Tanımlamalar /////////////////////////////////////////////////////////////// // Pin isimleri #define KAPI RA1 #define TEL RA0 #define NUM0 RB3 #define NUM1 RB2 #define NUM2 RB1 #define NUM3 RB0 #define NUM4 RA3 #define NUM5 RA2 #define NUM6 RB7 #define NUM7 RB6 #define NUM8 RB5 12

21 #define NUM9 RB4 // DeğiĢkenler /////////////////////////////////////////////////////////////// unsignedcharuci; // Sayaç // Fonksiyonlar /////////////////////////////////////////////////////////////// voidinit(void); // ANA PROGRAM /////////////////////////////////////////////////////////////// void main(void) { // Bekle DelayMs(100); Init(); while(1) { if (KAPI == 1) { DelayMs(50); if (KAPI == 1) { // Telefonu aç TEL = 1; DelayMs(50); // Numarayı çevir // Numara ArĢ. Gör. M. A. USTA NUM4 = 1; // 4 DelayMs(250); NUM4 = 0; 13

22 DelayMs(50); // Numara NUM3 = 1; // 3 DelayMs(250); NUM3 = 0; DelayMs(50); // Numara NUM0 = 1; // 0 DelayMs(250); NUM0 = 0; DelayMs(50); // Numara NUM6 = 1; // 6 DelayMs(250); NUM6 = 0; DelayMs(50); // Çaldır for (uci = 0; uci< 20; uci++) DelayMs(250); } } } } // Telefonu kapat TEL = 0; // BAġLANGIÇ DEĞERLERĠ /////////////////////////////////////////////////////// voidinit(void) { 14

23 // Interrupları kapat GIE = 0; // Portların verilerini belirle PORTA = 0x00; // A portunun içeriğini temizle PORTB = 0x00; // B portunun içeriğini temizle } // Portların yönlerini ayarla TRISA = 0b ; TRISB = 0b ; // BaĢlangıç değerleri KAPI = 0; // A portu çıkıģ, A1 giriģ // B portu çıkıģ 15

24 3. TASARIM 3.1. Kullanılan Malzemeler Direnç Elektrik akımına karģı gösterilen zorluğa direnç denir. Genel olarak R harfi ile gösterilir ve birimi Ω dur. En basit tabirle Gerilimin (V), akıma (I) bölünmesiyle direnç (R) değeri elde edilir. Direnç değeri, direncin formülünden de anlaģılacağı üzere malzemenin uzunluğu, kesiti ve öz iletkenliğine bağlıdır. Projede 1.1KΩ,1KΩ ve 470Ω olmak üzere üç farklı değerde direnç kullandık Kondansatör Ġkili iletken ve aralarındaki bir yalıtkandan oluģan, elektrik yükünü depo edip gerektiğinde boģaltabilen önemli bir devre elemanıdır. Ġletkenlerinin, toprağa veya birbirlerine yaklaģtırmak suretiyle kapasite değerleri de arttırılabilir. Ġletkenler arasına bağlı dielektrikkatsayısı büyük yalıtkan malzemeler kullanılarak büyük kapasite değerli kondansatörler elde edilebilinir. Bu iletkenlere armatür veya levha, yalıtkana da dielektrik denir. Bu dielektrikmalzeme katı, sıvı veya gaz olabilir. Birimi, Coulomb / Volt tur. Buna özel olarak Farad (F) adı verilir. Kapasite değeri C olan bir kondansatörün V gerilimi altındaki yükü: Q= C.V Coulomb (C) olur. Kondansatörler üretim aģamasında kutupları belirlenerek imal edilir. Bu duruma göre kondansatörler iki Ģekilde incelenir Kutupsuz kondansatör Üretim aģamasında kutuplanma gerçekleģtirilmemiģ ve dolayısıyla devreye bağlanma yönü önem teģkil etmeyen kondansatörlerdir. Birkaç piko farad'dan mikro farad değerlerine kadar değerleri mevcuttur. 16

25 Kutuplu kondansatör Bu kondansatörler imal edilirken kutuplu olarak tasarlanır. Kondansatörün bir artı ve birde eksi ucu mevcuttur. Devreye buna göre bağlaması gerekmektedir. Eğer bu bağlantı ters olursa kondansatörün patlama riski oluģur. Bu kondansatörlerin kapasiteleri birkaç piko farad'dan baģlar farad ve üzerlerine çıkabilir Röle Röle, üzerinden akım geçtiği zaman çalıģan, baģka bir elektrik devresinin açılıp kapanmasını sağlayan elektromanyetik çalıģan anahtardır. Röle palet bobin ve kontak olmak üzere üç bölümden meydana gelir. Palet ve kontak kısmının bobin ile herhangi bir elektriksel bağlantısı yoktur. Bobin kısmı rölenin giriģ kısmıdır. ġekil 3' de projede kullandığımız röleler gösterilmiģtir.devrede bu rölelerden on iki adet kullanılmıģtır. ġekil 3. Devremizdeki rölelerden bir kesit Rölenin kontakları normalde açık (NA), normalde kapalı (NK) veya kontakta değiģen cinsten olabilir. Röleler genelde düģük akımlar ile çalıģır. Üzerinde bulunan elektromanyetik bobine rölenin türüne uygun olarak bir gerilim uygulandığında bobin mıknatıs özelliği kazanır ve karģısında duran metal bir paleti kendine doğru çekerek bir veya daha fazla kontağı birbirleriyle irtibat sağlayarak bir anahtar görevi yapar. 17

26 3.1.4 Transistör Transistördevre giriģine uygulanan sinyali yükseltir ve devrede gerilim akım kazancı sağlar. Ayrıca anahtarlama olarak da kullanılabilen bir yarı iletken devre elamanıdır. Projede kullandığımız transistör, BipolarJunctionTransistör (BJT)olup,çift yüzeyli transisördür. Bir tane P iki tane N, (NPN) katmanlardan oluģmuģtur.ayrıca iki tane P, bir tane N (PNP) birleģiminden oluģan türleride mevcuttur. Transistörlerde üç kutup bulunmaktadır ve devre sembolü üzerinde okun olduğu kutup Emiter (E) orta kutup olan Beyz (B) kutbu,ve diğer kutup ise kutup ise kollektör (C) kutbu olarak adlandırılır. Emiter, beyz, ve kollektörbirbirleriyle alakalı olup, beyz akım Ģiddetine göre kollektör ve emiterakımı ayarlanır. Yapılan bu ayar akımı, kazanç faktörüne göre değiģmektedir. - Emiter, beyzve kutbu doğru yönde, beyzve kollektörkutbu ters yönde polarlanaraktransistorün çalıģtırılmasına aktif bölgede çalıģması adı verilir. - Beyzakımı olmadan, emitörve kollektör kutbundan akım geçmez,buolaya transistör kesimdedir denir. - PN jonksiyonlarının karakteristiği, transistörün çalıģması için oldukça önemlidir. Yani silisyum tabakalı transistörün çalıģması için 0,7 voltluk eģik gerilimi, germanyum tabakalı transistör için ise, 0,3 voltluk eģik gerilimine ihtiyaç vardır.ġekil 5 de kullandığımız transistör gösterilmiģtir Gerilim Regülatörü 7805 entegresiçıkıģında sabit 5 volt gerilim veren bir devre elemanıdır. ġekil 11 de görüldüğü gibi üç bacaklı olup birinci. Bacağı yüksek volt giriģi, ikinci bacağı GND ve üçüncü bacağı 5 volt çıkıģıdır. Bu entegrelerde 7-35 Volt giriģ gerilimi verilebilir fakat yüksek gerilimlerde entegrede aģırı ısı oluģur ve soğutucu kullanmamız gerekebilir. 18

27 7805 gerilimregülatörlerisabit akım veren eleman olarak da kullanılabilir.bunu yapabilmek için entegreninçıkıģına seri olarak direnç eklenir.elemanın Ģasesi eksi uca değil entegreyeseri olarak bağlanandirencin çıkıģına bağlanır. 19

28 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 4.1. Elektriksel Kısım PIC ile Röle Sürme Devresi Projenin elektriksel kısmı PIC16F84A kontrolünde, röle sürme devresi ve ara yüz devresi olmak üzere iki ana kısımdan oluģmaktadır. Sistem sadece 9V luk bir pil ile çalıģıp, 25*5 lik ana board üzerinde kuruludur. TuĢ takımı ise ara yüz devresine bağlı olup, ana boardın alt kısmına monte edilmiģtir. ġekil 4' de devredeki bütün röleleri görmekteyiz. ġekil 4. Devredeki Bütün Rölelerin Görünümü ġekil 4' de görüldüğü gibi boardın üst kısmına 5V DC lik 12 adet röle dizilmiģtir. Bu rölelerin ilk 10 tanesi sıfırdan baģlayarak sırasıyla dokuza kadar olan numaraları temsil etmektedir. Bu röleler ana boardın alt kısmına monte ettiğimiz tuģ takımı devresinde bulunan numaraları çevirecek, son iki röle ise ara yüz devresini anahtarlamak için kullanılmıģtır. Tercih edilen rölelerin anahtarlamayı yapabilmesi için iki röle kullanılmıģ ve birer uçları birbirine bağlanmıģtır. ġekil 5' de bilgisayar ortamında hazırlanmıģ röle, transistör ve direncin bağlantısını görebilmekteyiz. 20

29 RÖLE 5V-DC DIRENÇ 1.1K TRANSİSTÖR BC547 ġekil 5. Tek bir Rölenin Bağlantı Ģeması ġekil 5' de olduğu gibi rölenin bobin ucuyla BC547 tip transistörünkollektör ucunu birbirine bağlayıp, bu iģlemi 12 rölenin tamamına aynı düzen içerisinde uyguladık. Transistörleri tetiklerken uygun 1.1K değerindeki dirençlerin bir ucu her bir transistörün bazına gelecek Ģekilde, dirençlerin diğer uçlarını ise PIC 16F84A nin 18pininin11'inebağladık. Role, transistör ve direnç bütünlüğü devrede ġekil 6' daki gibidir. ġekil 6. Rölelerin Devredeki Bağlantı ġeması Her bir röle bir numara ile iliģkilendirilmiģtir. Yani tuģlama iģlemini sağlayacak olan mekanik kuvvet röle ile elektriksel olarak gerçekleģtirilecektir. AĢağıda hangi rölenin PIC' in hangi bacağına bağlı olduğu yazmaktadır. Sıfır numarasını tuģlayacakrölenin ucundaki direnç PIC in RB3pinine, Bir numarasını tuģlayacak rölenin ucundaki direnç PIC in RB2pinine, 21