پروژه سیستم اعلام حریق سیم کارتی با تماس تلفنی SIM800L و صدای ضبط شده

سیستم های دزدگیر و اعلام حریق، یکی از پرکاربردترین و مهم ترین ابزارها در برابر خطرات ناشی از بلایای طبیعی و انسانی به شمار می روند. سیستم های اعلام ورود غیر مجاز و یا همان دزدگیر، در صورت ورود غیر مجاز، می توانند موضوع را با آلارم هشدار دهند. همچنین سیستم های اعلام حریق و آتش سوزی نیز در صورت وقوع آتش سوزی، با اعلام موضوع به کاربر، وی را از خطر در حال وقوع آگاه می سازند.

در این آموزش به کمک برد آردویینو و ماژول SIM800L، به طراحی و پیاده سازی یک سیستم اعلام سرقت و حریق سیم کارتی، با قابلیت شماره گیری و پخش پیام صوتی از طریق تماس تلفنی می پردازیم. در این پروژه، زمانیکه ورود غیر مجاز تشخیص داده شود، آردویینو با شماره تلفن کاربر تماس گرفته و پس از پاسخ گویی، یک پیام ضبط شده از طریق خط تلفن پخش می کند. این پیام می تواند در مورد سرقت و ورود غیر مجاز باشد. به طور مشابه، زمانیکه دما از یک حد خاصی بیشتر شود، دستگاه با شماره کاربر تماس گرفته و یک پیام صوتی درباره آتش سوزی، برای وی پخش خواهد نمود. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی و مرجع تخصصی ماژول سیم کارت به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

---

عملکرد سیستم اعلام حریق سیم کارتی

---

 

در این آموزش، برد آردویینو به کمک سنسور فاصله سنج SRF و سنسور دما و رطوبت DHT11، در حال پایش وضعیت محیط است. چنانچه شی، وسیله و یا فردی به دستگاه نزدیک شود و یا اینکه دمای محیط از حد خاصی بالاتر رود، به کمک ماژول SIM800L با کاربر تماس گرفته می شود. پس از پاسخگویی کاربر به تماس، برای وی پیام ورود غیر مجاز و یا آتش سوزی(بسته به وقوع هر یک) پخش خواهد شد.

---

برد آردویینو UNO

---

هر پروژه محاسباتی و تصمیم گیر، نیاز به یک پردازنده مرکزی دارد. برد آردویینو UNO، یک برد پردازشی برای میکروکنترلر ATMEGA328P محسوب می شود. این برد می تواند دسترسی به پایه های وروردی/خروجی یا همان GPIO را تسریع بخشد. وجود کریستال برای پردازنده، مبدل سریال به USB، سادگی در پروگرام و… این برد به یکی از انتخاب های اصلی هم در زمینه نمونه سازی اولیه و یا محصولات تجاری، تبدیل می نماید.

در این پروژه نیز از برد آردویینو UNO استفاده کرده ایم. سنسور فاصله سنج و سنسور دما و رطوبت به آردویینو متصل شده و دیتا خود را به آن ارسال می کنند. در اینجا برد آردویینو بر مبنای برنامه ای که برای آن نوشته ایم، عمل کرده و تماس را برقرار و پیام مناسب را پخش خواهد کرد.

 

---

سنسور فاصله سنج SRF05

---

سنسور فاصله سنج SRF05، یک سنسور اندازه گیری فاصله تا اجسام از نوع التراسونیک است. سازو کار کلی این سنور این است که ابتدا یک موج از التراسونیک را منتشر کرده و سپس منتظر برخورد و انعکاس موج ارسال شده می شود. با اندازه گیری زمان و سرعت صوت، فاصله نیز محاسبه خواهد شد. در این پروژه نیز به منظور تشخیص ورود غیر مجاز، از این سنسور استفاده کرده ایم. این سنسور داده های خود را به برد آردویینو ارسال کرده و آردویینو با محاسبه فاصله، چنانچه ورود غیر مجاز را تشخیص دهد، فرمان تماس تلفنی را صادر خواهد کرد.

 

برای تشخیص حرکت، می توانیم از سنسورهای PIR نظیر سنسور SRF05 نیز استفاده کنیم. اما از آنجاییکه در این پروژه از ماژول مخابراتی جهت تماس استفاده نموده و سیگنال های GSM باعث ایجاد خطا در عملکرد ماژول PIR می شوند، بنابراین جهت جلوگیری از این تداخل، از سنسور فاصله سنج التراسونیک استفاده کرده ایم. البته جهت استفاده همزمان از سنسور PIR و ماژول مخابراتی در پروژه های دزدگیر، راهکارهای دیگری نیز وجود دارد که در اینجا از آن ها می گذریم.

 

---

سنسور دما و رطوبت DHT11

---

سنسور دما و رطوبت DHT11، یک سنسور ارزان قیمت، با دقت مطلوب جهت اندازه گیری دما و رطوبت است. این سنسور با برد آردویینو سازگاری کامل داشته و برای ارتباط با آن، کتابخانه تحت آردویینو توسعه داده شده است. برای ارتباط با این سنسور تنها از یک پایه استفاده شده و از طریق همین یک پایه، داده های مربوط به دما و رطوبت به آردویینو ارسال می گردد.

 

---

ماژول سیم کارت SIM800L

---

در این قسمت به بررسی واحد تلفن کننده، می پردازیم. همانطور که گفته شد، در این پروژه زمانیکه ورود غیر مجاز و یا افزایش دما تشخیص داده شود، مورد از طریق تماس تلفنی به اطلاع کاربر می رسد. برای برقراری تماس، از ماژول سیم کارت SIM800L در این پروژه استفاده شده است. این ماژول قابلیت اتصال به شبکه موبایل را داشته و می تواند دقیقا مثل یک تلفن همراه، به برقراری تماس تلفنی صوتی، ارسال و دریافت پیامک، اینترنت و…. بپردازد.

 

ماژول SIM800L از طریق پروتکل سریال UART با برد آردویینو به برقراری ارتباط می پردازد. این ماژول دارای دستورات از پیش تعیین شده ای به نام AT-Command ها بوده که قابلیت های آن از طریق این دسورات کنترل می شود. برد آدرویینو UNO از طریق ایجاد رابط سریال نرم افزاری و یا به کمک رابط سریال سخت افزاری خود، با این ماژول ارتباط برقرار کرده و دستورات مربوط به تماس تلفنی، پیامک، اینترنت و … را به ماژول ارسال می نماید. همچنین این ماژول دارای پایه های مربوط به میکروفون و بلندگو برای برقراری تماس صوتی دو طرفه است.

 

---

ماژول MP3 PLAYER با رابط سریال

---

ماژول MP3 PLAYER با رابط سریال، یک ماژول مناسب پخش موزیک است. این ماژول دارای سوکت کارت SD بوده و قابلیت پخش آهنگ های ذخیره شده در کارت SD را داراست. این ماژول دارای پایه های بلندگو و هندزفری بوده و به سادگی می تواند از طریق بلندگو و یا هدفون، به پخش موزیک بپردازد.

 

برای پخش موزیک، کنترل صدا و… می توانید به دو صورت سخت افزاری و نرم افزاری عمل کنید. در حالت نرم افزاری، به کمک رابط سریال ماژول، دستورات جهت کنترل صدا، پخش موزیک و… ارسال می شود. در حالت سخت افزاری، برای کنترل ولوم صدا و پخش موزیک، از پایه های ماژول می توان استفاده نمود. پایه های IO1، IO2، ADDKEY1 و ADDKEY2 مخصوص کنترل پخش صدا و آهنگ است. در این پروژه نیز برای پخش صدا حین تماس تلفنی، از این ماژول استفاده نموده ایم. برای هشدار ورود غیر مجاز یک پیام و برای هشدار آتش سوزی، یک پیام دیگر در کارت SD ذخیره کرده تا در حین تماس، بسته به شرایط، پیام مناسب از طریق تماس برای کاربر، پخش شود. همچنین، برای اطلاعات بیشتر در رابطه با نحوه کنترل ماژول و تشریح پایه ها و ویژگی ها، به دیتاشیت ماژول مراجعه نمایید.

 

---

شماتیک و اتصالات

---

در این قسمت به بررسی شماتیک مدار می و اتصالات آن می پردازیم. در ابتدا، در تصویر زیر شمای کلی اتصالات بین قطعات مختلف را مشاهده می نمایید.

 

همانطور که مشاهده میکنید، مدار و به طور کلی سیم کشی این پروژه کمی پیچیده است. بنابراین، مرحله به مرحله به تشریح اتصالات قسمت های مختلف پرداخته تا از پیچیدگی کاسته شده و جای ابهامی باقی نماند.

 

---

اتصالات سنسور فاصله سنج SRF05

---

اتصال پایه VCC به پایه ۵V آردویینو

اتصال پایه GND به یکی از پایه های GND آردویینو

اتصال پایه TRIG سنسور به پایه GPIO13 آردویینو

اتصال پایه ECHO سنسور به پایه GPIO12 آردویینو

 

---

اتصالات سنسور دما و رطوبت DHT11

---

اتصال پایه VCC به پایه خروجی ۴٫۲ ولتاژ ماژول کاهنده LM2596(تغذیه مثبت سنسور را می توانید از ۵ ولت آردویینو هم تامین کنید)

اتصال پایه GND سنسور به GND مشترک زمین

اتصال پایه دیتای سنسور به پایه GPIO7 آردویینو

 

---

اتصالات ماژول مخابراتی SIM800L

---

در این قسمت، پیش از هر چیز، ولتاژ خروجی ماژول کاهنده LM2596 را بر روی ۴٫۲ ولت تنظیم نموده و سپس اتصالات را به شیوه زیر، در پیش بگیرید.

اتصال پایه VCC ماژول به پایه خروجی ولتاژ مثبت ماژول کاهنده

اتصال پایه GND ماژول به پایه GND خروجی کاهنده ولتاژ و یکی از پایه های GND آردویینو

اتصال پایه TX ماژول به پایه GPIO10 آردویینو

همچنین پایه GPIO11 آردویینو از طریق دو مقاومت یک کیلو اهمی به صورت تقسیم مقاومتی، به پایه RX ماژول SIM800L متصل می گردد.

 

---

اتصالات ماژول MP3 PLAYER

---

ماژول MP3 PLAYER وظیفه پخش پیام صوتی ضبط شده از طریق تماس تلفنی را بر عهده دارد. به همین منظور، دو فایل صوتی، اولی را برای اعلام سرقت در کارت SD ذخیره کرده و سپس فایل بعدی را برای اعلام حریق در حافظه آن ذخیره کنید. کارت SD را درون سوکت ماژول قرار داده و اتصالات را به شیوه زیر در پیش بگیرید.

اتصال پایه VCC به پایه خروجی مثبت ماژول LM2596

اتصال پایه GND ماژول به GND خروجی ماژول کاهنده ولتاژ

اتصال پایه SPK1 ماژول MP3 به پایه +MIC ماژول SIM800L

اتصال پایه SPK2 ماژول MP3 به پایه -MIC ماژول SIM800L

پیش از ادامه سیم کشی و اتصالات ماژول MP3، ذکر این نکته ضروریست که در این مازول کنترل پخش فایل های صوتی بر عهده پایه ADDKEY1 است. مطابق دیتاشیت ماژول، زمانیکه این پایه بدون مقاومت، برای لحظه کوتاهی به زمین متصل شود، نخستین فایل صوتی به پخش در می آید. چنانچه این پایه با یک مقاومت ۳ کیلو اهم(یا سه مقاومت یک کیلو به صورت سری) برای لحظه کوتاه به زمین متصل شود، دومین فایل صوتی به اجرا درخواهد آمد. برای اطلاعات بیشتر، دیتاشیت ماژول را مطالعه نمایید.

 

با توجه به مطالب فوق، ما برای پخش صدا و اتصال پایه ADDLEY1 به زمین، از ترانزیستور استفاده نموده ایم. به همین منظور، دو پایه GPIO6 و GPIO5، وظیفه پخش فایل صوتی شماره یک و دو را به ترتیب به منظور وقوع سرقت و آتش سوزی، بر عهده دارند. همچنین، با توجه به اینکه پخش فایل دوم نیاز به مقاومت سه کیلویی دارد، این مقاومت که از ترکیب سه مقاومت یک کیلو اهمی به صورت سری حاصل می شود، در پایه کلکتور ترانزیستور دوم اعمل شده است. اتصال ترانزیستورها به شکل زیر است. در ابتدا، در زیر اتصالات مربوط به پخش آهنگ نخست را مشاهده می کنید.

اتصال پایه GPIO6 آردویینو به صورت سری با یک مقاومت یک کیلو به بیس ترانزیستور 

اتصال پایه ADDKEY1 به پایه کلکتور ترانزیستور

اتصال پایه امیتر ترانزیستور به GND مدار

در ادامه، جهت پخش فایل دوم در فضای کارت SD، اتصالات مربوط به پایه ADDKEY1 و ترانزیستور مربوط به آن را به شکل زیر انجام دهید.

اتصال پایه ADDKEY1 به کمک یک مقاومت سه کیلو اهمی(یا سه مقاومت یک کیلو اهمی به صورت سری) به پایه کلکتور ترانزیستور

اتصال پایه GPIO5 آردویینو به صورت سری با یک مقاومت یک کیلو اهمی به بیس ترانزیستور

اتصال پایه امیتر ترانزیستور به GND مدار

 

---

کد پروژه دزدگیر و اعلام حریق سیم کارتی

---

در این قسمت به کدهای برنامه را مشاهده می کنید. این کدها را برای برد آردووینو uno کپی و آپلود نمایید. دقت داشته باشید که در کدهای برنامه شماره تماس خود را قرار دهید.

 

 

---

تحلیل کدهای پروژه دزدگیر و اعلام حریق سیم کارتی

---

در این قسمت به بررسی کدهای به کار رفته در این پروژه می پردازیم. اگرچه درون کدهای پروژه به اندازه کافی کامنت و توضیح درج شده، اما در اینجا نیز به طور مختصر به بررسی عملکرد کدها می پردازیم. در این پروژه، جهت تشخیص سرقت و ورود غیر مجاز، از سنسور فاصله سنج SRF05 استفاده کرده ایم. عملکرد این سنسور به صورت ارسال یک موج اندازه گیری زمان انعکاس همان موج است. جهت اندازه گیری این زمان، از تابع زیر استفاده می کنیم.

pulseIn();

تابع فوق، مدت زمان تغییر از HIGH به LOW و یا برعکس را بر روی پایه تعیین شده توسط کاربر، اندازه می گیرد. بدین ترتیب، می توانیم مدت زمان و در نهایت فاصله را اندازه بگیریم. چنانچه این فاصله از حد مشخص، در اینجا ۵۰ سانتی متر، کمتر شود، به کمک ماژول SIM800L و با دستور AT زیر، با کاربر تماس می گیریم.

ATD

پس از برقراری تماس تلفنی، چنانچه کاربر تماس را پاسخ دهد، فایل صوتی ذخیره شده در کارت SD به کمک ماژول MP3PLAYER، پخش خواهد شد. این روال دقیقا برای سنسور دما نیز اجرا خواهد شد. در این شرایط، چنانچه دمای محیط از حد خاصی بیشتر شود(در اینجا ۴۵ درجه سانتی گراد)، مجددا به کمک ماژول SIM800L با شماره کاربر تماس گرفته و در صورت پاسخ، فایل صوتی مربوط به اعلام حریق، برای وی پخش خواهد شد. برای اطلاعات بیشتر و بررسی روند اجرا، می توانید کدها را بررسی نمایید.

 

---

اجرای سیستم اعلام حریق سیم کارتی

---

در این قسمت به اجرای پروژه می پردازیم. پیش از هر چیز، ابتدا کارت SD خود را یکبار به طور کامل فرمت کنید. پس از این مرحله، نخست فایل صوتی مربوط به اعلام سرقت را در کارت SD ذخیره کنید. در گام دوم، فایل مربوط به اعلام حریق را در کارت، قرار دهید. فرمت فایل ها ترجیحا به صورت MP3 بوده و زمان آن حداکثر ۱۰ ثانیه تعیین شود. اجرای برنامه را می توانید در سریال مانیتور آردویینو، مطابق تصویر زیر دنبال نمایید. چنانچه دست خود را جلوی سنسور فاصله قرار دهید، عبارت calling… در سریال مانیتور نمایش داده می شود. پس از چند لحظه، سیم کارت درون ماژول SIM800L با شما تماس خواهد گرفت. چنانچه تماس را پاسخ دهید، فایل صوتی برای شما پخش خواهد شد.

 

در صورتیکه دست خود را جلوی سنسور فاصله بگیرید، دستگاه با شما تماس می گیرد. در صورت قبول تماس از سوی شما، پیام ضبط شده از طریق تلفن پخش خواهد گردید. به طور مشابه، چنانچه دمای محیط از ۴۵ درجه سانتی گراد فراتر رود، تماس با شما برقرار شده و پیام اعلام حریق، پخش خواهد شد.

 

---

وسایل مورد نیاز

---

برد آردویینو UNO

سنسور دما و رطوبت DHT11

سنسور فاصله سنج SRF05

ماژول مخابراتی سیم کارت SIM800L

ماژول MP3PLAYER

ماژول کاهنده ولتاژ LM2596

 

---

جمع بندی

---

در این آموزش به طراحی و پیاده سازی یک سیستم اعلام سرقت و حریق سیم کارتی، پرداختیم. در این سیستم، چنانچه به محل ورد نظر، ورود غیر مجاز صورت بگیرد، دستگاه با شماره از پیش تعیین شده تماس میگیرد. پس از برقراری تماس، یک پیام ضبط شده پخش خواهد شد. به طور مشابه، چنانچه دمای محیط به هر دلیل از حد مشخصی بالاتر رود، دستگاه با شماره کاربر تماس گرفته و یک پیام ضبط شده دیگر(اعلام حریق) را پخش خواهد نمود. این پروژه با برد آردویینو UNO پیاده سازی شده و برای برقراری تماس تلفنی، از ماژول سیم کارت SIM800L استفاده نموده ایم.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.