کنترل وضعیت اتصال ماژول Sim800L با AVR و میکروکنترلر ATmega16

مزایا و فواید ارتباطات بی سیم امروزه بر هیچ کس پوشیده نیست. به کمک فناوری بی‌سیم، می‌توان از فواصل بسیار دور سامانه‌ها را کنترل نمود. از وضعیت محیط با خبر شد و به طور کلی بدون نیاز به حضور در محل، کنترل محل مورد نظر را به دست گرفت. در سال‌های اخیر، در این زمینه پیشرفت شگرفی دیده می‌شود، رشد روز افزون انواع چیپ‌های مخابراتی در فرکانس‌های مختلف، تایید این موضوع است. در ادامه با مرجع تخصصی ماژول سیم کارت GSM، دیجی اسپارک همراه باشید.

بررسی ماژول سیم کارت GSM

شرکت simcom چندین سال است که در این زمینه ماژول سیم کارت فعال می‌باشد. با تولید انواع چیپ‌های مخابراتی باند GSM، امکان طراحی دستگاه‌های کنترل از راه دور را چه بر بستر GSM و یا GPRS، فراهم نموده است. اما این ماژول‌‌ها با توجه به امکانات بسیاری که فراهم می‌آورند، ممکن است بعد از مدتی دچار آشفتگی شده و به دستورات AT Command ها پاسخی ندهند. حتی مشاهده گردیده است که بعد از چند مدتی، از شبکه خارج شده و دیگر نمی‌توانند دوباره به شبکه بازگردند. این موضوع یک چالش حیاتی در طراحی سیستم‌های کنترل از راه دور خواهد بود. تصور کنید در منطقه‌‌ای دور دست، نیاز است تا به طور مداوم شرایط محیطی نظیر دما، فشار، رطوبت و…. کنترل گردد. با توجه به مطالب ذکر شده، در صورتیکه واحد GSM دچار اینگونه اشکالات گردد، عملا سیستم طراحی شده از کار خواهد افتاد.

در این شرایط، نیاز به مکانیزمی است تا از صحت عملکرد واحد مخابراتی مطلع شد. در صورت وقع این شرایط، سیستم وارد حالت خود تعمیری گردد و با یک ریست سخت افزاری، این واحد را به حالت عادی خود بازگرداند. بدین منظور، نیاز است تا با در نظر گرفتن یک بازه زمانی، مثلا هر ده دقیقه یکبار، به کنترل وضعیت این واحد پرداخت. به منظور کنترل وضعیت، می‌بایست دستور AT+CCALR? به ماژول مخابراتی ارسال گردد. در صورتیکه شرایط ماژول در حالت عادی باشد، ماژول عبارت +CCALR: 1 را به ما ارسال خواهد نمود. در صورتیکه شرایطی جز این باشد، مثلا اگر به طور کل پاسخی ارسال نگردد و یا عبارت +CCALR: 0 از سوی ماژول ارسال گردد، نیاز است تا ماژول مورد نظر به صورت سخت افزاری ریست گردد. بدین منظور، نیاز است تا مطابق اسناد فنی یک ماژول مخابراتی این شرکت، نظیر ماژول sim800l، پایه ریست این ماژول برای حداقل ۱۰۵ میلی ثانیه صفر منطقی گردد. مطابق اطلاعات دیتاشیت ماژول Sim800L، این کار می‌تواند با اتصال مستقیم پایه میکروکنترلر و یا برد آردوینو به این پایه صورت بگیرد، اما به نظر می‌رسد با توجه به این موضوع که این پایه در حالت عادی، خود دارای ولتاژ است، با اتصال یک ترانزیستور به این پایه، می‌توان از کیفیت مطلوب تری در کار برخوردار گردید.

عملکرد مدار اتصال ماژول SIM800L

مطابق شکل فوق، با تعریف کردن پورت B میکروکنترلر به عنوان خروجی و به کمک پین صفر این پورت، می‌توان با کنترل نمودن ترانزیستور، ماژول را ریست نمود. دقت داشته باشید برای این موضوع، پین میکروکنترلر در حالت عادی صفر منطقی است که بدین ترتیب ترانزیستور درحالت عادی خاموش است. زمانی که احتیاج به ریست باشد، این پایه به یک منطقی تغییر وضعیت داده، و با روشن شدن ترانزیستور، پایه ریست ماژول با زمین اتصال برقرار کرده و در نتیجه، ماژول Sim800L ریست می‌گردد. دقت داشته باشید با اعمال یک تقسیم مقاومتی، ولتاژ میکروکنترلر را به منظور ایجاد ولتاژ مناسب برای ترانزیستور کاهش می‌دهیم. نکته دیگر، PULLDOWN کردن پین متصل به BASE ترانزیستور با یک مقاومت ۱۰ کیلو اهمی است. از آنجاییکه ماژول های GSM حین کار نویز شدید در اطراف خود ایجاد می نمایند، ممکن است بر اثر این نویز، پایه خروجی میکروکنترلر به طور ناخواسته‌ای تغییر وضعیت دهد. بنابراین با یک مقاومت ۱۰ کیلو اهم این پایه را به زمین متصل می‌نماییم. این کار باعث می‌شود از ایجاد ولتاژهای ناخواسته احتمالی بر روی این پایه جلوگیری کنیم.

لوازم مورد نیاز

1. میکروکنترلر ATmega16
2. ماژول GSM Sim800L
3. باتری لیتیوم پلیمر
4. مقاومت ۴٫۷ کیلو اهم
5. مقاومت ۱۰ کیلو اهم

اتصالات

• پایه TX میکروکنترلر از طریق دو مقاومت ۱ کیلو اهم، به صورت تقسیم مقاومتی، به RX ماژول sim800l
• پایه RX میکروکنترلر به کمک یک مقاومت ۱ کیلو اهم، به پایه TX ماژول sim800l
• پین شماره ۰ پورت B میکروکنترلر با دو مقاومت ۴٫۷ کیلو اهم، به بیس ترانزیستور ۲n2222a
• اتصال یک عدد مقاومت ۱۰ کیلو اهم، به صورت pulldown به پین شماره ۰ پورت B
• کلکتور ترانزیستور به پایه ریست ماژول sim800l
• اشتراک زمین ماژول sim800l و میکرو
• امیتر ترانزیستور به زمین GND

کد  AVR اتصال ماژول Sim800L

کدهای زیر برای تراشه Atmega16 توسعه داده شده است. آن‌ها را کپی کرده و در کامپایلر قرار دهید.

#include <mega16.h>
#include <delay.h>//(کتابخانه ایجاد تاخیر )
#define RXB8 1
#define TXB8 0
#define UPE 2
#define OVR 3
#define FE 4
#define UDRE 5
#define RXC 7

#define FRAMING_ERROR (1<<FE)
#define PARITY_ERROR (1<<UPE)
#define DATA_OVERRUN (1<<OVR)
#define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE)
#define RX_COMPLETE (1<<RXC)

// USART Receiver buffer
#define RX_BUFFER_SIZE 248
char rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE];
unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter;
// This flag is set on USART Receiver buffer overflow
bit rx_buffer_overflow;

// USART Receiver interrupt service routine
#pragma savereg-
interrupt [USART_RXC] void uart_rx_isr(void)
{
char status,data;
#asm
    push r26
    push r27
    push r30
    push r31
    in   r26,sreg
    push r26
#endasm
status=UCSRA;
data=UDR;
if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA_OVERRUN))==0)
   {
   rx_buffer[rx_wr_index]=data;
   if (++rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0;
   if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE)
      {
      rx_counter=0;
      rx_buffer_overflow=1;
      };
   };
#asm
    pop  r26
    out  sreg,r26
    pop  r31
    pop  r30
    pop  r27
    pop  r26
#endasm
}
#pragma savereg+

#ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_
// Get a character from the USART Receiver buffer
#define _ALTERNATE_GETCHAR_
#pragma used+
char getchar(void)
{
char data;
while (rx_counter==0);
data=rx_buffer[rx_rd_index];
if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0;
#asm("cli")
--rx_counter;
#asm("sei")
return data;
}
#pragma used-
#endif

// Standard Input/Output functions
#include <stdio.h>
void gsm_check_fault(){ //check gsm status
int i;  
int gsm_work_properly;//متغیر کنترل خطا
gsm_work_properly=0;
#asm("cli")
rx_wr_index=0,rx_rd_index=0,rx_counter=0;//پاک کردن بافر سریال میکروکنترلر
rx_buffer_overflow=1;  
for(i=0;i<248;i++){
rx_buffer[i]=NULL;   
}       
#asm("sei")
printf("AT+CCALR?\r\n");//ارسال دستور کنترل وضعیت ماژول
delay_ms(3000);//ایجاد تاخیر به منظور اطمینان از رسیدن داده ها به ماژول
#asm("cli")//غیر فعال سازی وقفه ها به منظور جلوگیری از ایجاد وقفه حین بررسی داده ای ارسالی ماژول
for(i=0;i<248;i++){//بررسی داده های ارسالی از سوی ماژول
if(rx_buffer[i]=='+' && rx_buffer[i+1]=='C' && rx_buffer[i+2]=='C' && rx_buffer[i+3]=='A' && rx_buffer[i+4]=='L' && rx_buffer[i+5]=='R' && rx_buffer[i+6]==':' && rx_buffer[i+7]==' ' && rx_buffer[i+8]=='1'){
gsm_work_properly=777;// در صورتیکه ماژول صحیح عمل نماید، این عدد به متغیر تخصیص داده می شود
break;
}//end of if
}//end of for
if(gsm_work_properly!=777){///اگر مقدار این متغیر غیر از ۷۷۷ بود، ماژول می بایست ریست گردد  
printf("reset time..\r\n");
delay_ms(1000);
PORTB.0=1;//روشن کردن ترانزیستور و ریست کردن ماژول برای ۱٫۵ ثانیه
delay_ms(1500);
PORTB.0=0; 
}             
#asm("sei")
}//end of function
void main(void)
{
int gsm_check_time;//متغیر زمانی چک کنترل ماژول
PORTB=0x00;
DDRB=0xff;

// Port C initialization
// Func0=In Func1=In Func2=In Func3=In Func4=In Func5=In Func6=In Func7=In 
// State0=T State1=T State2=T State3=T State4=T State5=T State6=T State7=T 
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;

// Port D initialization
// Func0=In Func1=In Func2=In Func3=In Func4=In Func5=In Func6=In Func7=In 
// State0=T State1=T State2=T State3=T State4=T State5=T State6=T State7=T 
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 1 Stopped
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
GICR|=0x00;
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;

// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity
// USART Receiver: On
// USART Transmitter: On
// USART Mode: Asynchronous
// USART Baud rate: 9600
UCSRA=0x00;
UCSRB=0x98;
UCSRC=0x86;
UBRRH=0x00;
UBRRL=0x33;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
// Analog Comparator Output: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;

// Global enable interrupts   
gsm_check_time=0;
#asm("sei")

while (1)
      {
     gsm_check_time++;
     delay_ms(1000);
     if(gsm_check_time>600){ //رسیدن مقدار متغیر به ۶۰۰ یعنی اینکه ۱۰ دقیقه یا ۶۰۰ ثانیه طی شده است
     gsm_check_fault();
     #asm("cli")
     gsm_check_time=0;//ریست مجدد متغیر برای استفاده مجدد
     #asm("sei")
     }
      };
}

تحلیل کد اتصال ماژول Sim800L

•  در این برنامه متغیری به نام gsm_check_time تعریف شده است. همچنین در بدنه حلقه بی نهایت برنامه، یک تاخیر یک ثانیه ای یا ۱۰۰۰ میلی ثانیه ای وجود دارد. با اضافه کردن یک واحد در هر مرتبه به این متغیر و با توجه به تاخیر زمانی یک ثانیه ای بین هر دو افزایش، با رسیدن این متغیر به ۶۰۰، ۶۰۰ ثانیه یا ده دقیقه طی شده است.
• دراین حالت به کمک تابع gsm_check_fault()، وضعیت ماژول چک می‌گردد. به عبارت دیگر هر ده دقیقه یکبار وضعیت صحت کارکرد ماژول را به کمک این رویه کنترل می‌نماییم.
• در نهایت اینکه پروژه به کمک  بخش code wizard نرم افزار کدویژن ایجاد گردیده است و تابع مربوط به وقفه دریافت داده سریال نیز به کمک این بخش، ایجاد شده است.

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.

پروژه و دریافت بن ارسال رایگان

برای دریافت بن خرید از دانشجو کیت، کاربران بایستی با استفاده از وسایل این آموزش، پروژه را اجرا کرده و یا حتی مدار جدیدی تعریف کنید. سپس از اجرای کار فیلم گرفته و در شبکه‌های اجتماعی از جمله آپارات و اینستگرام، با هشتگ‌های دیجی_اسپارک   دانشجوکیت    digispark    daneshjookit منتشر کنند. سپس از طریق بخش نظرات در ادامه همین آموزش، جهت دریافت بن خرید ارسال رایگان به ارزش ۱۲۰۰۰ تومان از دانشجو کیت، لینک را زیر همین پست ارسال کنید.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.