1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ..5 2. Sisteme de alarma… [630325]

3

1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ..5
2. Sisteme de alarma ………………………….. ………………………….. ………………….. 5
2.2 Structura unei sistem de alarma auto ………………………….. ………………………….. ………………. 5
2.2 Tipuri de sisteme de alarma auto ………………………….. ………………………….. ……………………. 6
2.3 Monitorizarea alarmei si servicii de monitorizare a alarmei ………………………….. …………… 8
2.4 Tipuri de senzori ambientali pentru siguranta ………………………….. ………………………….. … 10
2.4.1 Întrerupătorul ermetic închis ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 10
2.4.2 Detectoare cu infrasunete ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 10
2.4.3 Senzori de prezență ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 10
2.4.4 Senzori de proximitate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 11
2.4.4.1 Senzori de proximitate inductivi ………………………….. ………………………….. …………………. 12
1.4.4.2 Senzori de proximitate ultrasonici ………………………….. ………………………….. ………………. 12
2.4.4.3 Senzori de proximitate optici ………………………….. ………………………….. ……………………… 12
2.4.5 Radar compact de supraveghere ………………………….. ………………………….. ……………………. 12
2.4.6 Vibrații sau senzori de inerție ………………………….. ………………………….. ……………………….. 12
2.4.7 Senzori de mișcare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 13
2.5 Sisteme Inteligente ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 13
2.5.1 Exemple sisteme de alarmă auto Hi -Tech ………………………….. ………………………….. ………….. 14
2.6 Contrulul accesului si codurile de bypass ………………………….. ………………………….. ………. 16
2.7 Alegerea si testarea unei alarme auto ………………………….. ………………………….. ……………. 17
3. Microcontrolere utilizate pentru sisteme automate ………………………… 18
3.1 Istoric avantaje ale utilizării microcontrolerelor ………………………….. ………………………….. 18
3.2 Arhitectura microcontrolerelor ………………………….. ………………………….. …………………….. 19
3.2.1 Caracteristici generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 20
3.2.2 Microcontroler ATMEL ATmega 328p ………………………….. ………………………….. …………….. 22
3.3 Modalitati de programare a microcontrolerelor ………………………….. ………………………….. . 23
3.4 Mediul de dezvoltare Arduino IDE ………………………….. ………………………….. ………………. 25
4. Sisteme de comunicatie radio (wireless) ………………………….. …………….. 27
4.1 Sisteme RF (Radio Frecvență) ………………………….. ………………………….. ……………………… 28

4
4.2 Protocoale de comunicatii radio ………………………….. ………………………….. …………………… 30
4.2.1 Comunicatie GSM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 30
4.2.2 Comunicatie Wi -Fi ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 31
4.2.3 Comunicatie Bluetooth ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 32
4.3 Module GSM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 33
5. Obiective Hardware ………………………….. ………………………….. ……………… 36
5.1 Componente Hardware ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 36
5.2 Schema electronica ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 40
5.3 Platforma finală ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 41
6. Obiective Software ………………………….. ………………………….. ……………….. 42
6.1 Diagrama functionala software ………………………….. ………………………….. …………………….. 42
6.2 Descrierea unor funcții principale ………………………….. ………………………….. ………………… 43
6.3 Ilustrarea functionala a sistemului ………………………….. ………………………….. ………………… 43
7. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …..43

5
1. Introducere
2. Sisteme de alarma

2.2 St ructura unei sistem de alarma auto

Alarma auto este un dispozitiv electronic care are rolul de a proteja autovehiculul prin avertizarea optică
sau acustică atunci când asupra acestuia se produce un eveniment nedorit precum: lovire,
spargere, deschidere forțată a portierei sa u a portbagajului. Alarmele auto ajută la protejarea vehiculelor
și a conținutului lor.
Alarma constă în unul sau mai mulți senzori pentru a detecta intrușii și un dispozitiv de alertare care să
indice intruziunea. Cu toate acestea, o alarmă de securitate utilizează următoarele componente:
a. Unitate Control Alarmă: Considerată “creieru l” sistemului, se citește intrări de senzori, piese
de stare armare / dezarmare, și semnalele intruziuni. În sistemele moderne, aceasta este de obicei
una sau mai multe plăci de circuite electronice în interiorul unei carcase metalice, împreună cu o
sursă de alimentare.
b. Senzori: dispozitive care detectează intruziunile. Senzorii pot fi plasați pe perimetrul zonei
protejate, în interiorul acesteia sau ambii. Senzorii pot detecta intrușii printr -o varietate de
metode, cum ar fi monitorizarea ușilor și a ferestrelor pentru deschidere sau monitorizarea
interioarelor neocupate pentru mișcări, sunet, vibrații sau alte perturbații.
c. Dispozitive de avertizare: Acestea indică o stare de a larmă. Cel mai frecvent acestea sunt clopote,
sirene și / sau lumini intermitente. Dispozitivele de alertă servesc scopurilor duale de a avertiza
ocupanții de intruziune și, eventual, să sperie hoții. Aceste dispozitive pot fi, de asemenea,
utilizate pentr u a avertiza ocupanții de incendii sau de fum.
d. Dispozitive de avertizare: Acestea indică o stare de alarmă. Cel mai frecvent acestea sunt clopote,
sirene și / sau lumini intermitente. Dispozitivele de alertă servesc scopurilor duale de a avertiza
ocupanții de intruziune și, eventual, să sperie hoții. Aceste dispozitive pot fi, de asemenea,
utilizate pentru a avertiza ocupanții de incendii sau de fum.
e. Interconexiuni între componente. Aceasta poate consta în cablarea directă către unitatea de
control sau legă turile wireless cu sursele de alimentare locale.
f. Dispozitive de securitate: Dispozitive de detectare a intrărilor sau mișcărilor neautorizate, cum ar
fi spoturi, camere foto și lasere.

Pe lângă sistemul în sine, alarmele de securitate sunt adesea cuplate cu un serviciu de monitorizare.
În cazul unei alarme, unitatea de comandă locală contactează o stație centrală de monitorizare. Operatorii
de la stație văd semnalul și iau măsurile adecvate, cum ar fi contactarea proprietarilor, notificarea poliției
sau d ispecerizarea forțelor private de securitate. Astfel de semnale pot fi transmise prin circuite de alarmă
dedicate, linii telefonice sau prin internet.
Alarma auto are în componență următoarele elemente importante:
 Senzori (de prezență, de lumină, de vibraț ii)

6
 Micro -întrerupătoare
 Panoul central al alarmei
 Sistemul acustic
 LED de confirmare
Alarmele auto au rolul de a impacienta un eventual hoț de mașini sau de bunuri deținute de acestea
( Casetofoane , CD/MP3/DVD Playere ) și chiar avertizarea proprietarulu i pe un Pager că mașina lui
urmează să fie furată sau doar deschisă de un intrus.
Senzorii au rolul de a detecta obiectul corespunzător funcției sale și de a trimite impulsuri către
panoul central al alarmei. În funcție de tipul impulsurilor , alarma se v a declanșa printr -un sunet specific
ales de proprietar la intensitatea sugerată de panoul de comandă și de către senzor la o durată de timp
cuprinsă între 30 sec – 5 min, aceasta fiind favorabilă proprietarului.

2.2 Tipuri de sisteme de alarma auto

Autoturismele produse până în anii '80 nu aveau prevăzută "avaria", așa că cea mai simplă
metodă constă în montarea unui întrerupător dublu, care face legătură (în caz ca este apăsat) între
becurile de semnalizare de pe stânga și dreapta, altă variantă est e aceea în care se utilizează 2 diode
(minim 6A) și un intrerupator simplu.
Exemple de alarme auto care pot fi instalate pe un autovehicul:
• Alarme cu Pager
• Alarme cu funcția de pornire a motorului
• Alarme cu senzori de șoc
• Alarme cu senzori volumetrici
• Alarme cu senzori de perimetru
Mulți dintre posesorii de mașini preferă alarmele auto cu pager si alarmele care pot porni
motorul din afara autotorusimului. Acestea fac parte din categoria alarmelor auto avansate care nu
numai că protejează autovehiculul dar se ocupă și cu monitorizarea acestuia prin afișarea pe ecranul
pagerului a unor pictograme ce indică starea de funcționare a mașinii.
La alarmele auto cu pager ca cea din Figura 2.1, telecomanda convențională este înlocuită cu un
pager. Acesta poate fi c u afișaj LCD sau cu afișare cu LED -uri. Comunicarea între pager și unitatea
centrală se face bidirecțional (prin intermediul pagerului se poate comanda unitatea centrala, iar aceasta
la randul ei trimite informații despre starea mașinii către pager). Acest e informații sunt concretizate
prin intermediul pictogramelor dedicate ce apar pe afisaj în funcție de starea senzorilor aferenți. Pe
lângă pager, alarma mai poate fi dotată și cu o telecomandă suplimentară care va permite doar
transmiterea de comenzi cătr e unitatea centrală. Alarmele auto cu pager au un sistem prin care va
anunța, pe o rază de 500 – 1.500m, ce se întâmplă cu mașina.

7

Figura 2.1 Alarma cu pager Viper 5706V LC3
Alarmele auto cu pornirea motorului permit ca autoturismul să fie pornit de la distanță doar prin
apăsarea unui singur buton. Acestea sunt folosite în cazul în care temperatura de afară este scăzută,
oferind un interior încălzit șoferului atunci când acesta va intra în mașină, sau la o temperatură ridicată,
eventual vara, când pornir ea motorului dinainte de a păși în interior, permite racirea prin intermediul
aerului condiționat. Timpul de functionare este de 10 -30 de minute în cazul in care ați uitat mașina
pornită. Cu toate acestea, mașina rămâne închisă și armată, iar dacă cineva î ncearcă să intre, alarma se
va declanșa.
Alarma universală
Sistemul de alarmă cu circuite CMOS prezentat în ce urmează, poate fi folosit pentru
supravegherea locuinței, autoturismului sau în diverse alte scopuri. În realizarea acestui sistem de
alarmă se f olosesc circuite integrate CMOS, în special pentru consumul de curent extrem de redus.
Acest aspect este deosebit de important, daca avem în vedere că sistemele de alarmă sunt în
permanentă stare de veghe și că de cele mai mult ori, ele sunt alimentate de la surse autonome.
Impedanțelor ridicate ale intrărilor acestor circuite fac posibilă obținerea unor temporizări mari prin
folosirea unor capacitați relativ mici. În consecință, va rezulta un sistem, compact, fiabil și cu consum
foarte redus în stare de ve ghe.
Principiul de funcționare:
La deschiderea portierei unui autoturism, prin acționarea unor contacte se declanșează
monostabilul MSI, care comandă funcționarea generatorului controlat GCI. Impulsurile produse de
acest generator sunt redate la un nivel sonor redus prin intermediul unei căști telefonice. Durata de

8
temporizare a monostabilului MSI este de cca. 10 secunde, timp în care este emis semnalul de
avertizare. Dacă persoana care a intrat în autoturism este „de -al casei” , avertizată fiind de acest
semnal, va acționa un buton (montat la îndemână, dar ascuns privirii directe), care va anula cele doua
monostabile.

2.3 M onitorizarea alarmei si s ervicii de monitorizare a alarmei

Alarmele monitorizate și telefoanele cu difuzoare permit postului central să vorbească cu proprietarul
sau cu intrusul. Acest lucru poate fi benefic pentru proprietar pentru urgențe medicale. Pentru încălcări
reale, telefoanele cu difuzoare permit stației centrale să îndemne intrusul să înceteze și să renunțe ca
unități de răspu ns care au fost expediate. Ascultarea monitorizării alarmei este, de asemenea, cunoscută
sub numele de Monitorizare imediată a sunetului -răspuns sau de alarmă în Marea Britanie.
Lista serviciilor care urmează să fie monitorizate la o stație centrală s -a extins în ultimii ani, pentru
a include următoarele:
 Controlul accesului;
 Monitorizarea CCTV;
 Verificarea alarmei; Monitorizarea mediului;
 Monitorizarea alarmei intruziunilor;
 Alarma de incendiu si monitorizare sprinkler;
 Starea critică de monitorizare ;
 Monitorizarea răspunsului medical;
 Monitorizare telefonică a listelor;
 Suspendarea sau monitorizarea alarmei de panică;
 Monitorizarea stresului;
 Testele Auto Dialer;
 Deschidere & Închidere Supraveghere semnal și raportare;
 Rapoarte de excepție; și codul PIN sau codul de gestionare a parolei.

Tot mai mult, Centrele Centrale fac aceste informații disponibile direct utilizatorilor finali prin
intermediul internetului și un log -in securizat pentru a vizualiza și a crea rapoarte personalizate despre
aceste evenimente.
În funcție de zona declanșată, numărul și secvența zonelor, ora din zi și alți factori, centrul de
monitorizare al alarmelor poate iniția automat diferite acțiuni. Operatorii stațiilor centrale ar putea primi
instrucțiuni pentru a apela i mediat serviciile de urgență sau pentru a apela mai întâi spațiile protejate sau
managerul de proprietăți pentru a încerca să determine dacă alarma este autentică. Operatorii ar putea,
de asemenea, să înceapă să apeleze o listă de numere de telefon furniza te de client pentru a contacta pe
cineva pentru a verifica locațiile protejate. Unele zone pot declanșa o convorbire către compania locală
de ulei de încălzire pentru a verifica sistemul sau pentru a anunța proprietarului detaliile despre care
cameră ar pu tea fi inundate. Unele sisteme de alarmă sunt legate de supravegherea video sisteme astfel
încât imaginea curentă a zonei de intruziune să poată fi afișată instantaneu pe un monitor la distanță, ca

9
să nu mai vorbim de înregistrare. Unele sisteme de alarmă utilizează tehnologia de monitorizare audio și
video în timp real pentru a verifica legitimitatea unei alarme. În unele municipalități din Statele Unite,
acest tip de verificare a alarmei permite ca proprietatea pe care o protejează să fie plasată pe o lis tă de
"răspunsuri verificate", permițând reacții mai rapide și mai sigure ale poliției.
În Statele Unite, poliția răspunde la cel puțin 36 de milioane de activări de alarmă în fiecare an, la
un cost anual estimat de 1,8 miliarde de dolari.
Monitorizarea al armei în bandă largă
Creșterea gradului de utilizare a tehnologiei voce prin IP (VoIP) determină adoptarea semnalizării
în bandă largă pentru raportarea alarmelor. Multe site -uri care necesită instalații de alarmă nu mai au linii
telefonice convenționale ( POTS), iar panourile de alarmă cu capacitatea de apelare convențională a
telefonului nu funcționează în mod fiabil în cazul anumitor tipuri de servicii VoIP.
Dial-up panourile de alarmă analogice sau sistemele cu porturi de date serial / paralel pot fi mig rate
în bandă largă prin adăugarea unui dispozitiv de server de alarmă care convertește semnalele de
semnalizare telefonică sau traficul porturilor de date la mesajele IP adecvate pentru transmisia în bandă
largă. Utilizarea directă a VoIP (portul POTS pe terminalul local) pentru a transporta alarme analogice
fără un dispozitiv de server de alarmă este problematică deoarece codecurile audio utilizate pe întreaga
cale de transmisie a rețelei nu pot garanta un nivel adecvat de fiabilitate sau calitate accepta bilă pentru
aplicație.
Ca răspuns la rețeaua de comunicații publice în schimbare, noile sisteme de alarmă pot folosi de
multe ori semnalul de bandă largă ca metodă de transmitere a alarmei, iar producătorii includ capacitatea
de raportare IP direct în prod usele panoului de alarmă. Atunci când Internetul este folosit ca metodă de
semnalizare primară pentru aplicații critice de securitate și siguranță în viață, mesajele de supraveghere
frecvente sunt configurate pentru a depăși preocupările legate de energia de rezervă pentru echipamentele
de rețea și timpul de livrare a semnalului. Dar pentru aplicațiile tipice, preocupările legate de conectivitate
sunt controlate prin mesaje de supraveghere normale, trimise zilnic sau săptămânal.
Alarma de semnalizare duală radio
Semnalarea duală este o metodă de transmisie a alarmei care utilizează o rețea de telefonie mobilă și
o cale telefonică și / sau IP pentru a transmite semnale de intruș, foc și atac personal cu viteză ridicată de
la spațiile protejate la un centru d e primire a alarmei (ARC). Acesta utilizează cel mai frecvent GPRS
sau GSM, o tehnologie de semnalizare de mare viteză utilizată pentru a trimite și a primi "pachete" de
date, cu o linie telefonică în plus. Opțiunea IP nu este utilizată la fel de frecvent din cauza problemelor
legate de instalare și configurare, de multe ori fiind necesară o expertiză IT suplimentară față de
cunoștințele de instalare a alarmei.
Un dispozitiv de comunicație duală este atașat la un panou de control de pe o instalație de securitate
și este componenta care transmite semnalul de alarmă către ARC. Acesta poate face acest lucru într -un
număr de moduri diferite, prin calea radio GPRS, pr in calea radio GSM sau prin linia telefonică / sau IP,
dacă a fost aleasă. Aceste căi multiple de semnalizare sunt toate prezente și trăiesc în același timp în timp
ce se sprijină reciproc, pentru a minimiza expunerea proprietății la intruși. Dacă unul nu reușește, există
întotdeauna o formă de rezervă și în funcție de producătorul ales până la trei căi care lucrează simultan
în orice moment. Înainte de disponibilitatea sistemelor duale de semnalizare, poliția și deținătorii de chei
au fost adesea chemați l a sediu din cauza unui semnal de alarmă pe calea telefonică doar pentru a
descoperi că a fost o eroare de rețea și nu o alarmă reală.

10
Căile duale permit distincția între eșecurile hardware și un adevărat atac asupra alarmei. Acest lucru
ajută la eliminare a alarmei false și a răspunsurilor inutile. Semnalarea duală a contribuit considerabil la
refacerea răspunsului Poliției, ca într -o situație în care o linie telefonică este decupată deoarece
dispozitivul dual de semnalizare poate continua să trimită apelur i de alarmă prin una din căile sale
alternative, fie prin confirmarea, fie prin refuzarea alarmei din calea inițială.
În Marea Britanie, CSL DualCom Ltd a inițiat dubla semnalizare în 1996. În acest scop, compania a
oferit prima alternativă credibilă la se mnalizarea alarmelor existente, stabilind în același timp standardul
actual pentru monitorizarea securității profesionale pe două căi. Semnalarea duală este acum considerată
ca fiind formatul standard pentru semnalizarea alarmei și este specificată în mod corespunzător de către
toate companiile de asigurări de vârf.

2.4 Tipuri de senzori ambientali pentru siguranta

2.4.1 Întrerupătorul ermetic închis

Întrerupătorul ermetic închis este un tip foarte comun de senzor de două bucăți care
funcționează cu un comutator de conductor electric care este fie normal deschis, fie închis în mod
normal când este sub influența unui câmp magnetic ca în cazul apropierii de a doua piesă care conține
un magnet. Atunci când magnetul este deplasat de la comutatorul reed, comu tatorul de tijă fie se
închide, fie se deschide, din nou pe baza faptului că desenul este sau nu normal deschis. Această
acțiune cuplată cu un curent electric (de obicei la 12 V cc) permite unui panou de control al alarmei să
detecteze o defecțiune la acea zonă sau circuit. Aceste tipuri de senzori sunt foarte frecvente și se
găsesc fie prin cablu direct într -un panou de control al alarmei, fie pot fi de obicei găsite în contactele
fără fir ale ușilor sau ferestrelor ca subcomponente.

2.4.2 Detectoare cu i nfrasunete

Detectorul funcționeaza prin detectarea de infrasunete sau undele sonore la frecvențe sub 20
hertzi. Sunetele la aceste frecvențe sunt inaccesibile pentru urechea umană. Datorită proprietăților sale
inerente, infrasunetele pot călători distanțe de mai multe sute de kilometri. Semnalele prin infrasunete
pot rezulta din erupțiile vulcanice, cutremurele, undele gravitaționale, deschiderea și închiderea ușilor,
forțarea ferestrelor. Întregul sistem de detectare prin infrasunete constă din următoarel e componente:
un difuzor (senzor infrasunete) ca intrare pentru microfon, un filtru de frecvență comandă, un convertor
analog -digital (A / D) și, în final, un MCU, semnalul înregistrat.

2.4.3 Senzori de prezență

11
Un montaj foarte simplu, pune in evidență apropierea și mișcarea unor persoane, prin
aprinderea unui LED. Acest montaj poate servi în primul rând pentru semnalizarea sau aprinderea unei
lumini, deschiderea automata a unei uși sau chiar pentru sistemul de alarma auto care avertizează
prezenta unei persoane pe o rază de câțiva metri prin simpla înlocuire a LED -ului cu un releu si mici
modificări constructive.

Figura 2.2 Senzor de prezenta PIR

2.4.4 Senzori de proximitate

Proximitatea se referă la gradul de apropiere dintre două obiecte, iar unul dintre cele două
reprezintă sistemul de referință. Senzorii de proximitate sunt senzori de investigare, a căror
particularități constau în distanțele mici de acțiune (zecimi de mm si mm), și în faptul că în multe
cazuri sunt utilizați la sesizarea prezent ei în zona de acțiune. Aici întâlnim următoarea categorie de
senzori :

Figura 2.3 Senzor de proximitate IR

12
2.4.4.1 Senzori de proximitate inductivi

Aceștia sunt cei mai întâlniți, fiind realizați într -o gamă largă de variante și tipodimensiuni.
Elementul activ al unui astfel de senzor este un sistem format dintr -o bobină și un miez de ferită.
Obiectul a cărui prezență se determină trebuie să fie în primul rând metalic. Mărimea de ieșire poate fi
analogică (proporțional cu distanța dintre suprafaț a activă și obiect), sau statică (aceeași valoare atât
timp cât senzorul este activat).
1.4.4.2 Senzori de proximitate ultrasonici

Funcționarea lor se bazează pe măsurarea duratei de propagare a unui semnal ultrasonor între
emițător și obiect, iar distan ța maximă de lucru este în funcție de natura traductorului (piezoceramic,
electrostatic etc.) și de frecvență.
2.4.4.3 Senzori de proximitate optici

În cazul în care obiectele investigate se găsesc la distanțe foarte mari, senzorii inductivi și
capacitiv i devin greu de folosit, domeniul fiind acoperit cu bune rezultate de senzorii optici. Aceștia
funcționează fie pe principiul transmisiei unui fascicul de lumină, fie pe principiul reflexiei.

2.4.5 Radar compact de supraveghere

Radarul compact de suprave ghere emite microundele de la un emițător și detectează toate
microundele reflectate. Ele sunt similare cu detectoarele cu microunde, dar pot detecta locația precisă a
intrusilor în zone care se întind pe sute de hectare. Cu capacitatea de măsurare a inter valului, unghiului,
vitezei, direcției și dimensiunii țintei, un CSR este capabil să identifice o coordonate GPS precisă a
unui intrus. Aceste informații țintă sunt afișate în mod obișnuit pe o hartă, interfață utilizator sau
software de conștientizare a s ituației, care definește zone geografice de avertizare sau geofence cu
diferite tipuri de acțiuni inițiate în funcție de ora din zi și de alți factori. CSR este utilizat în mod
obișnuit pentru a proteja în afara liniilor de gardă ale instalațiilor critice, cum ar fi stațiile electrice,
centralele electrice, barajele și podurile.

2.4.6 Vibrații sau senzori de inerție

Aceste dispozitive sunt montate pe bariere și sunt folosite în principal pentru a detecta un atac
asupra structurii în sine. Tehnologia se ba zează pe o configurație mecanică instabilă ce face parte din
circuitul electric. Când se produce o mișcare sau o vibrație, porțiunea instabilă a circuitului se

13
deplasează și rupe fluxul curent, ceea ce produce o alarmă. Tehnologia dispozitivelor variază și poate fi
sensibilă la diferite niveluri de vibrații. Mediul de transmitere a vibrațiilor trebuie selectat corect pentru
senzorul specific deoarece acestea sunt cele mai potrivite pentru diferite tipuri de structuri și
configurații.

Figura 2.4 Senzor de vibratii

2.4.7 Senzori de mișcare

Senzorii de mișcare sunt dispozitive care utilizează diverse forme de tehnologie pentru a detecta
mișcarea. Tehnologia de obicei găsită în senzorii de mișcare pentru declanșarea unei alarme include
infraroșu, ultrasunete, vibrații și contact. Senzorii duali de tehnologie combină două sau mai multe
forme de detectare pentru a reduce alarmele false deoarece fiecare metodă are avantajele și
dezavantajele sale.

2.5 Sisteme Inteligente

Datorită IOT – Internet of Things sau Internetul obiectelor e mai ușor ca niciodată să creezi o casă
inteligență în care vei putea controla de la distanță lacătele ușilor, luminile, termostatele și alte astfel de
echipamente, utilizând o aplicație de pe te lefonul mobil. De asemenea este foarte ușor și accesibil să
monitorizezi casa din orice loc cu ajutorul unui Sistem de Securitate Inteligent.
Aceste sisteme smart sunt foarte customizabile și sunt disponibile ca și echipamente DIY (Do It
Yourself) sau ki t-uri care necesită instalare profesională. În funcție de nevoile fiecăruia poți alege între
a-ți monitoriza singur casa sau poți apela la o firmă specializată care o va monitoriza non -stop și în caz
de alarm ava alerta autoritățile. Cu siguranță îți vei a chiziționa sistemul de Securitate în funcție de
posibilități și nevoie, dar îți oferim câteva sfaturi cu privire la ce să fii atent atunci când vei alege
respectivul echipament.

14
Componentele
Un Sistem de Securitate Inteligent se poate conecta prin wire less cu celelalte echipamente inteligente
din casă și în funcție de compatibilitate, le poate controla. Sistemele entry -level includ senzori
magnetici pentru fereastră și pentru ușă, un detector de mișcare și o centrală care conectează toate
aceste echipam ente și care le controlează în același timp. Această centrală poate avea incorporată și o
sirenă de alarmă. Pe lângă acestea se pot adaugă suplimentar și alte echipamente: mai multe tipuri de
senzori (de fum, de gaz, de inundație etc.), telecomenzi, taguri , încuietori inteligente, interfoane,
cameră de supraveghere și altele.
Integrare
Orice sistem de securitate inteligent are componente care funcționează împreună în același mediu și
care pot fi controlate cu ajutorul unor reguli. Mai precis, poți crea anumite reguli de funcționare pentru
anumite componente: poți stabili ca lumina să se aprindă când senzorul detectează mișcare, poți crea o
regulă prin care ușile să se deblocheze atunci când senzorul detectează fum ca să poți ieși din casă, sau,
de exempl u, poți seta camera de supraveghere să înregistreze atunci când un sensor se declanșează.
Unele sisteme înregistrează fișierele video pe HDD sau pe stick, iar altele oferă și înregistrare în cloud.
Înregistrarea locală, pe HDD sau SD este o alegere bună pe ntru sistemele DIY cu un buget mai mic și
trebuie să fii atent ca să nu se suprapună înregistrările în cazul în care vei avea nevoie mai târziu de
anumite imagini. Înregistrarea în cloud face mai simplă accesarea imaginilor, dar poate avea un cost
mai ridi cat.
Toate sistemele smart pot fi controlate printr -o anumită aplicație pe care o poți instala pe telefonul
mobil. Din respectiva aplicație poți crea reguli, poți activa sau dezactiva alarma, poți adăuga sau șterge
componente și poți primi notificările î n caz de alarmă. Majoritatea aplicațiilor îți permit să vezi în timp
real imaginile de pe camerele de supraveghere integrate în sistem, să blochezi sau să deblochezi ușile și
chiar să schimbi temperature termostatului din casă în cazul în care sunt interco nectate sistemele. Alte
sisteme, mai avansate, folosesc locația telefonului și pot arma sau dezarma sau pot porni sistemul de
climatizare atunci când te apropi de casă. Cele mai scumpe astfel de sisteme includ un panou de control
cu touchscreen care se mon tează pe un perete sau poate fi și mobil, iar de acolo poți controla toate
componentele.
DIY sau instalare profesională?
Sistemele DIY sunt potrivite și recomandate end -userilor cu un buget redus și care nu au nevoie foarte
mare de un sistem complet, cu multe componente și cu monitorizare externă la o firmă de pază și
Securitate. Majoritatea sistemelor DIY sunt comercializate ca și kituri gata configurate pe care le poți
instala foarte ușor și rapid, și ai posibilitatea de a adaugă oricând alte componente .
2.5.1 Exemple sisteme de alarmă auto Hi -Tech

a. Viper VSS5X10

15
Caracteristici:
• Intrare fără cheie -Puteți blocă și debloca ușile, precum și armarea și dezarmarea sistemului de
alarmă de la tasta FOB.
• Pornire masină de la distantă -Dacă doriți să incălziti motorul pentru câteva minute înainte de a
părăsi casa sau de a porni motorul astfel încât să puteți sări și să mergeți, un demaror de la
distantă oferă confortul dorit și de care aveți nevoie.
• Smar tStart GPS -Utilizarea aplicației SmartStart pentru a ști în ce direcție să te îndrepți.
• Starea vehiculului și alertele -Nu trebuie să așteptați pană când vă întoarceți la mașina dvs.
pentru a află că alarma a dispărut. Primiți alerte imediate și verificaț i starea vehiculului oricând
prin intermediul aplicației.
• Sirenă -Asigurați -vă că toți cei din jur știu că există o urgentă.
• Senzor de șoc -În aplicația Smart Start se declanșează notificări automate atunci când mașina
suferă un șoc

Figura 2.5 Alarm a Auto Viper VSS5X10
b. Viper 5906V
Caracteristici
• Telecomandă Responder HD SST cu ecran OLED color
• Pornirea motorului din telecomandă
• Distanță de acționare de până la 1600 M
• Nuisance Prevention System pentru prevenirea alarmelor false
• Posibilitate a anulării senzorilor din telecomandă
• Armarea pasivă a sistemului de alarmă
• Armare / Dezarmare fără sunete de confirmare, Silent Mode
• Senzor de perimetru
• Senzor de geam spart
• Senzor volumetric
• Senzor antitractare, ridicare

16

Figura 2. 6 Alarma Auto Viper V5906V

2.6 Contrulul accesului si codurile de bypass

Pentru a fi util, un sistem de alarmă de intruziune este dezactivat sau reconfigurat atunci când
personalul autorizat este prezent. Autorizarea poate fi indicată în mai multe moduri, adesea cu chei sau
coduri utilizate la panoul de control sau un panou la distanță lângă o intrare.

Alarmele de înaltă securitate pot necesita mai multe coduri:
• amprentă,
• insignă,
• geometrie a mâinilor,
• scanare a retinei,
• un generator de răspuns criptat și
• alte mijloace care sunt considerate suficient de sigure pentru ace st scop.

Autorizările nereușite ar trebui să ducă la o alarmă sau la cel puțin o blocare temporizată pentru a
preveni experimentarea cu eventuale coduri. Unele sisteme pot fi configurate pentru a permite
dezactivarea senzorilor sau grupurilor individuale. Altele po t fi, de asemenea, programate să ignore sau
să ignore senzorii individuali (o dată sau de mai multe ori) și să lase restul sistemului înarmați. Această
caracteristică este utilă pentru a permite deschiderea și închiderea unei singure uși înainte de alarma sau
pentru a permite unei persoane să plece, dar să nu se întoarcă. Sistemele high -end permit mai multe
coduri de acces și pot chiar să le permită să fie utilizate o singură dată sau în anumite zile sau numai în
combinație cu codurile altor utilizatori (de ex., Escortate). În orice caz, un centru de monitorizare la
distanță ar trebui să organizeze un cod oral care să fie furnizat de o persoană autorizată în cazul alarmei

17
false, astfel încât centrul de monitorizare poate fi asigurat că nu mai este necesar un răspuns
suplimentar al alarmei. Ca și în cazul codurilor de acces, poate exista și o ierarhie a codurilor orale, de
exemplu, pentru repararea cuptorului pentru a intra în zonele senzorilor de bucătărie și de subsol, dar
nu în bolta de argint din cămară. E xistă, de asemenea, sisteme care permit acodul de întârziere pentru a
fi introdus și tăcerea alarmă locală, dar încă declanșează alarma de la distanță pentru a apela poliția la
un jaf.

2.7 Alegerea si testarea unei alarme auto

Alegerea unei alarme auto ț ine în general de bugetul alocat dar și de preferințele fiecăruia legate de
funcțiile pe care alarma ar trebui să le aibe. Când alegeți un sistem de alarmă trebuie să țineți cont de
mașină pe care o dețineți, de funcțiile care se pot aplica la autovehiculu l dumneavoastră, de nivelul de
protecție pe care îl doriți, de marca alarmei, de sensibilitatea senzorilor, de durabilitatea în tip a
alarmei, de sistemul de alarmă falsă (unele alarme au senzori care, la o falsă activare a alarmei, pot
izola zona pe care aceasta se declansează) sau de persoana care o instalează, în cazul în care produsul
nu a fost montat de către cineva specializat.
Alarma auto cu închidere centralizată este extrem de utilă pentru protecția mașinii. Orice alarmă
standard are aceleași fun cții, însă există și anumite diferențe: codul săritor al alarmei (de fiecare dată
când se va activa, alarma va primi un alt cod ca să nu poată fi copiat), funcționarea fără alarme false pe
vreme rea (ploaie, furtună, ninsoare), funcționarea în locuri circu late (cu vibrații care afectează
senzorul de șoc), durabilitate în timp.
Alarmele auto pot fi responsabile și de confortul dumneavoastră. Iată câteva criterii care diferențiază
funcționalitatea unor sisteme de alarmă eficiente: modul de închidere și des chidere a portierelor,
localizarea sau căutarea în parcare (la apăsarea butonului, alarmă emite 2 -3 semnale sonore și
luminoase), armarea pasivă (la un anumit timp de la închiderea ușilor alarmă se va arma automat),
închiderea și deschiderea ușilor pentru a nu fi agresați la semafor, deschiderea portbagajului din
telecomandă, emiterea de semnale luminoase sau acustice la mersul în marșarier. În cazul alarmelor
dotate cu funcția de pornire a motorului trebuie avut în vedere că atunci când mașina are cutie de viteze
manuală, alarma ar trebui să aibă opțiune pentru un asemenea tip de cutie. Dacă mașina este dotată cu
motor diesel, alarmele auto ar trebui să aibe opțiune pentru mașinile de genul acesta sau dacă motorul
are turbosuflantă, să existe opțiune pentru turbo. Trebuie avute în vedere raza de acțiune a telecomenzii
și promptitudinea cu care comunică cu unitatea centrală.
După instalarea corectă a alarmei se vor verifică toate componentele acesteia pentru a se asigura
funcționarea lor. Începând cu testul becurilor de semnalizare dacă se aprind la armare și dezarmare,
acestea trebuie să se aprindă în același timp în care are loc avertizarea sonoră. În cazul nefunctionării
corecte a instalației luminoase și acustice se vor verifica toate firele dacă sunt puse corect după culoare
și sa nu existe vreun scurt -circuit. În al doilea rând sistemul de alarmare care cuprinde senzorul , panoul
de command, senzorul la gradul de sensibilitate dorit, accesorii senzori de parcare, senzor perimetral,

18
modul GPS, pager, orice închidere, acestea se vor specific scopului pentru care sunt destinate după cum
este precizat in cartea lor tehnică.

3. Microcontrolere utilizate pentru sisteme automate

3.1 Istoric avantaje ale utilizării microcontrolerelor

Microprocesorul este un circuit integrat ce conține toate unitățile funcționale specifice unei structuri de
procesor de uz general. În prezent, microprocesorul constituie Unitatea Centrală de Procesare (UCP) a
unui calculator numeric. UCP conține o structu ră de procesare (numită „procesor”) alcătuită din:
• Unitate de control (decodifică instrucțiunile binare ale unui program, generează semnalele de
control pentru celelalte unități funcționale ale procesorului, generează semnalele de control
pentru component ele externe ale procesorului: memorie externă, sistem de intrare ieșire,
magistrale externe și primește semnale de feedback de la unitățile interne și externe
microprocesorului).
• Unitate aritmetică și logică: unitate de prelucrare a datelor, funcția specif ică executată fiind
stabilită în fiecare moment prin semnalele de control primite de la UC.
• Registre de uz general folosite ca memorie locală de mare viteză, magistrale interne pentru
transferul datelor, adreselor și instrucțiunilor, interfețe cu magistralele externe.
Microprocesorul este un dispozitiv programabil, același suport hardware oferi nd mai multe funcțiuni
ce depind de instrucțiunile programului ce se execută. Microprocesorul nu poate lucra de unul singur.
Pentru a construi un calculator numeric se atașează memorie (de program și date) și un sistem de
intrare / ieșire (denumit sistem I /O în continuare) care face legătura calculatorului cu lumea externă și
la care se conectează periferice. Putem spune că un calculator este o mașină de prelucrare automată a
datelor ce funcționează sub controlul unei liste de instrucțiuni (program) stocate în memoria principală
a calculatorului.
Istoric, primelor calculatoare ce foloseau un microprocesor în rol de UCP li s -a spus calculatoare pe
bază de microprocesor, sau microcalculatoare. Toate calculatoarele moderne sunt construite cu
microprocesoare c u funcția de UCP, unele fiind bazate pe un sigur microprocesor (calculatoare uni –
procesor), altele conținând mai multe microprocesoare în scopul creșterii puterii de calcul și a vitezei
de prelucrare (calculatoare multi -procesor). Microprocesoarele, ca și UCP de uz general, sunt utilizate
pentru aplicații de prelucrare de înaltă performanță, fiind folosite pentru construcția calculatoarelor de
uz general. Microprocesoarele sunt utilizate în PC -uri (Personal Computers), stații de lucru, servere,
laptopuri, unde compatibilitatea software, performanța, generalitatea și flexibilitatea sunt importante.
Imediat după apariția primului microprocesor (1971) firma Intel a scos pe piață o familie de
microcontrolere numită MCS -48 (începând cu 1976) cu circuitele inte grate 8048, 8035 și 8748.

19
Aceste circuite nu erau destinate operațiilor de prelucrare de uz general, ci celor specifice pentru
controlul unor aplicații din lumea externă circuitului. La momentul apariției, circuitele au fost numite
"microcalculatoare pe u n chip", pentru că ele includeau în aceeași capsulă de circuit integrat toate
componentele unui calculator: UCP, memorie și sistem I/O. În momentul de față circuitele similare
sunt numite microcontrolere, pentru că, așa cum sugerează și numele sunt destin ate aplicațiilor de
control (nu calculului de uz general). Microcontrolerele sunt proiectate pentru a se obține o dimensiune
redusă a chip -ului, pentru micșorarea costurilor și includerea de spațiu de memorie și interfețe IO pe
chip. Microcontrolerele sunt adesea “specializate pe aplicații” în dauna flexibilității. Indiferent de ceea
ce este controlat în lumea externă (de exemplu controlul turației unor motoare electrice, reglarea
temperaturii într -o incintă, comanda sistemului antiblocare a frânelor la aut omobil -ABS), sistemul de
comandă digitală este alcătuit din: UCP (nucleu microprocesor), memorie de date și program, interfețe
și controlere de periferie. Ideea de bază la microcontrolere este integrarea într -un singur circuit a
tuturor acestor componente, prin simplificarea și micșorarea dimensiunilor diverselor unități
funcționale (de exemplu capacitate de stocare în memorie mult mai mică față de calculator, interfețe
seriale cu lumea externă etc. De observat diferențele semnificative dintre microproceso r și
microcontroler din punctul de vedere al structurii interne, al costurilor, vitezei de prelucrare și
flexibilității la rularea diverselor aplicații.

3.2 Arhitectura microcontrolerelor

Termenul "arhitectură" este o abstractizare a proprietăților unui microprocesor. Ca urmare a evoluției
funcțiilor și structurii UCP, a evoluat și noțiunea de arhitectură. Aceasta reprezintă mai mult decât
"interfața" între hardware și software definită inițial de cercetătorii de la firma IBM (International
Business Machi ne). Un arhitect de calculatoare proiectează mașini care vor rula programe, iar sarcinile
sale de proiectare vor include: proiectarea setului de instrucțiuni, organizarea funcțională, proiectarea
logică și implementarea. Implementarea cuprinde totul începâ nd de la circuitele integrate utilizate, până
la aspectele privind puterea consumată și tipul de răcire. Arhitectura, în sensul inițial de definire, ca
interfață între hardware și software, îngloba funcțiuni în hardware, prin micro -programare (microcod).
Orice mașină ulterioară unei mașini din aceeași familie, este obligată – prin arhitectura definită – să
recunoască setul de instrucțiuni al celei vechi, chiar dacă mașin a nouă are și funcțiuni suplimentar e. La
momentul introducerii sale, noțiunea de arhitec tură a calculatorului se referea doar la ceea ce astăzi se
înțelege prin arhitectura setului de instrucțiuni. Aceasta este o interfața între resursele hardware și
resursele cele mai “rudimentare” de software (cod mașina – forma binară a programelor înțelea să de
mașină). Arhitectura setului de instrucțiuni este ceea trebuie să știe un programator pentru a scrie
programe în limbaj de asamblare, respectiv pentru a concepe și construi un program de tip compilator,
sau rutine destinate sistemului de operare. Se tul de instrucțiuni, ca și componentă arhitecturală, permite
atât proiectantului cât și utilizatorului procesorului, să vorbească despre funcții, independent de
suportul hardware specific care le realizează. Arhitectura setului de instrucțiuni (notată în c ontinuare cu
ASI; în limba engleză ISA = Instruction Set Architecture), ca interfață între hardware și software,
permite mai multor implementări, cu costuri și performanțe diferite, să ruleze același software.

20
Noțiunea de arhitectură trebuie privită, prin analogie cu înțelesul clasic al noțiunii de arhitectură, care
se referă la știința și arta de a proiecta și a construi clădiri. Astfel arhitectura microprocesorului nu este
înțeleasă doar în sens declarativ al ASI (care definește un set de proprietăți abs tracte) dar și în sens
procedural, al unei discipline de proiectare, care implică procesul de producere și implementare a
acestor proprietăți abstracte. Aceasta a doua componenta a noțiunii de arhitectura, care se refera la
aspectele de implementare a func țiilor (proiectare și realizare a circuitelor ce realizează funcțiile), are la
rândul său două componente: organizare și hardware. Termenul organizare include aspectele de nivel
înalt ale unui proiect de microprocesor, ca de exemplu organizarea căii de da te, organizarea de tip
pipeline a căii de control, organizarea magistralelor, organizarea memoriei, sau proiectul intern al UCP.
Noțiunea de hardware (resurse fizice) e utilizată pentru a ne referi la aspectele specifice ale
implementării mașinii. Acestea includ proiectul logic de detaliu și tehnologia de realizare a
microprocesorului.
În concluzie arhitectura microprocesorului cuprinde două componente principale:
a. arhitectura setului de instrucțiuni (ASI)
b. implementarea mașinii, cu cele două sub -componente : organizare hardware
c.
3.2.1 Caracteristici generale

Microprocesorul, ca unitate centrală de prelucrare (UCP) a calculatorului numeric este o structură de
procesor de uz general, care recunoaște un set de instrucțiuni. UCP este un procesor de uz general, spre
deosebire de alte procesoare cu set de instrucțiuni, cum ar fi procesoarele de I/O, sau procesoarele
aritmetice, care îndeplinesc doar funcții limitate, specifice. De asemenea UCP este un procesor cu set
de instrucțiuni, pentru că UCP recunoaște și ex ecută un set specific de instrucțiuni binare, furnizate din
exteriorul său. În cadrul unui sistem de calcul, UCP are responsabilitatea generală de interpretare și
execuție a instrucțiunilor unui program. În accepțiunea clasică (von Neumann) a unui sistem de calcul,
mașina conține o singură Unitate Centrală de Prelucrare. Un astfel de calculator este numit uniprocesor,
pentru a -l deosebi de calculatoarele multiprocesor, care conțin două sau mai multe UCP. Ca structură
generală, un procesor cuprinde o unit ate de prelucrare a datelor (care conține o unitate aritmetică și
logică și registrele folosite ca memorie locală) și o unitate de control. Sistemul digital format dintr -un
automat de prelucrare aritmetică și logică și o unitate de control este numit proce sor. Unitatea
Aritmetică și Logică (ALU), efectuează operații cu datele de intrare (operanzi) și conține pe lângă
structurile combinaționale pentru efectuarea acestor operații, circuite de tip registru pentru memorarea
locală, sau prelucrarea datelor și c ircuite necesare transferului de informație între registre și cu
exteriorul ALU (circuite de decodificare, codificare, multiplexare, comparare, circuite tampon, etc.).
Registrele locale folosite ca memorie de mare viteză, pot fi folosite și pentru efectuar ea unor operații
aritmetice sau logice. Principalele operații realizate de ALU sunt:
• operații aritmetice și logice cu operanzi de intrare codificați pe n biți. Valoarea lui n este egală
de obicei cu numărul de biți ai magistralei interne de date a procesorului, dar există și excepții
de la aceasta regulă.

21
• furnizează indicații privind tran sportul, împrumutul, sau alte caracteristici privind rezultatul
operațiilor efectuate, prin intermediul unor valori binare numite indicatori de condiții (în
engleză flags).
Organizarea și funcționarea microprocesorului de uz general 95
În figura 3.1 de mai jos datele de intrare în unitatea de prelucrare a datelor sunt intrările pentru
operanzii citiți din exterior. Acești operanzi se citesc ca și cuvinte binare (cu n biți în paralel) și se
stochează în registre temporare, interne unității de prelucrar e a datelor. Rezultatul operațiilor efectuate,
sau conținutul unor registre de stocare temporară, se poate furniza în exterior prin liniile notate "date
ieșire". Intrările în unitatea de prelucrare notate "comenzi interne procesorului", reprezintă comenzi
către ALU generate de unitatea de control. Conform acestor comenzi ALU va prelucra datele de la
intrare și va furniza datele la ieșire (registre interne sau externe). Aceste comenzi pot reprezenta:
• codul funcției ce trebuie executată de ALU. Dacă conside răm, de exemplu un cod al funcției pe
4 biți, ALU poate efectua maximum 16 operații aritmetice și logice;
• informații de adresare a registrelor interne unității de prelucrare, (de exemplu pentru a se indica
registrele sursă și / sau destinație ale operații lor efectuate de ALU, pentru a se selecta / valida
registre tampon de memorare a valorilor binare de la "Intrare date " sau la "Ieșire date ");
• semnale de sincronizare (destinată logicii secvențiale interne a unității de prelucrare); aceste
semnale indică momentele de timp când se face transferul între registre, respectiv momentele de
încărcare a unor registre.

Figura 3.1 Structura bloc a unui procesor de uz general. Liniile oblice pe căile de intrare și ieșire a
semnalelor indică existența mai multor li nii de semnal, fără specificarea numărului de biți transferați în
parallel

22
3.2.2 Microcontroler ATMEL ATmega 328p

Coreul Atmel AVR® combină un set bogat de instrucțiuni cu 32 de registre de lucru cu scop general.
Toate cele 32 de registre sunt conectate direct la unitatea logică aritmetică (ALU), permițând accesarea
a două registre independente într -o singură instrucțiune executată într -un singur ciclu de ceas.
Arhitectura rezultată este mai eficientă din punct de vedere al codului în timp ce se realizeaz ă
transferuri de până la zece ori mai rapide decât microcontrolerele CISC convenționale. Modelul
ATmega328/P oferă următoarele caracteristici: 32Kbps memorie Flash programabilă integrata in
sistem cu capabilități de read -while -write, 1Kbytes EEPROM, 2Kbyte s SRAM, 23 linii I/O de uz
general, 32 registre de lucru cu caracter general, , trei timere / contoare flexibile cu moduri de
comparare și PWM, 1 USART seriale programabile, 1 interfață serială orientată pe două fire, I2C pe 6
canale, 8 canale în pachete T QFP și QFN / MLF, Watchdog Timer programabil cu Oscilator intern,
port serial SPI și șase moduri de economisire a energiei selectabile. Modul inactiv oprește procesorul,
permițând în continuare funcționarea SRAM, Timer/Counters, portul SPI și sistemului de întrerupere.
Modul Power -down salvează conținutul registrului, dar blochează oscilatorul, dezactivând toate
celelalte funcții ale cip -ului până la următoarea întrerupere sau resetare hardware. În modul de
economisire a energiei, cronometrul asincron conti nuă să funcționeze, permițând utilizatorului să
mențină o bază de temporizare în timp ce restul aparatului este în așteptare. Modul de reducere a
zgomotului ADC oprește CPU -ul și toate modulele I/O, cu excepția cronometrului asincron și a ADC
pentru a mini miza zgomotul de comutare în timpul conversiilor ADC. În modul de așteptare,
oscilatorul cristal/rezonator funcționează în timp ce restul aparatului este în staționare. Acest lucru
permite pornirea foarte rapidă combinată cu un consum redus de energie. În modul Extended Standby,
atât oscilatorul principal, cât și cronometrul asincron continuă să funcționeze. Atmel oferă biblioteca
QTouch® pentru integrarea funcțiilor butoanelor capacitive, a glisoarelor și a roților în
microcontrolerele AVR. Achiziția de se mnal de transfer de taxă patentată oferă o detectare robustă și
include raportarea completă a cheilor de atingere și include tehnologia AJ (Adjacent Key
Suppression®) pentru detectarea clară a evenimentelor cheie. Setul de instrumente QTouch Suite ușor
de utilizat vă permite să explorați, să dezvoltați și să depanați propriile aplicații touch. Dispozitivul este
fabricat utilizând tehnologia Atmel de înaltă densitate de memorie nevolatilă. On -chip-ul ISP Flash
permite programarea memoriei programelor In -System printr -o interfață serială SPI, printr -un
programator de memorie nonvolatilă convențional sau printr -un program On -chip Boot care rulează pe
Coreul AVR. Programul Boot poate folosi orice interfață pentru a descărca programul de aplicație în
memoria Flas h Application. Software -ul din secțiunea Flash Boot va continua să ruleze în timp ce
secțiunea Application Flash este actualizată, oferind o operație adevărată Read -While -Write. Prin
combinarea unui procesor RISC pe 8 biți cu memorie Flash auto -programabil în sistem pe un cip
monolitic, Atmel ATmega328/P este un microcontroler puternic care oferă o soluție foarte flexibilă și
eficientă din punct de vedere al costurilor pentru multe aplicații de control încorporate. ATmega328/P
este susținut cu o suită compl etă de programe și instrumente de dezvoltare a sistemului, printre care:
compilatoare C, macromobile, debugger/simulatoare de program, emulatoare în circuit și kituri de
evaluare.

23
Figura 3.2 Diagrama bloc microcontroller Atmel ATmega328/p

3.3 Modalitati de programare a microcontroler elor

Microcontrollerul este un circuit integrat ce conține un procesor, memorie program, memorie de date și
periferice. Un microcontroller execută un program din memoria ROM astfel: programul este stocat în
memorie iar unita tea aritmetico -logică (ALU) citește o instrucțiune din memorie, decodează
instrucțiunea citită și o execută. După terminarea instrucțiunii curente, o altă instrucțiune este luată din
memorie pentru a fi procesată. Acest procedeu se va execută până la final izarea instrucțiunilor din
memorie. Programul este scris într -un limbaj de programare care poate să difere de la un
microcontroller la altul. După nivelul de abstractizare există mai multe categorii de limbaje care vor fi
utilizate în programarea memoriei unui microcontroller:
• limbaje de generația I : limbaje cod -mașină.
• limbaje de generația a II -a : limbaje de asamblare.
• limbaje de generația a III -a : limbaje de nivel înalt.
Pentru executarea unui program scris într -un limbaj oarecare, există, în principiu, două abordări:
compilare sau interpretare. La compilare, compilatorul transformă programul -sursă în totalitate într -un

24
program echivalent scris în limbaj mașină, care apoi este executat. La interpretare interpretorul ia prima
instrucțiune din programul -sursă, o transformă în limbaj mașină și o execută; apoi trece la instrucțiunea
două și repetă aceleași acțiuni ș.a.m.d.
Limbajul cod -mașină
Limbajul cod mașină este un sistem de instrucțiuni și date executate direct de unitatea centrală de
procesare. Acest limbaj poate fi privit că un limbaj de programare primitiv sau că cel mai mic nivel de
reprezentare a unui program. Limbajul cod -mașină se bazează pe sistemul binar de enumer ații și diferă
de la un microprocesor la altul. Fiecare familie de procesoare are propriul set de instrucțiuni cod –
mașină. Instrucțiunile sunt modele de biți, care prin reprezentarea lor fizică, corespund diferitelor
comenzi ale mașinii. Setul de instrucți uni este astfel este specific unei clase de microprocesoare care
folosesc aceeași arhitectură. Modele ulterioare sau derivate ale aceleiași arhitecturi de microprocesor
includ toate instrucțiunile predecesorului microcprocesor plus un set additional de ins trucțiuni.
Ocazional, un model ulterior apărut poate să modifice sensul instrucțiunilor de cod(în general pentru că
au nevoie de o noua întrebuințare), afectând astfel compatibiliatea codului pe modele de
microprocesoare derivate. Setul de instrucțiuni al unui microprocesor poate avea instrucțiuni de
lungime egale sau poate avea instrucțiuni de lungime variabila.
Limbaj de nivel înalt
Un limbaj de programare de nivel înalt este un limbaj cu o abstractizare puternică față de instrucțiunile
unui microcontroll er. În comparative cu limbajele de programare de nivel scăzut, limbajele de nivel
înalt manipulează concept apropiate de limbajul natural care îl fac mai ușor de înțeles, de utilizat și
oferă o portabilitate pe mai multe platforme. În anumite cazuri, o sin gură linie de program scrisă într –
un astfel de limbaj poate echivala cu sute de linii de program scrise în cod mașină. Un alt avantaj îl
reprezintă reducerea timpului necesar realizării unui program prceum și depănarea acestuia. Însă, pe
măsură ce limbajul are un nivel mai înalt, execuția programului de către microcontroller va fi mai lentă.
În general programarea în limbaje de nivel înalt nu este folosită în situațiile în care resursele
microcontrolerului sunt limitate. Acest limbaj are nevoie de un spațiu de memorie mai mare și fișiere
de cod intermediare care care duc la îngreunarea execuție programului. Cu toate acestea, datorită
complexității crescânde a microcontrollerelor, a optimizării compilatoarelor pentru limbaje de nivel
înalt care produc fișiere de cod comparabile în eficientă cu cele scrise în limbaje de nivel scăzut,
limbajele de nivel înalt oferă rezultate mai bine decât restul limbajelor în anumite situații.
Limbajul C
Limbajul C, deși este un limbaj de nivel înalt, păstrează contactul cu par tea hardware a unui
microcontroller. Printre facilitățile pe care le oferă limbajul C putem enumera : facilitate pentru
manipularea biților, a câmpurilor de biți, manipularea funcțiilor cu pointeri la funcții precum și
adresarea directă a memorie.

25
3.4 Med iul de dezvoltare Arduino IDE

Arduino este o placa de dezvoltare cu un singur microcontroler ce permite dezvoltarea unor proiecte
multidisciplinare mult mai accesibile. Hardware -ul constă dintr – o placă hardware open – source
conceputa în jurul unui microcontroler Atmel AVR pe 8 biti, sau un ARM Atmel pe 32 de biți.
Software -ul este constituit dintr -un compilator cu limbaj propriu de programare si un bootloader ce este
executat pe microcontroler.
Placile Arduino pot fi achizitionate pre -asamblate sau kit-uri „do -it-yourself”. Desemeni pe internet se
gasesc, fiind un proiect open -source, o serie de informatii utile, legate de design -ul hardware ale
acestora, lucru ce permite pasionatilor sa isi produca propriile versiuni cat si pentru a asambla manual
componentele necesare.
O placa Arduino constă dintr -un microcontroler AVR Atmel, pe 8 – biți si o serie de componente
complementare pentru a facilita programarea și încorporarea în alte circuite. Un aspect important al
placilor de dezvoltare Arduino este mo dul standard in care sunt expusi conectorii placii, la vedere,
acest lucru permițând ca placa de dezvoltare să fie conectata la o varietate de module add -on
interschimbabile, cunoscute sub numele de Arduino Shields (scuturi Arduino).
Unele shield -uri comun ica cu placa Arduino direct pe anumiti pini ai acesteia, insa cele mai multe
shield -uri sunt adresabile individual prin Bus -ul serial I²C, care permite ca mai multe shield -uri sa fie
stivuite și utilizate în paralel. Placile de dezvoltare oficiale Arduino au folosit chip -uri din seria
megaAVR, în special ATmega8, ATMEGA168, ATmega328, ATmega1280, și ATmega2560. O serie
de alte procesoare au fost folosite de către placile compatibile Arduino. Cele mai multe placi includ un
regulator liniar de 5 volți și un o scilator de 16 MHz (cristal de Quartz sau rezonator ceramic, în unele
variante), deși unele modele, cum ar fi Lilypad folosesc un oscilator de 8 MHz și nu au regulator liniar
de 5V ca urmare a restricțiilor specifice formei acestora. Microcontroler -ul Ardu ino este, de asemenea,
pre-programat cu un bootloader care simplifică încărcarea de programe in memoria flash a acestuia,
comparativ cu alte dispozitive, care de obicei au nevoie de un programator extern.
La un nivel conceptual, toate placile Arduino sunt programate printr -o conexiune serială RS – 232, dar
modul în care aceasta este pusă în aplicare variază în funcție de versiunea hardware. Placile seriale
Arduino conțin un circuit schimbator de nivel logic, pentru a converti între RS – 232 si nivelul de
semnale TTL (in general chipuri din seria MAX232). Placile Arduino curente sunt programate prin
USB, implementat folosind chip -uri adaptoare USB – serie, cum ar fi FTDI FT232. Unele variante,
cum ar fi Arduino Mini și placile neoficiale Boarduino, folosesc o placă detașabila cu adaptor USB -to-
serial sau cablu, Bluetooth sau alte metode.
Placile Arduino expun cei mai multi pini I/O ai microcontrolerului pentru a fi utilizati in alte circuite.
In acest moment placile Diecimila, Duemilanove, și Uno oferă 14 pini digitali I/O, dintre care șase pot
produce semnale de puls cu lățime modulata (PWM), și șase intrări analogice. Acesti pini se afla pe
partea superioara a placii Arduino, grupati in 3 mufe mama de 0.1 inch (2,5 mm). Arduino Nano cat si

26
anumite placi Ardui no compatibile pot avea pe partea inferioara a placii pini de tip tata ce permit
conctarea placii pe placi fara lipire tip breadboard.
Există pe piata mai multe tipuri de placi Arduino – compatibile și Arduino – derivate. Unele sunt
funcțional echivalente cu placile Arduino și pot fi folosite alternativ. Multe dintre acestea au la baza
platforma Arduino, cu adaos de drivere de ieșire, de cele mai multe ori pentru a fi utilizate în domeniul
educației, la nivelul școlii, sau pentru a simplifica construirea de roboti mici. Altele sunt echivalente
electric, dar schimba factorul de formă, lucru care permite uneori utilizarea în continuare a Shield –
urilor, alteori nu. Unele variante folosesc procesoare complet diferite, cu diferite niveluri de
compatibilitate. Pana in prezent au fost produse 16 versiuni hardware oficiale Arduino.
Shields (Scuturi)
Placile Arduino și Arduino – compatibile pot utiliza diferite scuturi (shield) – placi imprimate de
extensie care se conectează la Arduino furnizand astfel posibilitatea extinderii capabilitatilor placii de
dezvoltare. Shieldurile pot permite controlul motoarelor, GPS, ethernet, display -uri LCD, sau
breadboarding (prototipuri).
Mediul de dezvoltare integrat Arduino (IDE) este o aplicație cross -platform scrisă în Java. Aces ta este
conceput pentru a introduce in arta programarii nou -veniții nefamiliarizați cu dezvoltarea de software.
Mediul de dezvoltare Arduino include un editor de cod cu o serie de caracteristici, cum ar fi
evidențierea sintaxei, indentarea automata, și est e de asemenea, capabil de compilarea și încărcarea
programelor in placa de dezvoltare cu un singur clic. Un program sau cod scris pentru Arduino este
numit ”schiță ” (sketch).
Programele Arduino sunt scrise în C sau C++. Pentru executia ciclica a unui prog ram, utilizatorul nu
trebuie decat sa defineasca doua functii:
setup ( ) : o funcție ce ruleaza o singură dată, la începutul unui program, care are rolul de a initializa
setările programului;
loop ( ) : o funcție ce ruleaza în mod repetat până la intrerupe rea alimentarii placii de dezvoltare;
Primul program scris pentru microcontrolere, este acela de a face un LED sa clipeasca la un anumit
interval de timp (cum este in cazul diferitelor limbaje de programare pt. PC, programul Hello World!)
Exemplu de progra m
Un program Arduino tipic pentru un programator începător face ca un LED să se aprindă intermitent.
Acest program este încărcat pe placă, în mod normal, de către producător. În mediul de dezvoltare
Arduino, utilizatorul ar trebui să scrie un astfel de program după cum urmează:

void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

27
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Multe plăcuțe Ardui no conțin un LED, împreună cu un rezistor în serie, între pinul 13 și masă (GND),
ceea ce este un amănunt util pentru multe teste.

4. Sisteme de comunicatie radio (wireless)

În anii 1950 -1960 cånd au fost modelate pentru prima dată mecanismele canalelor cu fading
(fluctuatii), aceste idei au fost aplicate initial comunicațiilor dincolo de orizont, care cuprind o gama
largă de benzi de frecvență. Pentru comunicațiile ionosferice se utilizează banda de frecvențe inalte HF
(high frequency) de la 3 -30 Mhz iar pentru imprăștierea troposferică se folosesc benzile 300 -3Ghz
UHF (Ultra High Frequency) respectiv 3 -30 Ghz SHF (Super High Frequency).
Primele modele ne sunt incă destul de utile in caracterizarea efectelor fadingului in sistemele de
comunicații numerice mobile, deși fadingul in sistemele radio mobile este oarecum diferit decåt cel din
canalele troposferice ionosferice. de față se ocupă de fadingul Rayleigh, din banda UHF care afectează
sistemele mobile cum sunt sistemele de comunicatii celulare prezentån d principalele tipuri de fading
degradări.
In studiul sistemelor de comunicații, punctul uzual de pornire, pentru intelegerea relatiilor referitoare la
performanțele de bază ale acestora il reprezintă canalul clasic cu zgomot gaussian alb aditiv AWGN
(Add itive White Gaussian Noise), cu "antioane de zgomot gaussian statistic independente care
afectează epntioanele de date, neafectate de interferenta intersimbol ISI (Inter Symbol Interference),
zgomotul termic din receptor reprezentånd motivul principal al d egradării performanțelor. De
nenumărate ori insă, interferența externă receptionată de antenă este mai importantă decåt zgomotul
termic. Această interferentă externă poate fi uneori, caracterizată ca avånd un spectru larg se cuantifică
printr -un parametru numit temperatura antenei. Zgomotul termic are de obicei, o densitate spectrală de
putere plată in banda semnalului o tensiune gaussiană avånd functia densității de probabilitate de medie
nulă. Următorul pas in modelarea sistemelor practice este introducer ea filtrelor limitatoare de bandă.
Filtrul din transmitător servește de obicei la satisfacerea unor cerințe referitoare la continutul spectral.
Filtrul din receptor este deseori folosit ca un "filtru adaptat" la banda semnalului.

28
Din cauza proprietății fi ltrelor de a limita banda a distorsiona faza, este necesară o proiectare specială a
semnalului tehnici de egalizare pentru a evita ISI introdusă de filtre.
Dacă nu sunt specificate caracteristicile de propagare ale canalului radio, se presupune de obicei că
atenuarea semnalului in functie de distantă are loc ca in cazul propagării printr -un spatiu liber ideal.
Modelul spațiului liber ideal consideră că regiunea dintre antena transmițătoare cea receptoare e liber,
fără obiecte care ar putea să reflecte sau să absoarbă energia de radio frecvență RF (radio frecvență).

4.1 Sisteme RF (Radio Frecven ță)

Un modul RF (modul de radiofrecvență) este un dispozitiv electronic mic utilizat pentru a transmite
și/sau recepționa semnale radio între două dispozitive. Într-un sistem încorporat, este adesea de dorit să
fie folosita o comunicație wireless cu un alt dispozitiv. Această comunicație fără fir poate fi realizată
prin comunicații optice sau prin comunicații de frecvență radio (RF). Pentru multe aplicații, mediu l de
alegere este RF, deoarece nu necesită o linie de vizibilitate. Comunicațiile RF includ un transmițător și
un receptor. Acestea sunt de diferite tipuri și game. Unii pot transmite până la 150m. Modulele RF sunt
utilizate pe scară largă în designul elec tronic datorită dificultății de proiectare a circuitelor radio. Un
bun design radio este complex datorită sensibilității circuitelor radio și a preciziei componentelor și a
structurilor necesare pentru a obține o operațiune la o anumită frecvență. În plus, circuitul de
comunicații RF fiabil necesită o monitorizare atentă a procesului de fabricație pentru a se asigura că
performanța RF nu este afectată negativ. În cele din urmă, circuitele radio sunt, de regulă, supuse
limitelor emisiilor radiate și necesită testare și certificare de conformitate de către o organizație de
standardizare, cum ar fi ETSI sau Comisia Federală a Comunicațiilor de Comunicații (FCC). Din
aceste motive, inginerii de proiectare deseori vor proiecta un circuit pentru o aplicație care n ecesită o
comunicație radio și apoi "arunca" un modul radio pre -făcut, mai degrabă decât încercarea unui design
discret, economisind timp și bani pentru dezvoltare.
Modulele RF sunt utilizate cel mai adesea în produse cu volum mediu și mic pentru aplicații pentru
consumatori, cum ar fi deschizătoare pentru uși de garaj, sisteme de alarmă sau de supraveghere fără
fir, telecomenzi industriale, aplicații senzor inteligente și sisteme de automatizare fără fir pentru acasă.
Ele sunt uneori folosite pentru a înlo cui modelele de comunicații mai vechi cu infraroșu, deoarece
acestea au avantajul de a nu necesita o operare a liniei de vedere.
Mai multe frecvențe purtătoare sunt utilizate în mod frecvent în module RF disponibile în comerț,
inclusiv în benzile de frecve nță industriale, științifice și medicale (ISM), cum ar fi 433,92 MHz, 915
MHz și 2400 MHz. Aceste frecvențe sunt utilizate din cauza reglementărilor naționale și internaționale
care reglementează utilizarea radioului pentru comunicații. Dispozitivele pe di stanțe scurte pot utiliza,
de asemenea, frecvențe disponibile pentru o utilizare nelicențiată, cum ar fi 315 MHz și 868 MHz.
Modulele RF pot respecta un protocol definit pentru comunicații RF, cum ar fi Zigbee, Bluetooth low
energy sau Wi -Fi, sau pot implementa un protocol proprietate.

29
Tipuri de module RF
Termenul de modul RF poate fi aplicat mai multor tipuri, forme și dimensiuni ale plăcii electronice de
ansamblu. Se poate aplica, de asemenea, modulelor într -o variantă enormă de funcționalitate și
capacitate. Modulele RF includ de obicei o placă de circuite imprimate, un circuit de transmisie sau
recepție, o antenă și o interfață serială pentru a comunica procesorului.
Cele mai multe tipuri standard și bine cunoscute sunt acoperite aici:
• Modul transm ițător
• Modul receptor
• Modul transceiver
• Sistemul de pe un modul de cip
Module pentru transmițătoare
Un modul de transmițător RF este un subansamblu mic de PCB capabil să transmită unde radio și să
moduleze acea undă radio pentru a transporta date. Modulel e de transmisie sunt de obicei implementate
alături de un microcontroler care va furniza date modulului care poate fi transmis. Transmițătoarele RF
sunt, de obicei, supuse cerințelor de reglementare care dictează puterea maximă admisă a
transmițătorului, a rmonicile și cerințele de margine a benzii.
Module receptor
Un modul receptor RF recepționează semnalul RF modulat și îl demodulează. Există două tipuri de
module de recepție RF: receptoare superheterodyne și receptoare super -regenerative. Modulele super –
regenerative sunt, de obicei, modele cu costuri reduse și cu putere redusă, care utilizează o serie de
amplificatoare pentru a extrage date modulate dintr -un val purtător. Modulele super -regenerative sunt
în general imprecise deoarece frecvența lor de func ționare variază considerabil cu temperatura și
tensiunea de alimentare. Receptoarele superheterodyne au un avantaj de performanță față de super –
regenerativ; ele oferă o precizie crescută și stabilitate pe o tensiune mare și intervalul de temperatură.
Aceas tă stabilitate provine de la un design de cristal fix, care în trecut a avut tendința de a însemna un
produs relativ mai scump. Cu toate acestea, progresele în design -ul cipului receptorului înseamnă că în
momentul de față există o diferență mică de preț î ntre modulele superheterodyne și super -regenerative.
Module transceiver
Un modul transmițător RF încorporează atât un transmițător cât și un receptor. Circuitul este proiectat
în mod obișnuit pentru funcționarea semipuplexă, deși sunt disponibile module f ull-duplex, de obicei la
un cost mai mare datorită complexității adăugate.
Sistem pe un modul de chip (SoC)
Un modul SoC este același ca un modul transmițător, dar este adesea realizat cu un microcontroler de
la bord. Microcontrolerul este utilizat în mod obișnuit pentru gestionarea pachetului de date radio sau
pentru gestionarea unui protocol, cum ar fi un modul compatibil IEEE 802.15.4. Acest tip de modul

30
este utilizat în mod obișnuit pentru modele care necesită procesare suplimentară pentru respectarea
unui protocol atunci când proiectantul nu dorește să integreze această procesare în microcontrolerul
gazdă.

4.2 Protocoale de comunicatii radio

4.2.1 Comunicatie GSM

Global System for Mobile Communications (Sistem Global pentru Comunicații Mobile), pres curtat
GSM, este standardul de telefonie mobilă (celulară) cel mai răspândit din lume, precum și numele
rețelei de telefonie respective. Atributul „mobil” al multor aparate și dispozitive actuale se referă în
primul rând la conectivitatea lor (fără fir, pr in semnale radio) la sistemul GSM, practic din orice punct
de pe glob unde există oameni. Din aceasta rezultă și mobilitatea utilizatorului.
Promotorul acestui standard, GSM Association, a estimat în anul 2007 că 82 % din piața mondială de
comunicații mobi le folosește acest standard. Mai este cunoscut și sub denumirea de 2G (generația a 2 –
a). NMT aparține de 1G, iar UMTS și standardele similare aparțin de 3G. GSM 2G a apărut pe piață la
începutul anilor 1990, luând un mare avânt la sfârșitul deceniului. Est e sistemul dominant în Europa.
La ora actuală (2012) la rețeaua GSM se pot conecta cu ajutorul unei minicartele de tip SIM nu numai
telefoanele mobile, aici în special cele de tip smartphone, dar și diverse calculatoare de ex. iPad -uri,
alte calculatoare p ortabile, modemuri UMTS/LTE înglobate în diverse aparate ș.a.
Prin contrast, există și sisteme de telefonie fără fir care nu se numesc „mobile”, deși și ele funcționează
când utilizatorul se deplasează:
• sisteme DECT – pentru distanțe mici de până la cca 30 m, în locuință sau la locul de muncă,
• sisteme bazate pe benzi speciale radio, v. Radio CB,
• sisteme instalate de ex. pe avioane și vapoare care pentru radiotelefonie folosesc sateliți de
telecomunicații
• sisteme speciale militare și de poliție.
Sistem celul ar
Sistemul GSM este un sistem numit „celular”. Deoarece telefoanele portabile atașabile la GSM (așa –
numitele telefoane mobile sau celulare) trebuie să fie ușoare și trebuie deci și să aibă acumulatori cât
mai ușori, ele au și o putere de emisie radio limi tată la circa 4 – 6 km. Drept consecință, releele GSM,
numite și „stații de bază”, care au antenele în poziții fixe pe stâlpi la sol sau pe clădiri mai înalte,
trebuie să fie numeroase, împânzind astfel mari suprafețe, de ordinul unor întregi zone metropol itane și
chiar și mai mari, tinzând cu timpul spre acoperirea completă a țărilor.
Zonele globului în care în general rețeaua GSM nu pătrunde sunt:

31
• mari zone nelocuite, de ex.: deșerturi, munți înalți, zonele polare, lacuri mari, mări și oceane
• zonele subte rane (tuneluri, mine, stațiuni de cercetări situate la adâncime) precum și zonele
subacvatice și submarine
• spațiul aerian cu altitudine de peste 4 – 6 km (avioanele de pasageri ajung și la înălțimi de 10 –
11 km)
• unele zone și țări subdezvoltate
Fiecare re leu GSM deservește doar o mică suprafață, mai mult sau mai puțin rotundă și cu diametrul de
cca 8 – 10 km, numită „celulă”. Dacă posesorul telefonului mobil se deplasează (de ex. călătorește cu
mașina), sistemul îl „pasează” de la un releu la altul, urmări ndu-l peste tot unde se află. Dacă la
trecerea în altă celulă (teritorială) posesorul tocmai vorbește la telefon, convorbirea sa nu este
întreruptă și nici măcar deranjată.
Securitatea transmisiei
Sistemul GSM, bazându -se pe transmisii radio, prezintă în p rincipiu riscul captării ilegale a
convorbirilor telefonice. El prevede însă ca semnalul sonor, înainte de a fi transmis, să fie digitalizat și
criptat, dispunând astfel de o securitate de transmisie ridicată.
Benzi de frecvențe
La ora actuală (2012) exist ă pe glob 14 domenii de frecvențe pentru GSM, toate situate în câte una din
următoarele benzi: 400 MHz, 700 MHz, 850 MHz, 900 MHz, 1.800 MHz și 1.900 MHz. Unele
domenii se folosesc numai pe anumite continente. Frecvențele cu care transmit telefoanele mobil e în
cadrul unei legături cu releul antenă (legături numite „uplink”) se deosebesc de frecvențele folosite de
relee în direcția inversă („downlink”).

4.2.2 Comunicatie Wi -Fi

Wi-Fi este numele comercial pentru tehnologiile construite pe baza standardelor de comunicație din
familia IEEE 802.11 utilizate pentru realizarea de rețele locale de comunicație (LAN) fără fir (wireless,
WLAN) la viteze echivalente cu cele ale rețelelor cu fir electric de tip Ethernet. Suportul pentru Wi -Fi
este furnizat de diferite dispozitive hardware, și de aproape toate sistemele de operare moderne pentru
calculatoarele personale (PC), rutere, telefoane mobile, console de jocuri și cele mai avansate
televizoare.
Standardul IEEE 802.11 descrie protocoale de comunicație aflate la ni velul gazdă -rețea al Modelului
TCP/IP, respectiv la nivelurile fizic și legătură de date ale Modelului OSI. Aceasta înseamnă că
implementările IEEE 802.11 trebuie să primească pachete de la protocoalele de la nivelul rețea (IP) și
să se ocupe cu transmiter ea lor, evitând eventualele coliziuni cu alte stații care doresc să transmită.

32
802.11 face parte dintr -o familie de standarde pentru comunicațiile în rețele locale, elaborate de IEEE,
și din care mai fac parte standarde pentru alte feluri de rețele, inclus iv standardul 802.3, pentru
Ethernet. Cum Ethernet era din ce în ce mai popular la jumătatea anilor 1990, s -au depus eforturi ca
noul standard să fie compatibil cu acesta, din punctul de vedere al transmiterii pachetelor.
Standardul a fost elaborat de IEEE în anii 1990, prima versiune a lui fiind definitivată în 1997. Acea
versiune nu mai este folosită de implementatori, versiunile mai noi și îmbunătățite 802.11a/b/g fiind
publicate între 1999 și 2001. Din 2004 se lucrează la o nouă versiune, intitulată 802 .11n și care, deși nu
a fost definitivată, este deja implementată de unii furnizori de echipamente.
Din punct de vedere al securității, IEEE și Wi -Fi Alliance recomandă utilizarea standardului de
securitate 802.11i, respectiv a schemei WPA2. Alte tehnici s imple de control al accesului la o rețea
802.11 sunt considerate nesigure, cum este și schema WEP, dependentă de un algoritm de criptare
simetrică, RC4, nesigur.
Limitările standardului provin din mediul fără fir folosit, care face ca rețelele IEEE 802.11 să fie mai
lente decât cele cablate, de exemplu Ethernet, dar și din folosirea benzii de frecvență de 2,4 GHz,
împărțită în 12 canale care se suprapun parțial două câte două. Limitările date de consumul mare de
energie, precum și de reglementările privind puterea electromagnetică emisă, nu permit arii de
acoperire mai mari de câteva sute de metri, mobilitatea în cadrul acestor rețele fiind restrânsă. Cu toate
acestea au apărut și unele tehnologii care permit legături fără fir bazate pe standardul 802.11 înt re două
puncte fixe aflate la distanțe de ordinul sutelor de kilometri.

4.2.3 Comunicatie Bluetooth

Bluetooth este un set de specificații (un standard) pentru o rețea personală (engleză: personal area
network, PAN) fără fir (wireless), bazată pe unde radio. Tehnologia Bluetooth a fost creata in 1994.
Specificația Bluetooth a fost formulată pentru prima dată de Sven Mattisson și Jaap Haartsen,
muncitori în orașul Lund, Suedia, la divizia de telefonie mobilă a companiei Ericsson. La 20 mai 1998
a fost fondată gruparea Bluetooth Special Interest Group (SIG), care azi are rolul de a vinde firmelor
tehnologia Bluetooth și de a urmări evoluția acestei tehnologii. Printr -o rețea Bluetooth se poate face
schimb de informații între diverse aparate precum telefo ane mobile, laptop -uri, calculatoare personale,
imprimante, camere foto și video digitale sau console video printr -o unde radio criptate (sigure) și de
rază mică, desigur numai dacă aparatele respective sunt înzestrate și cu Bluetooth. Aparatele care
dispu n de Bluetooth comunică între ele atunci când se află în aceeași rază de acțiune. Ele folosesc un
sistem de comunicații radio, așa că nu este nevoie să fie poziționate față în față pentru a transmite; dacă
transmisia este suficient de puternică, ele pot fi chiar și în camere diferite.
Bluetooth funcționează la frecvențe cuprinse între 2402 și 2480 MHz sau 2400 și 2483,5 MHz, inclusiv
benzile de gardă de 2 MHz la capătul inferior și lățimea de 3,5 MHz în partea superioară. Aceasta se
află în banda de frecven țe radio cu frecvență scurtă de 2,4 GHz, fără licență globală (dar nu
nereglementată) industrială, științifică și medicală (ISM). Bluetooth utilizează o tehnologie radio

33
numită spectru extins de propagare a frecvenței. Bluetooth divizează datele transmise în pachete și
transmite fiecare pachet pe unul din cele 79 de canale Bluetooth desemnate. Fiecare canal are o lățime
de bandă de 1 MHz. De obicei, efectuează 800 de hopuri pe secundă, cu activarea adaptivă a frecvenței
(AFH). Bluetooth low energyutilizează o distanță de 2 MHz, care găzduiește 40 de canale.
Inițial, modularea Gaussiană de schimbare a frecvenței (GFSK) a fost singura schemă de modulație
disponibilă. De la introducerea tehnologiilor Bluetooth 2.0 + EDR, pot fi utilizate și modulații 8 /
DPSK ( diferențierea în faza de schimbare a fazelor cu cadran) și 8DPSK între dispozitive compatibile.
Se spune că dispozitivele care funcționează cu GFSK funcționează în modul de rată de bază (BR), unde
este posibilă o rată instantanee de 1 Mbit/s . Termenul Enh anced Data Rate (EDR) este folosit pentru a
descrie schemele π/4 -DPSK și 8DPSK, fiecare furnizând câte 2 și respectiv 3 Mbit/s. Combinația dintre
aceste moduri (BR și EDR) în tehnologia radio Bluetooth este clasificată ca un "radio BR / EDR".
Bluetooth est e un protocol bazat pe pachete, cu o arhitectură master/slave. Un maestru poate comunica
cu până la șapte sclavi într -un piconet. Toate dispozitivele partajează ceasul comandantului. Schimbul
de pachete se bazează pe ceasul de bază, definit de comandant, c are bate la intervale de 312,5 μs. Două
căști de ceas formează un slot de 625 μs, iar două sloturi reprezintă o pereche de sloturi de 1250 μs. În
cazul simplu al pachetelor cu un singur slot, comandantul transmite în sloturi uniforme și primește în
sloturi impare. Sclavul, dimpotrivă, primește în sloturi uniforme și transmite în sloturi impare.
Pachetele pot fi de 1, 3 sau 5 sloturi lungi, dar în toate cazurile transmisia comandantului începe în
sloturi uniforme, iar sclavul este în sloturi impare.
Comunica re și conexiune
Un dispozitiv BR / EDR master poate comunica cu maxim șapte dispozitive într -o rețea piconet (o
rețea de calculatoare ad -hoc care utilizează tehnologia Bluetooth), deși nu toate dispozitivele ating
acest maxim. Dispozitivele pot schimba ro lurile, de comun acord, iar sclavul poate deveni maestru (de
exemplu, un set cu cască care inițiază o conexiune la un telefon începe în mod necesar ca inițiator al
conexiunii – dar poate funcționa ulterior ca slave) . Specificația principală Bluetooth preve de conectarea
a două sau mai multe picone pentru a forma un scatternet, în care anumite dispozitive joacă simultan
rolul principal într -un piconet și rolul de sclav în altul. În orice moment, datele pot fi transferate între
master și un alt dispozitiv (cu excepția modului difuzat puțin). Comandantul alege care dispozitiv slave
să se adreseze; în mod obișnuit, comută rapid de la un dispozitiv la altul într -o manieră rotundă. Din
moment ce stăpânul alege acel sclav care trebuie să se adreseze, în timp ce un s clav (teoretic) trebuie să
asculte în fiecare slot primit, fiind un maestru este o povară mai ușoară decât a fi un sclav. Fiind
stăpânul a șapte sclavi este posibil; fiind sclav mai mult de un maestru este posibil. Specificația este
vagă cu privire la comp ortamentul necesar în scatterneturi.

4.3 Module GSM

34
GSM este un modem de comunicații mobile si se traduce ca sistem global pentru comunicații mobile
(GSM). Ideea GSM a fost dezvoltată la Bell Laboratories în 1970. Sistemul de comunicații mobile este
utilizat pe scară largă in lume. GSM este o tehnologie celulară deschisă și digitală utilizată pentru
transmiterea serviciilor de voce și date mobile care funcționează la benzile de frecvențe 850MHz,
900MHz, 1800MHz și 1900MHz. Sistemul GSM a fost dezvoltat ca un sistem digital care utilizează
tehnica TDMA pentru scopuri de comunicare. Un GSM digitalizează și reduce datele, apoi îl trimite
printr -un canal cu două fluxuri diferite de date client, fiecare în slotul propriu de timp. Sistemul digital
are capacitate a de a transporta rate de date de la 64 kbps la 120 Mbps.
Modemul GSM
Există cinci dimensiuni de celule diferite într -o rețea de rețele GSM, celule micro, pico și umbrelă. Aria
de acoperire a fiecărei celule variază în funcție de mediul de implementare.
Time Division Multiple Access
Tehnica TDMA se bazează pe alocarea diferitelor intervale de timp fiecărui utilizator pe aceeași
frecvență. Se poate adapta cu ușurință la transmisia de date și comunicațiile vocale și poate transporta
pachete cu o viteza de tra nsfer de date de la 64kbps la 120Mbps.
Arhitectura GSM . O rețea GSM constă din următoarele componente:
• stație mobilă: este un telefon mobil care este format din transmițător, display și procesor și este
controlat de o cartelă SIM care operează în rețea.
• Subsistemul stației de bază: acționează ca o interfață între stația mobilă și subsistemul de rețea.
Se compune din stația de bază de emisie -recepție care conține transceiverele radio și se ocupă
de protocoalele de comunicare cu telefoanele mobile. Acesta con stă, de asemenea, in
controlerul stației de bază care controlează stația de bază de transmițător și acționează ca o
interfață între stația mobilă și centrul de comutare mobil.
• Subsistemul de rețea: furnizează conexiunea de rețea de bază către stațiile mobi le. Partea de
bază a subsistemului de rețea este centrul de comutare a serviciilor mobile care oferă acces la
diferite rețele, cum ar fi ISDN, PSTN etc. Este alcătuit, de asemenea, din registrul de localizare
la domiciliu și din Registrul de localizare a v izitatorilor, care oferă capabilitățile de roaming de
date și roaming ale apelurilor GSM. Acesta conține, de asemenea, registrul de identificare a
echipamentelor care ține cont de toate echipamentele mobile în care fiecare mobil este
identificat prin propr iul număr IMEI. IMEI reprezintă identitatea internațională a
echipamentului mobil.
Caracteristicile modulului GSM:
• Eficiența sporită a spectrului
• Roaming internațional
• Compatibilitatea cu rețeaua digitală integrată a serviciilor (ISDN)
• Sprijin pentru noi servicii
• Gestionarea agendei SIM

35
• Numere de apelare fixă (FDN)
• Ora cu ceas real cu gestionarea alarmei
• Discurs de înaltă calitate
• Utilizează criptarea pentru a face apelurile telefonice mai sigure
• Serviciu de mesaje scurte (SMS)
Strategiile de securitate standardizate pentru sistemul GSM îl fac cel mai sigur standard de
telecomunicații accesibil în prezent. Deși confidențialitatea apelului și secretul abonatului GSM este
asigurată doar pe canalul radio, acesta este un pas important în realizarea securități i de la capăt la
celălalt.
Modemul GSM
Un modem GSM este un dispozitiv care poate fi fie un telefon mobil, fie un dispozitiv modem care
poate fi utilizat pentru a comunica cu un computer sau orice alt procesor printr -o rețea. Un modem
GSM necesită utilizar ea unei cartele SIM și operează pe o gamă de rețele subscrise de operatorul
rețelei. Acesta poate fi conectat la un computer prin conexiune serial, USB sau Bluetooth. Un modem
GSM poate fi, de asemenea, un telefon mobil standard GSM cu driverul corespunzăt or pentru cablu și
software pentru a vă conecta la un port serial sau la un port USB de pe computer. Modemul GSM este
de obicei preferat in favoarea unui telefon mobil GSM. Modemul GSM are o gamă largă de aplicații în
terminalele de tranzacție, gestionarea lanțului de aprovizionare, aplicațiile de securitate, stațiile
meteorologice și logarea datelor de la distanță în mod GPRS.
Dispozitiv GSM inteligent pentru automatizare și securitate
În aceste zile, terminalul GSM mobil a devenit unul dintre elementele c are sunt în permanență cu noi.
La fel ca portofelul, cheile sau ceasul, terminalul mobil GSM ne oferă un canal de comunicare care ne
permite să comunicăm cu lumea. Cerința unei persoane de a fi accesibilă sau de a apela oricine în orice
moment este foarte atrăgătoare. Proiectul se bazează pe tehnologia rețelei GSM pentru transmiterea de
mesaje SMS de la expeditor la receptor. Expedierea și recepționarea SMS -urilor este utilizată pentru
accesul omniprezent al aparatelor și permite controlul intruziunilor. Si stemul propune două subsisteme.
Aparatul de control al subsistemului permite utilizatorului să controleze de la distanță aparatele de uz
casnic, iar subsistemul de alertă de securitate oferă monitorizarea automată a securității. Sistemul este
suficient de capabil pentru a instrui utilizatorul prin SMS de la un număr specific de celule pentru a
schimba starea aparatului de acasă în funcție de nevoile și cerințele utilizatorului. Cel de -al doilea
aspect este cel al alertei de securitate care se realizează ast fel încât, în detectarea intruziunii, sistemul
permite generarea automată a SMS -urilor alergând astfel utilizatorul împotriva riscului de securitate.
GSM va permite comunicarea oriunde, oricând și cu oricine. Arhitectura funcțională a rețelei GSM
care util izează principiile rețelelor inteligente și ideologia sa, care asigură dezvoltarea GSM -ului, este
primul pas spre un adevărat sistem de comunicare personală, suficient de standardizat pentru a asigura
compatibilitatea.

36
5. Obiective Hardware

5.1 Component e Hardware

Sistemul de alarmă pentru autovehicul a fost realizat în principal în jurul unui microcontroller
Atmega328 produs de ATMEL, acesta are un procesor pe 8 biți cu arhitectură RISC, memorie FLASH
de 32kByte, memorie RAM de 2kByte, memorie EEPROM de 1kByte, comunicație UART/SPI/I2C și
un convertor analog -digital pe 10 biți.

Figura 5.1 Microcontroler ATMEL ATmega328
Conexiunea cu PC -ul se realizează prin intermediul unui convertor de comunicație USB -UART, acesta
permite atât transmiterea de mesaje și comenzi pe UART dar și programarea microcontrolerului
utilizând software -ul gratuit furnizat de Arduino. Microcontrolerul ATmega328 utilizat este prevăzut
cu un bootloader special ce permite programarea prin interfața UART (pinii RX și TX notați în
schema), acest bootloader este scris în memoria microcontrolerului o singură dată utilizând modul SPI
de programare. Alimentarea părții logice a sistemului (microcontroler, senzori, relee, modul GSM) se
face din tensiunea de alimentare de 5V provenită de la r egulatorul de tensiune (LM7805) sau de la
portul USB.

Figura 5.2 Regulator de tensiune LM7805
Convertorul USB -Serial (CH340) trimite un semnal de RESET către microcontroler atunci când începe
secvența de programare, astfel pentru o perioadă foarte scurtă rulează bootloaderul și încarcă
programul din mediul Arduino în memoria FLASH a microcontroleru lui. Semnalul de RESET se

37
transmite prin intermediul unui condensator cu rol de decuplare în curent continuu deoarece ne
interesează doar fronturile semnalului de RESET, astfel s -a utilizat C1 de 220nF.

Figura 5.3 Convertor USB -UART CH340
Pentru generare a semnalului de ceas am folosit un cristal de quartz de 16MHz conectat la
microcontroler prin intermediul a doi pini dedicați pentru oscilatorul extern, condensatoarele C8 și C9
sunt specifici oscilatorului de tip Pierce și au o valoare apropiată de capaci tatea in terna a cristalului de
quartz.
Rezistorul R4 are rolul de a dezactiva starea de reset a microcontrolerul prin aplicarea valorii de 1 logic
pe portul de “Reset”, valoarea de 10 kohmi a acestuia este recomandată de producător. Pentru a
suplimenta fi ltrarea tensiunii de alimentare și a elimina eventualele componente parazite ce pot apărea
din cauza firelor lungi am folosit două condensatoare de filtrraj:C10 și C11 de tipul ceramic cu
valoarea de 100nF, aceștia s -au montat aproape de pinii de alimentar e a microcontrolerului respectiv a
regulatorului de tensiune pentru rejectia zgomotelor de frecvență înaltă. Prezența tensiunii de 5V de
alimentare este semnalată prin intermediul LED -ului D1, rezistorul R1 are rolul de a limita curentul
prin acesta la cir ca 5mA. Deoarece modulul GSM prezintă un consum ridicat de curent (vârfuri de
până la 2A) a fost necesar un condensator care să înmagazineze o sarcină mare care să fie livrată în
acele momente de vârf (emisia GSM). Astfel a fost prevăzut un condensator C1 2 de tipul electrolitic de
2200uF/6.3V montat aproape de alimentarea modulului GSM.
Pentru comunicația GSM s -a utilizat un modul de tip M590E, acesta este produs de NeoWay (China)
și este specializat pentru comunicații GSM/GPRS. Comunicația dintre modulu l GSM și microcontroler
se face utilizând o interfață UART, deoarece microcontrolerul dispune de un singur UART a fost creată
software un alt port de comunicație UART.

38

Figura 5.4 Modul GSM Neoway M590E
Modulul M590E este alimentat de la tensiunea de 5V a sistemului însă are montată o dioda serie pentru
a reduce tensiunea de alimentare la circa 4.2V, în plus este prevăzut cu un regulator intern ce generează
tensiunea de funcționare de 3.3V. Modulul M590E are toate componentele necesare funcționării, este
inclusă o antenă pentru bandă de 900MHz și un led ce semnalizează starea conexiunii. Pentru conversia
nivelului logic de la microcontroler (care funcționează la 5V) către modulul GSM (care intern
funcționează la 3.3V) a fost prevăzut câte un circuit simplu pentru fiecare din cele două directii de
comunicație (RX și TX). Astfel grupul R7 și R9 formează un divizor rezistiv ce reduse tensiunea până
la nivelul de 3.3V necesar modului GSM iar dioda D4 și rezistorul R8 ridică nivelul logic până la
valorea de 5V n ecesară microcontrolerului. Pentru pornirea modului GSM este necesar aplicarea unui
nivel logic 0 pe pinul BOOT, astfel am prevăzut tranzistorul Q2, acesta preia un semnal logic de la
microcontroler prin intermediul rezistorului R6 (cu rol de limitare a cu rentului de bază) și transmite
semnalul de pornire a modului GSM pe pinul BOOT al acestuia.

Figura 5.5 Senzor vibratii
Se utilizează senzori analogici pentru proximitate și vibrații. Semnalul de ieșire de la aceștia este citit
de microcontroler prin inte rmediul convertorului analog -digital integrat în ATmega328. Controlul

39
alimentării la 12V a pompei de alimentare cu benzină se realizează printr -un grup de comandă de
putere format dintr -un releu de putere și un tranzistor care comandă bobina releului. Tran zistorul Q1
comandă direct bobina releului, rezistorul R5 are rolul de a limita curentul prin bază tranzistorului la
circa 0.5mA. Dioda D2 protejează tranzistorul împotriva tensiunii inverse ce apare la bornele bobinei
releului atunci când acesta trece în starea de blocat.

Figura 5.6 Releu electromecanic

40
5.2 Schema electronica

41
5.3 Platforma final ă
Dezvoltarea și testarea schemei electrice au fost realizate utilizând o placă pentru prototipuri de tip
breadboard, aceasta permite testarea funcțională a schemei fără a efectuă lipituri permanente asupra
componentelor. Programul software a fost realizat utilizând placa de dezvoltare Arduino Uno, librăriile
și programele furnizate de producătorii Arduino. După testarea software -ului pe modulul Arduino s -a
trecut la realizarea cablajului final pentru proiect. Pentru a putea lucra ușor în regim de amator, am
utilizat un cablaj de test găurit cu pas de 0.254mm, astfel majoritatea componentelor electronice THT
se potrivesc direct în găurile existenț e pe cablaj. Acest tip de cablaj permite și utilizarea de componente
SMD prin lipirea acestora între insulele de cupru de pe cablajul de test.

Figura 5.7 Cablaj de test
Lipirea pieselor pe cablaj s -a realizat folosind o stație termostata de lipit, fludor Sn60Pb40 (staniu 60%,
plumb 40% ), flux de lipit cu colofoniu, sârmă de cupru 0.2mm pentru trasee, cabluri litate izolate de
0.5mm.

Figura 5.8 Statie de lipit cu letcon
Am utilizat componentele electronice atât în capsule SMD cât și capsule THT, pentru economie de
spațiu am folosit capsule SMD doar pentru unele componentele pasive iar pentru anumite trasee au
fost utilizate fire izolate pentru a evita intersecția dintre ele.

42
6. Obiective Software
6.1 Diagrama functionala software

43
6.2 Descrierea unor funcții principale

Funcția setup(), una din functille principale ale sistemului este responsabilă cu menținerea pompei de
alimentare cu carburant conectată (funcțională), stabilește tipul de comunicație cu PCul, execută
comanda de înregistrare în rețea împreună cu setările inițiale ale modulului GSM și în final trimite un
mesaj SMS cu starea inițială a siste mului către numărul de telefon conectat la sistem. Proprietățile
funcției structurate:
• ține pompa de carburant conectată
• setare tip comunicație cu PC
• inițializează comunicația GSM
• executare comandă pentru înregistrare în rețea
• setare modului GSM
• stabilește modul de trimitere text
• așteaptă până primește confirmarea înregistrării în rețea a modulului GSM
• trimite mesaj cu starea inițială inactiva a sistemului
Funcția loop(), funcție ce rulează în mod repetitiv (de tip buclă, după cum a fost și denumită ) are ca
scop stabilirea stării sistemului printr -o verificare constanta a acestuia la un interval prestabilit de 2
secunde. Dacă se înregistrează schimbării ale stării sistemului (alarma activată / dezactivată /
declanșată) o notificare SMS va fi trimisă în mod automat numărului configurat în sistemul de alarmă.
Proprietățile funcții structurate în mod cronologic:
• se identifică starea sistemului de alarmă (activată / dezactivată)
• dacă alarmă este activă, sunt ascultați senzorii
• în cazul în care senzorii detectează schimbări în habitaclu, pompa de alimentare carburant este
decuplată iar un mesaj text SMS este trimis pe numărul înregistrat în sistem
• dacă alarma este inactivă, pompa rămâne în continuare activă
• în cazul în care mod ulul GSM primește comanda de schimbare a stării
• se stabilește starea actuală a sistemului (activată / dezactivată)
• trimite mesaj text SMS de notificare cu starea sistemului după schimbare
• procesul se repeta

6.3 Ilustrarea functionala a sistemului
7. Concluzii