Elektor

1/99

Der Einsatz

einer Alarm-

anlage ist

nicht mehr

länger eine

Pflicht oder

gar ein Privi-

leg der Rei-

chen. In die-

sem Artikel

zeigen wir,

daß eine

Alarmanlage

sehr kom-

pakt und
dennoch

äußerst wirkungsvoll

sein kann. Die wich-

tigsten Parameter der

Alarmanlage werden

mit dem PC program-

miert.

24

Entwurf von Han Sommen

PIC-Alarm

Einbruchsicherung
mit PC-Anschluß

Eigenschaften

Mikrocontroller

PIC16F84

Übertragungsrate PC

19200 Baud

Eingänge

direkt und verzögert

Einschaltverzögerung

einstellbar 1...99 s

Kontaktart

Ruhekontakt

Ausgänge

Relais für Sirene/Blinklicht

Telefonwählgerät

Anzeige

Summer

Alarmzeit

einstellbar 1...255 s

Alarm-“scharf

”-Indikator

Hilfsversorgung über Akku

Aktivierung über Schlüsselschalter

HAUS & HOF

PIC-Mikrocontroller und Hausalarm-
anlagen sind Projekte, die in Elektor
recht oft auftauchen. Bei diesem Pro-
jekt, einer programmierbaren Haus-
alarmanlage, sind diese all time favori-
tes miteinander kombiniert. Der PIC-
Controller übernimmt hier die
Aufgabe, die verschiedenen Kontakte
(Alarmgeber) logisch zu verbinden
und die Signalgeber anzusteuert.
Außerdem kümmert sich der Control-
ler auch um die Kommunikation mit
einem (optionalen) PC. Über eine
RS232-Verbindung und einem Stan-
dard-Terminalprogramm können die
wichtigsten Parameter der Alarm-
anlage (darunter die Alarmzeit) einge-
stellt werden.
Die Hausalarmanlage läßt sich mit
einem Telefonwählgerät kombinieren,
das eine “stille” Alarmmeldung erlaubt.
Die hierfür notwendige Hardware fällt
aus dem Rahmen dieses Artikels, bleibt
aber für ein zukünftiges Projekt in
Elektor vorgemerkt. Es kann aber auch
ein kommerzieller Nummerngeber
direkt an dem dafür reservierten
potentialfreien Ausgang angeschlossen
werden. Im Alarmfall leitet der Aus-
gangstransistor für eine Sekunde, aus-
reichend, um einen solchen Num-
merngeber zu aktivieren.

G

E P L A N T E R

A

L A R M

Der Aufbau der Schaltung ist in Bild 1
zu sehen. Die Anschlüsse für die ver-
schiedenen Signalgeber sind einfach
und universell verwendbar ausgeführt.
Die Kontakte müssen einen Ruhekon-
takt aufweisen und die an K3, K6...K8
angeschlossenen Puffer (IC3a...d) auf
Low ziehen. Ein Pull-up-Widerstand
und ein Kondensator
von 470 nF sorgen an
jedem Eingang für eine
angemessene Ent-
störung. Der Anschluß
des Hauptschalters K3
verfügt außerdem über eine LED als
Indikator, ob die Alarmanlage scharf
geschaltet ist. Es liegt auf der Hand, an
diesem Eingang einen Schlüsselschal-
ter anzuschließen.
Der Signalgeber an K8 wird mit einer
einstellbaren Verzögerung von bei-
spielsweise 20 Sekunden ausgewertet.
Der Summer der Alarmschaltung wird
aktiv, wenn ein an K8 angeschlossener
Kontakt innerhalb der Verzögerungs-
zeit nach dem Einschalten des Alarms
geöffnet wird. Der Anwender hat
dann den Rest der Verzögerungszeit
Zeit, das Gebäude durch die Tür zu
verlassen. Das bedeutet, daß die Haus-
oder Wohnungseingangstür mit einem
verzögerten Kontakt ausgestattet wer-
den muß. Beim Betreten des Gebäudes
ist die Verzögerungszeit nötig, um die
alarmierte Anlage zu deaktivieren. In
diesem Fall schweigt der Summer, um
einem potentiellen Einbrecher nicht zu

verraten, wo die
Alarmanlage instal-
liert ist.

Die Alarmgeber, die an K7 angeschlos-
sen sind, lösen einen unmittelbaren
Alarm aus. Alle Kontakte müssen in
Reihe geschaltet sein.
Die letzte Anschlußmöglichkeit ist für
einen Sabotagekontakt vorgesehen.
Damit ist das Gehäuse der Alarm-
anlage selbst gesichert. Öffnet jemand
das Gehäuse, während die Alarm-
anlage scharf ist, so geschieht dies
nicht unbemerkt, sondern löst eben-
falls einen Alarm aus.
Der Signalgeber, zum Beispiel eine
Sirene, wird über das Relais Re1
geschaltet. Re1 bleibt im Alarmfall für
eine bestimmte (programmierbare)
Zeit aktiv. Voreingestellt ist eine Zeit
von 180 s, über den PC kann die
Alarmzeit zwischen 1 s und 255 s vari-
iert werden. Im Falle eines Alarms
leuchtet die LED D8 auch dann noch,
wenn der Alarm schon abgeschaltet ist.
So kann man schon beim Betreten der

Wohnung/des Hauses erkennen, daß
etwas passiert ist. Mit dem Reset-Taster
S1 setzt man die Alarmanlage in den
Urzustand zurück, so daß auch D8
wieder verlischt.
Die serielle Kommunikation mit dem
PC verläuft über den 9poligen Sub-D-
Verbinder K5. Auf der Platine sind alle
relevanten Handshake-Signale mitein-
ander verbunden, so daß man ein
Standard-RS232-Kabel verwenden
kann. Widerstand R2 und die Dioden
D3 und D4 setzen die RS232- auf TTL-
Pegel um.
Was noch fehlt, ist der Anschluß eines
Netzteils und eines Bleigelakkus. Das
Netzteil muß etwa 13 V liefern und
wird an Verbinder K1, der 12-V-Bleigel-
akku an K2 angeschlossen werden.
Über Widerstand R3 wird der Akku
kontinuierlich nachgeladen, solange
Netzspannung vorhanden ist. Die
Kontakte arbeiten genau wie das Relais
mit ungeregelten 12 V, die Elektronik
selbst mit durch den Festspannungs-
regler stabilisierten 5 V.

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Elektor

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PIC16C84

OSC2

IC2

OSC1

MCLR

RA4

RA1

RA0

RA2

RA3

RB0

RB1

RB2

RB3

RB4

RB5

RB6

RB7

17

18

13

12

11

10

16

15

14

1

3

9

8

7

6

2

4

5

C5

100n

X1

8MHz

C7

22p

C6

22p

K5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

R2

1k

D3

BAT85

D4

BAT85

13

12

1

IC3f

R1

1k

R3

1k

D7

ON/OFF

C8

470n

K3

3

4

1

IC3b

R9

12k

C10

470n

K7

R10

100k

IMMEDIATE

1

2

1

IC3a

R11

12k

C11

470n

K8

R12

100k

DELAYED

T3

BC547

RE1

D5

1N4148

K9

R13

10k

T2

BC547

R5

10k

R6

47

Ω

BZ1

T1

BC547

R4

10k

K4

DIALER

5

6

1

IC3c

R7

12k

C9

470n

K6

R8

100k

TAMPER

K1

K2

D1

1N4001

D2

1N4001

C4

100

µ

63V

C3

10

µ

63V

C1

100n

C2

100n

7805

IC1

IC3

14

7

5V

5V

5V

IC3 = 4069

12V

12V

5V

5V

12V

12V

12V

5V

980091 - 11

D8

R14

1k

R15

10k

S1

9

8

1

IC3d

11

10

1

IC3e

5V

Bt1

1

Bild 1. Ein PIC-Prozes-
sor in der Schaltung
erspart das Bauteilgrab!

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Elektor

1/99

980091-1

(C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

D1

D2

D3

D4

D5

D7

D8

IC1

IC2

IC3

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12

R13

R14

R15

RE1

S1

T1

T2

T3

X1

DELAY

IMM

TAMPER

ON/OFF

DIAL

0

+

-

+

BT1

+

-

BZ1

980091-1

RS232on_off = OFF

On_off = OFF

Dial = OFF

Dial = OFF

Is

loopcnt

> 250

?

Loopcnt +1

Wait 1 sec

Siren = OFF

Repeat = 180

Alarmbit = ON

Siren = ON

Dial = ON

Repeat = 1

Siren = OFF

Repeat -1

Dial = ON

Repeat -1

Bit on_off = OFF

Alarmbit = OFF

Siren = OFF

Del_rep2 = 20

Del_rep = 20

Del_rep -1

Beep 1 second

Bit on_off = OFF

Bit on_off = OFF

Loopcnt = 0

Alarmbit = OFF

Del_rep2 -1

Bit on_off = OFF

Loopcnt = 0

Del_rep2 = 20

Del_rep = 20

Repeat = 180

START

Is

contact

ON

?

Is

RS232on_off

ON

?

Is

alarmbit

ON

?

Is

tamper

ON

?

Is

loopcnt

< 21

?

Is

repeat

0
?

Is

repeat

10

?

Is

del_rep2

0
?

Is

group1

ON

?

Is

group2

ON

?

Is

del_rep

0

?

Is

bit on_off

ON

?

Loopcnt = 249

Bit on_off = ON

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

980091 - 12

Y

N

Y

N

Y

N

Stückliste

Widerstände
R1...R3,R14 = 1 k
R4,R5,R13,R15 = 10 k
R6 = 47

Ω

R7,R9,R11 = 12 k
R8,R10,R12 = 100 k

Kondensatoren
C1,C2,C5 = 100 n
C3 = 10

µ/63 V stehend

C4 = 100

µ/63 V stehend

C6,C7 = 22 p
C8...C11 = 470 n

Halbleiter
D1,D2 = 1N4001
D3,D4 = BAT85
D5 = 1N4148
D6,D7 = LED, high. eff., rot

3

2

Bild 2. Platinenlayout und Bestückungs-
plan der Platine der Alarmanlage.

Bild 3. Das Flußdia-
gramm zeigt den Auf-
bau des PIC-Pro-
gramms. Der Quell-
kode ist auf Diskette
lieferbar.

Der Bleigelakku sollte ausreichend
dimensioniert sein, um die Schaltung
(das ist das mindeste) sowie den Signal-
geber (Sirene und/oder Rundumlicht)
sowie ein Telefonwählgerät über einen
längeren Zeitraum zu versorgen. Nur
so ist sichergestellt, daß auch bei einem
(beabsichtigten oder versehentlichen)
Abschalten der Netzspannung die
Alarmanlage weiterhin funktioniert.
Der Aufbau der Schaltung ist dank des
Platinenlayouts in Bild 2 kein Problem.
Die leere Platine, deren Bestückungs-
plan ebenfalls abgedruckt ist, kann
genau wie der Sourcekode auf Diskette
und einen fertig programmierten PIC
im EPS bestellt werden.

H

E A R T O F

S

I L I C O N E

Mikrocontroller sorgen dafür, daß eine
Schaltung trotz vieler Funktionen in
einem kompakten Gehäuse unterge-
bracht werden kann. Der hier einge-
setzte PIC-Prozessor macht da keine
Ausnahme. Er arbeitet bei einer Takt-
frequenz von 8 MHz.
Die Software des PICs, deren logischer
Aufbau im Flußdiagramm (Bild 3) dar-
gestellt ist, besteht im wesentlichen aus
einer großen Schleife, die sich im Sekun-
dentakt wiederholt. Dabei werden sukk-
zessive die Status der Eingänge und ein-
zelner Bits abgefragt. Je nach Lage der
Dinge bestimmt der Controller schließ-
lich, ob das Alarmsignal freigegeben
wird oder nicht. Da der Kode in seiner
Struktur ziemlich einfach ist, kann man

auch dann Programm-Modifikationen
mit neuen oder geänderten Features
vornehmen, wenn man sich nicht
gerade als Programmierprofi sieht.
Die serielle Kommunikation zwischen
PC und Alarmschaltung ist nur im
Standby-Modus möglich, wenn der
Kontakt an K3 (also der Schlüsselschal-
ter) geöffnet ist. Das Terminal (zum
Beispiel HyperTerminal) wird auf

19200 Baud, gerade Parität, acht Daten-
, ein Stoppbit, kein Protokoll einge-
stellt. Bei manchen Terminalprogram-
men muß man Local echo on wählen.
Nach dem Ein/Ausschalten der Alarm-
anlage sind sämtliche vorgegebenen
Parameter gültig. Bild 4 schließlich
zeigt einen Screendump des Hyper-
Terminals mit der Parametereingabe.

(980091)rg

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Elektor

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980091-1

(C) ELEKTOR

T1...T3 = BC547
IC1 = PIC 16F84 (EPS 986519-1)
IC2 = 7805
IC3 = 4069

Außerdem
K1...K4,K6...K9 = 2polige Platinenan-

schlußklemme

K5 = 9poliger Sub-D-Verbinder,

female, gewinkelt, für Platinenmon-
tage

Bz1 = Piezosummer 5 VDC
X1 = Quarz 8 MHz
S1 = Drucktaster 1

⋅an

Re1 = 12-V-Relais, 1

⋅um (Siemens

V23057-B1-A2)

Platine: EPS 980091-1
Progr. PIC: EPS 986519-1
Diskette mit Quellkode: EPS 986028-1
Kombipaket (Platine, PIC und Disk):

EPS 986519-C

Bild 4. Über ein Terminalprogramm wie HyperTerminal ist
die Alarmanlage leicht zu programmieren.