Электронные устройства, управляемые компьютерами, и не только

Электронные устройства, 
управляемые компьютерами, 
и не только

Москва, 2023

Кашкаров А. П.

2-е издание, электронное

УДК 644:696.6
ББК 31.294.9
К31

К31
Кашкаров, Андрей Петрович.
Электронные устройства, управляемые компьютерами, и не только / 
А. П. Кашкаров. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 113 с. — Москва : ДМК Пресс, 
2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 
4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.

ISBN 978-5-89818-394-3

Бывало ли у вас такое, чтобы несколько раз вы просыпали работу или учебу, 
отключая будильник или «уговаривая» его прозвонить через десять минут, а потом 
еще через десять..? Современные технологии и прогресс уже дошли до того, что будильник 
сам может отправить сообщение от вашего имени, к примеру, в социальные 
сети, когда вы «откладываете» его, и проинформировать всех «друзей» о том, что вы 
проспали. По тому же принципу — сообщение, пришедшее вам на e-mail, с помощью 
несложного дополнения — электронного исполнительного блока — может включать 
те или иные устройства бытовой техники. Тем же путем нетрудно «обучить» кофеварку 
варить кофе или «договориться» с ней о том, чтобы она включалась, когда вы 
выходите из лифта по дороге с работы. Все это можно сделать под управлением 
усовершенствованных компьютерных систем для «умного дома», и об этом на конкретных 
примерах рассказывается в книге. Отдельная глава посвящена исполнительным 
устройствам, подключаемым к компьютерам для управления силовой нагрузкой 
в осветительной сети 220 В.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, увлекающихся радиоэлектроникой, 
робототехникой и моделирующих новые устройства на основе ПК.

УДК 644:696.6 
ББК 31.294.9

Электронное издание на основе печатного издания: Электронные устройства, управляемые 
компьютерами, и не только / А. П. Кашкаров. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 112 с. — ISBN 
978-5-97060-196-9. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было 
форме и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических 
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность 
приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные 
с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами 
защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.


ISBN 978-5-89818-394-3
© Кашкаров А. П., 2013
© Оформление, ДМК Пресс, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление ..............................................................................................................5

К читателю ..............................................................................................................8

1
 Система автоматизированного управления домом .......................10
1.1. Моделирование конфигурации ......................................................11
1.2. Рекомендации по управлению САУ..............................................14
1.3. Многофункциональный интерфейс управления ......................20
1.3.1. Охранная сигнализация ..........................................................20
1.3.1. Рубежи защиты ..........................................................................21
1.3.2. Возможности датчиков ...........................................................21
1.3.3. Системы защиты от пожара и оборудование 
для пожаротушения ............................................................................25
1.3.4. Системы охраны с передачей сигнала 
по GSM-сетям ........................................................................................29

2
 Современные устройства, управляемые из Интернета ...............37
2.1. Управление с помощью реле, подключаемого к USB .............38
2.1.1. Технические характеристики ................................................39
2.1.2. Конструкция ...............................................................................40
2.1.3. Особенности программного обеспечения.........................45
2.2. Цифровой термометр с управлением нагрузкой через 
порт USB.........................................................................................................46
2.2.1. Технические характеристики ................................................47
2.2.2. Конструктивные особенности ..............................................48
2.2.3. Описание работы устройства и его подключение .........48
2.2.4. Особенности программного обеспечения.........................50
2.3. Дополнительный коммутатор нагрузки по 16 каналам..........55
2.4. USB-термометр с расширенными возможностями .................59
2.4.1. Особенности программного обеспечения.........................61
2.4.2. Дополнительные настройки управляющего файла 
BM1707.ini ..............................................................................................66
2.5. Индикатор почты, управляемый ПК ............................................66
2.6. Расширение Wi-Fi домашней сети .................................................68
2.6.1. LAN Wi-Fi одновременно .......................................................71
2.6.2. Дополнительная настройка роутера доступа 
для Интернета без драйвера .............................................................72
2.6.3. Настройка параметров соединения на компьютере ......72

СОДЕРЖАНИЕ
4

2.6.4. Непосредственная настройка роутера ...............................72
2.6.5. Полезный материал для самостоятельного 
изготовления антенны ........................................................................76
2.7. Персональный компьютер управляет нагрузкой ......................76

3
 Необычные конструкции .........................................................................80
3.1. Электронный адаптер для управления периферийной 
нагрузкой ........................................................................................................81
3.2. «Автоматический» пульт управления шлагбаумом .................84
3.2.1. Особенности брелоков для дистанционного 
управления .............................................................................................85
3.2.1. Принцип работы автоматического устройства ...............91
3.3. Автомобильный офис из МФУ .......................................................93
3.3.1. Вариант простого решения ....................................................95
3.3.2. Вариант независимого питания ...........................................95
3.3.3. Вариант незаменимого клея ..................................................97

4
 Конфигурирование электронной техники 
 
на микроконтроллерах .......................................................................... 101
4.1. Некоторые данные по микроконтроллерам семейства 
PICхххх ........................................................................................................ 102
4.2. Справочные данные по микроконтроллерам Atmel ............. 106
4.3. Микроконтроллеры семейства AVR ........................................... 106

Глоссарий............................................................................................................ 111

Вступление

Прогресс идет вперед, различные электронные схемы интегрируются, 
и настало время рассказать читателям о совмещении персонального 
компьютера с устройствами периферии.
Известно, что компьютер как программируемый аппарат может 
создавать и передавать (порты обмена информацией) запрограммированную 
последовательность сигналов, которая, будучи расшифрованной, 
управляет современными устройствами периферии, изменяя 
их состояние. Для пояснения этой мысли вспомним, что еще 
летом 2010 года компания Hewlet Packard (HP) выпустила новые 
модели принтеров для дома и офиса с прямым доступом в сеть Интернет (
далее в книге глобальная сеть будет упоминаться часто). Новая 
технология получила название e-All-in-One – «е-Все в Одном».
Как работает такая система?
Ответ на этот вопрос лучше всего проиллюстрирует рассказ о нескольких 
часах жизни семьи, в доме которой подключен Интернет 
через Wi-Fi (протокол 802.11n).
Итак, будничный рабочий день. С утра все члены семьи расходятся 
по своим делам: взрослые – на работу, дети – в школу. Априори 
каждый живущий в доме имеет персональный электронный ключ 
доступа к дому. Перед уходом мама кладет в микроволновку пиццу, 
программируя ее на разогрев в определенное время. Последний 
уходящий из дома простым нажатием клавиши на дистанционном 
пульте управления переводит «дом» в «автоматический ждущий 
режим».
Плавно (для сбережения осветительных приборов) выключается 
освещение, снижается температура в помещениях (до установленной 
величины), отключаются все незадействованные электрические 
розетки, активируются система противопожарной безопасности, охранная 
сигнализация, внутренняя видеозапись, срабатывающая от 
акустических и пироэлектрических датчиков движения.
Если раздастся громкий звук (уровень его также программируется) 
во дворе или будет разбито окно, включаются видеозапись и 
сигнал тревоги, ПК активирует звонок в территориальный отдел 
полиции, а члены семьи немедленно извещаются по мобильному 
телефону.
Когда ребенок возвращается домой и пытается посмотреть телевизор 
или послушать музыку, вместо того чтобы сделать домашнее 
задание, эти устройства информатизации оказываются для него недоступными. 
К этому моменту система отопления (теплые полы) 

ВСТУПЛЕНИЕ
6

перешла из дежурного режима в основной и «разогрела» жилые помещения 
до заданной температуры.
Мама освободилась раньше запланированного времени и хочет 
изменить программу микроволновой печи, чтобы приготовление 
пиццы началось быстрее. Для этого со своего смартфона она выходит 
в Интернет, набирает необходимую комбинацию и в режиме 
on-line производит необходимые изменения в программе.
В светильниках установлены энергосберегающие светодиодные 
лампы со стандартным цоколем Е27, но со встроенным модулем Wi-
Fi. Заранее заменив все лампы в своем доме на «умные» и прописав 
их расположение в программе на смартфоне, можно, буквально лежа 
на диване, управлять всем освещением в доме. Как вручную, так и 
автоматически.
Перед отцом, подъезжающим к дому на машине, открываются ворота – 
автоматика опознала машину как хозяйскую (также дистанционно). 
Прямо из машины, чтобы сэкономить время, с помощью 
нетбука он отправляет через Интернет команду на зарегистрированный 
в системе принтер (многофункциональное устройство), и тот 
«покорно» распечатывает рабочий проект, который, по необходимости, 
нужно доделать дома.
При включении телевизора свет в комнате автоматически тускнеет (
если иное не задано программно).
Вечером семья собирается и выезжает в гости, при этом дом переводится 
в режим имитации присутствия: по установленному алгоритму 
включается и выключается освещение в комнатах, специальный 
проектор воспроизводит на закрытых занавесях тени хозяев, 
динамики, скрытно установленные снаружи дома, имитируют звуки 
жизнедеятельности.
Даже отключение электроэнергии не прекратит функционирования 
систем такого «сверхумного дома»: в подвале установлены 
аккумуляторы и резервный генератор с автоматическим запуском 
и необходимым запасом топлива. Вдруг срабатывает видеозвонок 
или звуковой сигнал системы напоминания, и глава семьи посылкой 
простой SMS открывает ворота дачного дома, который расположен 
на 1200 км от их места жительства, – для того чтобы пропустить 
стадо недоенных за день коров, машущих хвостами от удовольствия 
или отгоняющих слепней.
Этот рассказ намеренно сдобрен элементами художественного 
вымысла из жизни олигархов. Но на практике реальность для среднестатистической 
российской семьи сегодня стала совсем близкой. 

ВСТУПЛЕНИЕ

Стоимость полного комплекта для рассмотренного комфорта будет 
для большинства семей подъемной.
Как вы далее узнаете из этой книги, моделировать по своему 
усмотрению комфорт методом добавления электронных узлов и 
изменения их конфигурации можно быстро и непринужденно. Система 
автоматизированного управления работает именно по этому 
принципу, где основные требования – комфорт, безопасность, надежность.

С этими вопросами система справляется эффективно. Новая эра 
уже наступила.

К читателю

Монтировать, обслуживать и эксплуатировать устройства, рассмотренные 
в этой книге и рекомендуемые к повторению, могут ответственные 
радиолюбители. Это лица, ознакомленные со всеми 
предупреждениями и замечаниями по безопасности, а также эксплуатационными 
и монтажными процедурами, изложенными в соответствующих 
инструкциях по охране труда и наставлениях (руководствах) 
по электробезопасности:
 
• лица, прошедшие обучение и получившие полномочия на монтаж, 
обслуживание и эксплуатацию электро- и радиооборудования 
с учетом требований правил техники безопасности;
 
• лица, прошедшие обучение и способные использовать все необходимые 
защитные средства;
 
• лица, прошедшие обучение и способные оказать пострадавшим 
от электрического тока первую (доврачебную) медицинскую 
помощь.
Надежная и безопасная работа рекомендуемых в книге устройств 
зависит от исправности радиокомпонентов, грамотной сборки, соблюдения 
правил выполнения монтажа (особенно в устройствах, 
где применяются полевые транзисторы с управляющим напряжением) 
и своевременного технического обслуживания (регламента) 
электронных устройств и систем.

Меры безопасности

Чтобы рекомендованные в книге устройства долго служили, необходимо 
соблюдать указания по технике безопасности.
Во избежание опасности возгорания и поражения электрическим 
током перед первым включением электрических устройств, питающихся 
от напряжения 220 В осветительной сети, а также после замены 
деталей необходимо при отключенном напряжении внимательно 
осмотреть монтажную плату с элементами, проверить правильность 
соединений (в соответствии с электрической схемой).
Подавать питание можно только после того, как вы удостоверитесь 
в правильности монтажа. Все устройства и узлы, рекомендованные 
читателям в этой книге, проверены автором на полное соответствие 
стандартам безопасности.
Автор не несет ответственности за повреждения устройств и травмы, 
полученные вследствие неправильной эксплуатации рекомендованных 
конструкций.

Авторские права

Информация, включенная в данную книгу, является собственностью 
автора и не может копироваться или тиражироваться любыми способами, 
любыми лицами и организациями без письменного разрешения 
автора и издателя, с которым заключен авторский договор.
Автор оставляет за собой право совершенствовать приведенные 
в книге радиоэлектронные устройства и узлы, внося в них изменения 
и дополнения, не ухудшающие их эксплуатационных характеристик, 
без предварительного уведомления читателей.
Автор (и издатель) не несут ответственности за любые убытки, 
как единовременные, так и последующие, вызванные наличием ошибок 
в монтаже, включая типографские, электронные, арифметические 
и другие ошибки.

К ЧИТАТЕЛЮ

СТРАНИЦА
ГЛАВА

Система 
автоматизированного 
управления домом
1

2
Современные устройства, управляемые 
из Интернета
37

3
Необычные конструкции
80
4
Конфигурирование электронной техники 
на микроконтроллерах
101

1.1. Моделирование конфигурации

В оснащении современного жилья, офисов и частной недвижимости 
появилось то, что рано или поздно должно было появиться, – система 
автоматизированного управления (САУ), часто называемая 
«Умный дом». Иначе САУ называют еще «Цифровой дом», что для 
пользователя системы никак не меняет сути проекта. По данным 
статистики, сегодня готовые устройства САУ покупает уже 6% от 
общего населения промышленно развитых стран, а заинтересованность 
этой темой составляет более 60%. Практические вопросы, связанные 
с реализацией САУ, так или иначе волнуют сегодня многих 
специалистов в области IT-индустрии, электронщиков, инженеров 
и радиолюбителей.
Еще летом 2010 года компания Hewlet Packard (HP) выпустила 
новые модели принтеров для дома и офиса с прямым доступом 
в Интернет. Новая технология получила название e-All-in-One) – 
«е-Все в Одном». Технология «облачной» обработки данных еще три 
года назад позволяла:
 
• печатать с любого устройства, имеющего доступ к электронной 
почте, на любой принтер, поддерживающий новую технологию 
HP e-Print, практически из любой точки планеты;
 
• сохранять документы или файлы в виртуальном «облаке» и 
распечатывать их дистанционно, когда потребуется;
 
• оперативно изменять списки доступных интернет-приложений 
(к примеру, новостные порталы в списках), установленные непосредственно 
на домашние или рабочие принтеры, и распечатывать 
содержимое страниц уже из приложений.
Такими были три года назад первые принтеры с возможностью 
прямого доступа к интернет-контенту; в результате доступ в сеть на 
печатных устройствах стал индустриальным стандартом.
К примеру, самая простая модель из линейки «интернет-принтеров» 
образца 2010 года – HP PhotoSmart Wireless e-All-in-One. 
Сегодня она уже непопулярна, на смену ей пришла линейка не менее «
умных» принтеров, к примеру HP Officejet Pro 8600, который 
вообще не требует проводов, кроме питания (см. рис. 1.1).
На более низком уровне (на уровне обывателя) «Умный дом» не 
оставляет заинтересованных людей равнодушными.
Что же такое CАУ «Умный дом»?
«Умный дом» (от англ. Smart Home) представляет собой программно-
аппаратный комплекс устройств и узлов, взаимосвязан-

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОМОМ
12

ных между собой, позволяющий на базе единой сети организовать 
управление различными приборами в быту с помощью электроники.
Далеко не полный перечень объектов управления в современном 
доме в зависимости от его территории, придомовой площади, финансового 
состояния владельца и его конкретных требований может 
включать электронные системы:
 
• освещения дома и прилегающей территории;
 
• аварийного электроснабжения;
 
• внутренней охраны и пожарной безопасности;
 
• охраны периметра на дальних подступах;
 
• фиксации срабатывания сигнализации и оповещения;
 
• вентиляции и кондиционирования воздуха;
 
• жизнеобеспечения дома (отопления, газо- и водоснабжения, 
канализации, автоматизации сантехнических узлов);
 
• компьютерных сетей;
 
• микширования и распределения видео- и аудиосигналов по 
внутренним помещениям, а также выводы этих сигналов на 
внешние динамики (и видеотерминалы – на придомовую территорию);
 
• 
домашних кинотеатров;

Рис. 1.1. Внешний вид нового МФУ HP Officejet Pro 8600