Телефон на 600 квартир

Посмотрел я тогда на всё это и забыл. А недавно, встретив его ещё раз, подумал: что, если попробовать сделать такой девайс в реальности? Как насчёт собрать такой телефон, по которому в самом деле можно будет позвонить? Именно этим-то мы сейчас и займёмся.

❯ Суть такова

Вообще, проектов самодельных «звонилок» на микроконтроллере довольно много, от совсем простеньких до вот таких вот очень крутых ^[1]. Я и сам уже давно хотел приобщиться и собрать что-то интересное, и вот как раз недавно выдался подходящий случай: шутки ради соберём аппарат в виде блока вызова домофона. Само собой, пользоваться этой штукой постоянно я не собираюсь, но получиться должно очень эффектно.

❯ Обзор оборудования

Перво-наперво для создания данного прибора понадобится домофон. В оригинальном меме был Cyfral CCD-20, так что достанем именно его.

А вот и он. Для переделки специально раздобыл нерабочий аппарат, дабы было не жалко его препарировать. К сожалению, экземпляра с RFID-считывателем, как в оригинале, не нашёл, так что обойдёмся контактным.

Обратная сторона. Вообще, тут должна была быть крышка, но у меня её нет. К слову говоря, Cyfral CCD-20 на самом деле координатный домофон со встроенным коммутатором на двадцать абонентов, никакими шестьюстами тут даже не пахнет. Также видны нераспаянные места под два транзистора, позволяющие расширить число квартир до сорока и задействованные в модели CCD-40.

А вот другой экземпляр. Так выглядит домофон в сборе с крышкой.

❯ Первый запуск

И для начала посмотрим на то, как проявляется неисправность.

При подаче питания домофон ожил. Можно даже попробовать куда-нибудь позвонить…

А вот считыватель оказался неисправен: домофон не читает ключи. Судя по всему, пострадал он из-за грозы или вандалов с электрошокером.

К сожалению, проблема здесь кроется в выгоревшей ножке микроконтроллера, а не в обвязке считывателя, что было проверено установкой чипа в другой, заведомо рабочий блок вызова. Прошитый микроконтроллер на замену стоит немногим дешевле живого домофона, так что в нашу эпоху массовой замены таких домофонов на IP мало кто возьмётся за такой ремонт. В некоторых местах изворачиваются путём установки внешнего контроллера ключей, но там, где обслуживался этот домофон, его просто заменили целиком.

❯ Электроника

Как и любой другой простенький проект, собирать всё будем из электронных модулей.

В основе будет неоригинальная плата Raspberry Pico на чипе RP2040 — просто потому что она дешёвая, питается сразу от аккумулятора и работает с трёхвольтовыми логическими уровнями, что нам и нужно. Да и потенциал для дальнейшего развития проекта тоже будет отличный.

Питать всё это будем от двух литий-ионных аккумуляторов от израсходованных одноразовых «дудок». Благодаря моему товарищу, который курит эту гадость, дефицита таких элементов питания я не испытываю.

Семисегментный индикатор KEM-3631AR. Похожий стоит на оригинальной плате домофона.

GSM-модуль SIM800L, точнее, китайская плата с этим модулем.

Сам модуль явно видавший виды и откуда-то выпаянный, но на работу это повлиять не должно. Вообще, использовать внешний МК для управления этим модулем — лютый оверинжиниринг, так как у него самого есть GPIO и все необходимые интерфейсы (по сути внутри него baseband и RF-frontend от простенького телефона). Однако вся документация и инструментарий для сборки своей прошивки доступны только под NDA, а слитых файлов я нигде не нашёл, так что этим всем займёмся как-нибудь в другой раз, когда всё это удастся найти.

❯ Разбираем домофон

Теперь осталось убрать плату, оставив только нужное нам.

Откручиваем винты и снимаем её.

Обратная сторона.

Плату управления, разумеется, не выкидываем — возможно, пригодится для оживления другого домофона с целым МК. В этих панелях часто вылетают транзисторы встроенного коммутатора, отчего экземпляр перестаёт звонить.

❯ Схема

Перед сборкой разберёмся с подключением.

А вот и схема девайса. Красивой не будет, есть только традиционная.
В качестве источника питания — ранее упомянутый литиевый аккумулятор. Подключён он через диод Шоттки для того, чтобы плата при работе от USB и оставленном в рабочем положении выключателе не пыталась его заряжать. Вообще, питанию надо уделить особое внимание, так как модуль при поиске сети может кратковременно потреблять ток до пары ампер. Из-за этого платы защиты аккумулятора на меньший ток не подойдут, так как будут принимать такие резкие броски как короткое замыкание.
Подсветку клавиатуры подключил к VBAT — этакий индикатор того, что устройство работает от батарей.

Остановимся поподробнее на клавиатуре блока вызова. Она не полностью матричная: одна из кнопок выведена отдельно. Сделано это из-за того, что в «Цифрале» кнопка сброса не даёт некую команду, а просто перезагружает микроконтроллер. Поэтому её контакты необходимо подключить к соответствующей строке и соответствующему столбцу.

❯ Собираем домофон

Как это часто бывает, интересная идея пришла слишком поздно и на разводку платы энтузиазма не осталось. Поэтому собираем на зелёной монтажной плате.

Отрезаем под размер оригинальной платы и сверлим монтажные дырки отверстия.

Устанавливаем переключатель питания, светодиоды подсветки и индикатор.

На смену поднадоевшей жёлтой подсветке поставим синюю.

Убедившись, что плата не перестала вписываться в габариты, ставим всё остальное.

Когда большая часть проводов припаяна, можно проверить, как оно работает.

Наконец, собираем всё окончательно.

❯ Прошивка контроллера

Для первого раза решил попробовать реализовать самую главную функцию — звонки.

#define SEG_A 16
#define SEG_B 17
#define SEG_C 18
#define SEG_D 19
#define SEG_E 20
#define SEG_F 21
#define SEG_G 22

#define DIGIT_1 26
#define DIGIT_2 27
#define DIGIT_3 28

#define BEEP 9

#define sim800 Serial1

const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 3;
byte rowPins[ROWS] = {5, 6, 7, 8};
byte colPins[COLS] = {2, 3, 4};

char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1', '2', '3'},
  {'4', '5', '6'},
  {'7', '8', '9'},
  {'C', '0', 'K'}
};

const byte digitSegments[10] = {
  B00111111, // 0
  B00000110, // 1
  B01011011, // 2
  B01001111, // 3
  B01100110, // 4
  B01101101, // 5
  B01111101, // 6
  B00000111, // 7
  B01111111, // 8
  B01101111  // 9
};


char digitBuffer[3] = {' ', ' ', ' '};
byte bufferIndex = 0;

String numberBuffer = "";

char getKey() {
  char key = 0;

  for (byte c = 0; c < COLS; c++) {
    digitalWrite(colPins[c], LOW);

    for (byte r = 0; r < ROWS; r++) {
      if (digitalRead(rowPins[r]) == LOW) {
        delay(50);
        while (digitalRead(rowPins[r]) == LOW);
        key = keys[r][c];
      }
    }

    digitalWrite(colPins[c], HIGH);
  }

  return key;
}


void displayBuffer() {
  int d1 = (digitBuffer[0] == ' ') ? 10 : digitBuffer[0] - '0';
  int d2 = (digitBuffer[1] == ' ') ? 10 : digitBuffer[1] - '0';
  int d3 = (digitBuffer[2] == ' ') ? 10 : digitBuffer[2] - '0';

  showDigit(d1, DIGIT_1);
  delay(1);
  showDigit(d2, DIGIT_2);
  delay(1);
  showDigit(d3, DIGIT_3);
  delay(1);
}

void showDigit(int digit, int digitPin) {
  digitalWrite(DIGIT_1, HIGH);
  digitalWrite(DIGIT_2, HIGH);
  digitalWrite(DIGIT_3, HIGH);

  // Если digit = 10 (пробел), выключаем все сегменты
  if (digit == 10) {
    for (int i = SEG_A; i <= SEG_G; i++) {
      digitalWrite(i, LOW);
    }
  } else {
    byte segments = digitSegments[digit];
    digitalWrite(SEG_A, segments & 0x01);
    digitalWrite(SEG_B, segments & 0x02);
    digitalWrite(SEG_C, segments & 0x04);
    digitalWrite(SEG_D, segments & 0x08);
    digitalWrite(SEG_E, segments & 0x10);
    digitalWrite(SEG_F, segments & 0x20);
    digitalWrite(SEG_G, segments & 0x40);
  }

  digitalWrite(digitPin, LOW);
}

void makeCall(String phoneNumber) {
  sim800.println("ATD" + phoneNumber + ';');
  delay(100);
}

void answerCall() {
  sim800.println("ATA");
  delay(100);
}

void rejectCall() {
  sim800.println("ATH0");
  delay(100);
}

void setup() {
  for (int i = SEG_A; i <= SEG_G; i++) {
    pinMode(i, OUTPUT);
    digitalWrite(i, LOW);
  }

  pinMode(DIGIT_1, OUTPUT);
  pinMode(DIGIT_2, OUTPUT);
  pinMode(DIGIT_3, OUTPUT);

  digitalWrite(DIGIT_1, HIGH);
  digitalWrite(DIGIT_2, HIGH);
  digitalWrite(DIGIT_3, HIGH);

  for (byte c = 0; c < COLS; c++) {
    pinMode(colPins[c], OUTPUT);
    digitalWrite(colPins[c], HIGH);
  }

  for (byte r = 0; r < ROWS; r++) {
    pinMode(rowPins[r], INPUT_PULLUP);
  }
  sim800.begin(115200);
}

void loop() {
  char key = getKey();

  if (key) {
    tone(BEEP, 800, 80);
    if (key >= '0' && key <= '9') {
      digitBuffer[0] = digitBuffer[1];
      digitBuffer[1] = digitBuffer[2];
      digitBuffer[2] = key;
      numberBuffer += key;
    }
    if (key == 'K') {
      if (numberBuffer.length() == 0) answerCall();
      else {
        makeCall(numberBuffer);
        digitBuffer[0] = ' ';
        digitBuffer[1] = ' ';
        digitBuffer[2] = ' ';
        numberBuffer = "";
      }
    }
    else if (key == 'C')
    {
      digitBuffer[0] = ' ';
      digitBuffer[1] = ' ';
      digitBuffer[2] = ' ';
      numberBuffer = "";
      rejectCall();
    }
  }

  displayBuffer();
}

Звук нажатия кнопок постарался подобрать похожий на тот, что стоит в настоящем домофоне.

❯ Как это вообще работает?

Загружаем прошивку и идём пробовать.

Выглядит, конечно, презабавно, особенно для неподготовленных. Даже скажу, что получилось ещё эффектнее, чем думал изначально.

Товарищи восприняли это с энтузиазмом и даже предложили продолжить идею и собрать планшет из «Элтиса».

Но не обошлось и без нюансов. Самый главный из них в том, что используемый тут усилитель не очень подходит для такого применения.

Обычно все просто подключают к модулю динамик и микрофон и радуются жизни. И действительно, восьмиомный динамик или разъём для наушников для многих проектов отлично подходят. А вот по запросу «sim800 amplifier connection» чего-то дельного удивительно мало, так что восполню это упущение. Дело в том, что модуль не только очень много потребляет, но и безбожно фонит (на видео посторонний шум примерно вдвое громче реального), поэтому усилитель для него подойдёт далеко не всякий.

❯ Что же в итоге?

Вот такой забавный девайс получился. Впрочем, на этом его жизнь не заканчивается: добавить там есть очень много чего. В частности, чуть позже попробую переписать работу с клавиатурой и дисплеем с использованием PIO, реализовать режим программирования как в настоящем домофоне и как-то обыграть упомянутые в том меме 600 квартир (например, сделать 600 ячеек для быстрого набора). И, конечно же, надо будет исправить тот косяк с усилителем.

Такие дела.

Перед оплатой в разделе «Бонусы и промокоды» в панели управления активируйте промокод и получите кэшбэк ^[2] на баланс.

Другие мои посты про ключи, домофоны, считыватели и прочие подобные устройства:

• Разбираемся со считыванием и записью магнитных домофонных ключей ^[3]
• Наследники перфокарт в мире электронных ключей ^[4]
• Ключи с динамическим кодом: «Факториал» возвращается ^[5]
• Самый суровый магнитный ключ ^[6]
• Первый массовый советский домофон ^[7]
• Санком. Неизвестный производитель оптических домофонов ^[8]
• Оживляем раритетный домофон с магнитным ключом ^[9]
• Визит-К. Домофон «Бубум» нового поколения ^[10]
• Аналоговый «Цифрал». Оживляем самый простой домофон на дискретной логике ^[11]
• Резистивный ключ для оптического домофона ^[12]
• Cyfral Intel. Перепрошиваем «говорящий» домофон ^[13]
• Самый редкий оптический домофон ^[14]
• Телефон на 600 квартир ^[15]