Zamek elektroniczny z kluczami iButton. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Zamek elektroniczny z kluczami iButton. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery

Komentarze do artykułu

Jakiś czas temu pojawił się projekt „TOUCH-MEMORY DS1990A SIMULATOR”, czyli klucz główny. Teraz wasza uwaga jest zaproszona do zamka do tego klucza głównego :-). Zamek ma prostą konstrukcję i jest przeznaczony głównie do użytku indywidualnego. Zamek współpracuje z każdym typem kluczy iButton, dzięki czemu możesz wykorzystać istniejące klucze do innych celów. Łącznie w pamięci można zapisać do 9 klawiszy, choć liczbę tę można łatwo zwiększyć. Do autoryzacji procesu programowania używany jest klucz główny, którego kod jest przechowywany w pamięci ROM i nie można go usunąć ani zmienić w ramach normalnej procedury programowania zamka.

Zamek elektroniczny z kluczami iButton

Ostatnio powszechne stały się zamki, do których kluczem jest elektroniczny tablet iButton (lub pamięć dotykowa) firmy Dallas Semiconductor. Takie zamki są często stosowane w drzwiach wejściowych, a także wewnątrz wielu instytucji. Ponadto klucze iButton często służą do płatności na stacjach benzynowych i innych miejscach. Tak wiele osób ma już do czegoś klucze iButton. Dlatego projektując domowy zamek, racjonalnie jest wykorzystać klucze, które użytkownik już w nim ma. Dokładnie to właśnie dzieje się w proponowanym zamku: każdy typ kluczy może z nim współpracować, ponieważ używany jest tylko numer seryjny zapisany w pamięci ROM iButton, który jest w dowolnym z ich typów. Dodatkowo komenda odczytania tego numeru jest taka sama dla wszystkich typów kluczy (33H). Kod rodziny, który jest inny dla różnych typów, może być dowolny. Jest postrzegany jako kolejna cyfra numeru seryjnego. Należy zaznaczyć, że najtańszym rodzajem kluczy jest DS1990A.

Zamek został zaprojektowany do użytku indywidualnego i posiada niezwykle prostą konstrukcję. Na przednich drzwiach od zewnątrz znajduje się jedynie gniazdo na iButton oraz dioda LED otwierania drzwi. Otwieranie drzwi od wewnątrz odbywa się za pomocą przycisku. Jako siłownik zastosowano standardowy zatrzask z elektromagnesem, który jest zaprojektowany na napięcie 12V. Kody kluczy przechowywane są w pamięci nieulotnej i mogą być usuwane oraz dodawane przez użytkownika. Klucz główny służy do zabezpieczenia przed nieupoważnionym przeprogramowaniem zamka. Łącznie w pamięci można zapisać 9 kluczy. Liczba ta jest podyktowana możliwościami 1-cyfrowego wskaźnika numeru programowalnego klawisza. Jeśli używasz również liter, możesz zwiększyć całkowitą liczbę kluczy do 15. Odbywa się to poprzez zmianę wartości stałej MAXK w programie. W ten sam sposób możesz zmniejszyć maksymalną liczbę kluczy.

Ryż. 1. Schemat ideowy zamka

Schemat ideowy zamka przedstawiono na rysunku 1. Konstrukcja oparta jest na mikrokontrolerze U1 typu AT89C2051 firmy Atmel. Do portu P1 podłączony jest wskaźnik 7-segmentowy, który służy do programowania kluczy. Do tego samego celu przeznaczony jest także przycisk SB1 podłączony do portu P3.7. Kluczowe numery seryjne przechowywane są w pamięci EEPROM U3 typu 24C02, podłączonej do portów P3.4 (SDA) i P3.5 (SCL). Zewnętrzne gniazdo iButton podłączane jest do portu P3.3 poprzez złącze XP2 oraz elementy zabezpieczające VD4, R3, VD5 i VD6. Rezystor podciągający R4 dobiera się zgodnie ze specyfikacją magistrali jednoprzewodowej. Równolegle do gniazda zewnętrznego podłączane jest także gniazdo wewnętrzne XS1, które służy do programowania kluczy. Przycisk otwierania drzwi podłączany jest do portu P3.2 poprzez złącze XP1 i takie same elementy zabezpieczające jak w przypadku iButton. Siłownikiem zamka jest elektromagnes podłączony poprzez zacisk XT1. Sterowanie elektromagnesem odbywa się za pomocą klucza VT3, który służy jako mocny tranzystor MOS typu IRF540. Dioda VD7 chroni przed emisją samoindukcji.

Kluczem VT3 steruje tranzystor VT2, który odwraca sygnał pochodzący z portu P3.0 i zapewnia poziomy sterowania 0/12V na bramce VT3. Inwersja jest potrzebna, aby siłownik nie działał podczas resetu mikrokontrolera, gdy na porcie jest poziom jedynki logicznej. 12-woltowe poziomy sterowania umożliwiły użycie konwencjonalnego tranzystora MOSFET zamiast rzadko spotykanego niskoprogowego (poziom logiczny). Aby wskazać otwarcie zamka, używana jest dioda LED, która jest kontrolowana przez ten sam port co elektromagnes, ale za pomocą klucza tranzystorowego VT1. Dioda LED jest podłączona przez to samo złącze co iButton. Ponieważ urządzenie musi działać przez całą dobę bez konserwacji, w celu zwiększenia niezawodności zainstalowano nadzorcę ADM2 typu U1232. Posiada wbudowany watchdog i monitor zasilania. Na porcie P3.1 mikrokontroler generuje okresowe impulsy w celu zresetowania zegara kontrolnego.

Urządzenie zasilane jest z wbudowanego zasilacza zawierającego transformator T1, mostek prostowniczy VD9-VD12 oraz zintegrowany stabilizator U4. Jako zapasowe źródło zasilania zastosowano akumulator BT1-BT10 składający się z 10 akumulatorów NiMH rozmiaru AA o pojemności 800mAh. Gdy urządzenie zasilane jest z sieci, akumulator ładowany jest przez rezystor R10 prądem o wartości około 20 mA, czyli 0.025 C. Sposób ładowania małym prądem nazywa się kroplówką (ładowanie podtrzymujące). W tym trybie akumulatory mogą pracować bez ograniczeń, nie jest wymagana kontrola zakończenia procesu ładowania. Kiedy akumulatory są w pełni naładowane, energia pobierana ze źródła zasilania zamieniana jest na ciepło. Ponieważ jednak prąd ładowania jest bardzo mały, wytworzone ciepło jest rozpraszane do otaczającej przestrzeni bez zauważalnego wzrostu temperatury akumulatorów.

Konstrukcyjnie urządzenie wykonane jest w obudowie o wymiarach 150x100x60mm. Większość elementów, w tym transformator zasilający, zmontowano na płytce drukowanej. Baterie umieszczone są w standardowych plastikowych uchwytach, które mocuje się wewnątrz obudowy obok płytki. Zasadniczo można stosować także inne typy akumulatorów, np. bezobsługowy akumulator kwasowy 12 V stosowany w systemach bezpieczeństwa. Na płytce znajdują się zaciski typu TB-2 do podłączenia urządzenia wykonawczego, wszystkie pozostałe obwody zewnętrzne podłączane są poprzez złącza małogabarytowe o rastrze pinów 2.54 mm. Złącza znajdują się na płytce drukowanej i nie są dostępne z zewnątrz obudowy.

Przewody wychodzą z obudowy przez gumowe uszczelki. Ponieważ wskaźnik HG1, przycisk SB1 oraz gniazdo iButton XS1 wykorzystywane są wyłącznie podczas programowania, umieszczone są one na płytce wewnątrz urządzenia. Upraszcza to konstrukcję obudowy i czyni ją bardziej chronioną przed wpływami zewnętrznymi. Na bocznym panelu obudowy znajduje się jedynie dioda LED sygnalizująca włączenie zasilania VD13. Schemat połączeń zewnętrznych pokazano na ryc. 2.

Zamek elektroniczny z kluczami iButton. Schemat połączeń zewnętrznych
Ryż. 2. Schemat połączeń zewnętrznych

Gdy drzwi są otwarte, na elektromagnes podawany jest impuls trwający 3 sekundy. Logika urządzenia jest taka, że jeśli przycisk otwierania drzwi zostanie przytrzymany, elektromagnes będzie przez cały czas pod napięciem i odpowiednio drzwi będą otwarte.

Zamek może posiadać maksymalnie 9 kluczy plus jeden klucz główny. Kody kluczy przechowywane są w pamięci nieulotnej pod numerami od 1 do 9. Kod klucza głównego przechowywany jest w pamięci ROM mikrokontrolera i nie można go zmienić. Programowanie nowych kluczy lub kasowanie starych można wykonać wyłącznie za pomocą klucza głównego. Podobnie jak inne klucze, klucz główny może służyć do otwierania zamka.

Aby zaprogramować nowy klucz, wykonaj następujące czynności:

1. Naciśnij przycisk programowania.
2. Na wyświetlaczu pojawi się litera „P”, co oznacza wejście w tryb programowania.
3. Dotknij panelu kluczem głównym.
4. Na wskaźniku pojawi się cyfra „1”, która oznacza numer klawisza do zaprogramowania.
5. Za pomocą przycisku wybierz żądany numer.
6. Dotknij gniazda dowolnym klawiszem.
7. Liczba na wskaźniku zacznie migać, sygnalizując gotowość do programowania.
8. Dotknij panelu kluczem, którego kod chcesz zapamiętać.
9. W przypadku pomyślnego zaprogramowania cyfra na wskaźniku przestanie migać i zacznie świecić światłem ciągłym.
10. Aby wyjść z trybu programowania wystarczy odczekać 5 sekund, po czym wskaźnik zgaśnie.

Schematycznie proces programowania nowego klucza pokazano na ryc. 3.

Ryż. 3. Programowanie nowego klucza

Jeśli chcesz zaprogramować kilka klawiszy, możesz od razu przejść od kroku 9 do kroku 5 i powtórzyć kroki 5 - 9 tyle razy, ile to konieczne.

Jeżeli po kroku 7 okaże się, że został wybrany błędny numer, to aby uniknąć utraty kodu klucza pod tym numerem, można nacisnąć przycisk lub po prostu odczekać 5 sekund. W pierwszym przypadku aktualna liczba wzrośnie o jeden, a zawartość pamięci pozostanie niezmieniona. W drugim przypadku całkowite wyjście z trybu programowania nastąpi bez zmiany haseł. Ogólnie rzecz biorąc, możesz zakończyć programowanie w dowolnym momencie, jeśli zrobisz pauzę na dłużej niż 5 sekund.

Aby usunąć dodatkowy klucz z pamięci, kolejność czynności pozostaje taka sama jak podczas programowania, tylko wszystkie czynności są wykonywane przez klucz główny. Te. proces wymazywania polega na zapisaniu kodu klucza głównego na nieużywane numery.

Schematycznie proces kasowania dodatkowego klucza pokazano na ryc. cztery.

Ryż. 4. Usuń dodatkowy klucz (kliknij, aby powiększyć)

Podczas programowania można otworzyć drzwi przyciskiem, jednak otwieranie iButtonem jest zablokowane. Ponieważ gniazdo wewnętrzne i zewnętrzne są połączone równolegle, należy uważać, aby podczas programowania nikt nie dotykał gniazda zewnętrznego żadnym kluczem.

Kod klucza głównego jest zapisywany w pamięci ROM programów mikrokontrolera, zaczynając od adresu 2FDH. Długość kodu wynosi 8 bajtów. Sekwencja cyfr powinna być taka sama jak w przypadku pamięci dotykowej, należy czytać od lewej do prawej. Te. pod adresem 2FDH wprowadzana jest wartość sumy kontrolnej, następnie pod adresem 2FEH - 303H sześć bajtów numeru seryjnego, zaczynając od starszego bajtu, a na koniec pod adresem 304H kod rodziny. Na przykład kod jako całość może wyglądać następująco: 67 00 00 02 D6 85 26 01.

Program zamka elektronicznego ma główną pętlę, której schemat blokowy pokazano na ryc. 5. W pętli głównej gniazdo jest odpytywane, a jeśli znajdzie się tam klucz, to odczytywany jest jego kod. Następnie ten kod jest sprawdzany i jeśli pasuje do kodu klucza głównego lub innego klucza (klucza użytkownika) zapisanego w pamięci, zamek otwiera się. Sprawdzany jest również stan przycisku otwierania drzwi, a po wykryciu naciśnięcia zamek również się otwiera.

Ryż. 5. Schemat blokowy głównego cyklu programu (kliknij aby powiększyć)

Istnieją dwa podprogramy do obsługi zdarzeń związanych z programowaniem: PROGT i PROGS, których schematy blokowe przedstawiono na rys. 6. Pierwszy wywoływany jest po odczytaniu kodu klucza w trybie programowania, drugi po naciśnięciu przycisku programowania (NUMER). Proces programowania podzielony jest na 3 fazy. Po naciśnięciu przycisku NUMERYCZNEGO następuje wejście do programowania, tj. przejście do fazy 1. W takim przypadku na wskaźniku wyświetlana jest litera „P”. Kody kluczy, które są odczytywane później, są sprawdzane pod kątem zgodności z kodem klucza głównego, ponieważ tylko on umożliwia kontynuację programowania. Jeśli takie dopasowanie nastąpi, następuje przejście do fazy 2.

Wskaźnik wyświetla numer bieżącego klawisza, który można zmienić przyciskiem NUMER. Jeżeli naciśnięcie klawisza zostanie zarejestrowane ponownie, nastąpi przejście do fazy 3. Kolejne naciśnięcie klawisza spowoduje zapisanie jego kodu i powrót do fazy 2. Naciśnięciem przycisku NUMERY można również powrócić do fazy 2, ale bez zmiany zawartość pamięci. Każda czynność w trybie programowania powoduje zerowanie timera powrotu, który ma odstęp 5 sekund i jest sprawdzany w pętli głównej. Jeżeli zostanie wykryty reset tego timera, tryb programowania zostanie opuszczony.

Ryż. 6. Schematy blokowe podprogramów używanych podczas programowania kodu klucza

Pokazane na ryc. Schematy blokowe 5 i 6 są znacznie uproszczone, ale pozwalają zrozumieć ogólną logikę budowania programu.

Opisywany zamek nie posiada oczywiście szerokiego wachlarza możliwości. Jest to jednak bardzo proste, co ułatwia powtarzanie. Otwarty kod źródłowy programu pozwala na samodzielne udoskonalanie projektu lub dostosowanie go do konkretnych wymagań.

Download:

lock.asm - kod źródłowy programu blokującego.
lock.bin - skompilowany program pobranie

Autorzy: Ridiko Leonid Ivanovich, wubblick@yahoo.com, Lapitsky Viktor Petrovich, victor_lap@yahoo.com; Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Mikrokontrolery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Inteligentne krzesło Sharp 11.12.2014

Jeśli nie jesteś lekarzem, raczej nie poczujesz miłości do pójścia do kliniki. Jednak wielu lekarzy nie jeździ tam wcale z miłości do wybranego zawodu i nie nam o tym mówić. Możliwe jest zmniejszenie odwiedzin, wyszukując odpowiedzi w Internecie. Wcześniej w tym celu czytali magazyn „Zdrowie” lub korzystali z rad babć. Ale postęp nie stoi w miejscu, prawda? Nowe trendy to czujniki w smartfonach i elektronice do noszenia. Puls, ciśnienie, intensywność pocenia się, prymitywne EKG - wszystko to i wiele więcej, jeszcze nie wdrożone, pomoże dokładniej określić, jak się czujesz przed wizytą u lekarza i być może całkowicie odłożyć wizytę.

Następny poziom to bardziej zaawansowane systemy określania stanu fizycznego i psychicznego osoby. Dla wyjaśnienia wciąż mówimy o dość niedrogich kompleksach, które w przyszłości mogą być dla każdego w domu. Podobny system pokazał Sharp na targach Semicon Japan 2014. To jest fotel samolotowy premium. Fotel posiada wbudowany zestaw czujników oraz specjalistyczny system komputerowy z wyświetlaczem. Dane są pobierane i natychmiast analizowane z wynikiem w postaci zrozumiałych wykresów lub ikon.

Fotel pozwala mierzyć masę, ciśnienie krwi, tętno, stan naczyń krwionośnych (badana fala tętna), a także otrzymywać dane o stanie autonomicznego układu nerwowego (o podziale współczulnym i przywspółczulnym ). Analiza krzyżowa i specjalne przetwarzanie danych dla każdego parametru daje przybliżony obraz aktualnego stanu zdrowia. Dane mogą być przesyłane do chmury Sharp, gdzie mogą zostać zebrane w bazę danych dla każdej osoby i przeanalizowane przez specjalistę medycznego, odsyłając przetworzone informacje z powrotem do pacjenta.

Sharp zauważa, że prośba o takie krzesło pochodziła od firm zajmujących się obsługą osób starszych. Ale zakres takich kompleksów jest znacznie szerszy. Mogą być instalowane w siłowniach, centrach fitness, w firmach dbających o zdrowie pracowników, w prywatnych szpitalach oraz w publicznych placówkach medycznych. Wstępny popyt na rozbudowę był na tyle duży, że spółka rozpocznie sprzedaż „fotela zdrowotnego” w pierwszej połowie roku obrotowego 2015 (kwiecień-wrzesień 2015).

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Francja pozbędzie się elektrowni węglowych

▪ Swobodne wyświetlacze firmy Sharp

▪ Kluczowa technologia tranzystorów optycznych

▪ Nawigacja na zegarach atomowych zastąpi GPS

▪ Inteligentna koszulka YouCare 5G

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Uwaga dla ucznia. Wybór artykułu

▪ artykuł Podstawy socjologii i nauk politycznych. Kołyska

▪ artykuł Jaka jest najstarsza piosenka świata? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Maranta. Legendy, uprawa, metody aplikacji