Кодовый замок на микроконтроллере atmega8. Схема охранной сигнализации с кодовым замком на AVR микроконтроллерах. Принципиальная схема устройства

В различной радиолюбительской литературе можно обнаружить множество вариантов электронных кодовых замков.

Особенностью данной схемы кодового замка на микроконтроллере является принципиально новый метод считывания нажатия клавиш, используя всего лишь один порт микроконтроллера PIC12F675. Эта особенность может быть реализована только с микроконтроллерами в составе которого имеется модуль аналого-цифрового преобразователя (АЦП), к примеру как наш микроконтроллер PIC12F675.

Данный микроконтроллер снабжен 10 битным АЦП с диапазоном преобразования от 0 до 1023. Суть метода в том, что клавиатура представляет из себя, по сути, делитель напряжения на резисторах R1-R12 и при нажатии определенной кнопки клавиатуры на вход 7 микроконтроллера поступает напряжение, величина которого характерна только для данной кнопки.

Работа кодового замка на PIC12F675

Для записи 4 цифр секретного кода сперва необходимо нажать кнопку “CODE” и удерживать ее до того момента когда загорится светодиод LED. Затем поочередно нужно набрать 4 цифры секретного кода. По завершению ввода, данный код будет записан в энергонезависимую память микроконтроллера.

Теперь если набрать данный код на клавиатуре произойдет включение реле на 5 секунд. При десятикратной неверно набранном секретном коде прозвучит сигнал тревоги.

Данный проект будет отличным вариантом для повторения новичками, в нем используется ЖКИ дисплей 1602, клавиатура 4х4 из кнопок и конечно же сам контроллер. Кроме того, применены реле, кнопка и разъемы питания, PLS штырьки, пару транзисторов ну и по мелочи. Кстати, яркость дисплея в проекте будет регулироваться по методу ШИМ.

Это устройство может быть использовано для защиты практически любых объектов, пользователь должен ввести правильный пароль для получения доступа. Плата уже спроектирована удобным образом, и остается изготовить только красивый корпус для него. Пароль вводится с помощью встроенной в клавиатуру матрицы 4x4. Основной модуль ЖК-дисплея используется для отображения сообщений пользователю и текущей информации. Как только будет введен правильный пароль - сработает реле. Об этом так же будет свидетельствовать светодиод, установленный рядом с реле. Для отключения реле нужно нажать соответствующую кнопку на клавиатуре.

После ввода четырехзначного пароля необходимо нажать кнопку "ОК" (S8). В любое время вы можете нажать кнопку "Отмена" (S12), чтобы очистить код (например, при вводе любых неправильных цифр).
Код блокировки можно легко изменить, для этого нужно ввести специальный пароль "0000", как только вы введете этот пароль, устройство переключится в режим смены пароля. Здесь нужно ввести старый пароль, чтобы получить разрешение, а затем ввести новый пароль, все очень просто.

Подсветка ЖК-дисплея выключается автоматически, после того как система находится в режиме ожидания нескольких секунд. Затемнение подсветки происходит очень плавно, так же как например в мобильных телефонах. Дисплей можно заменить на любой аналогичный, с похожим контроллером или даже другого разрешения, главное советую обратить внимание на распиновку выводов, в некоторых моделях распиновка дисплеев может отличаться. Программа для контроллера написана в среде С++, исходники, а так же прошивка для контроллера прилагаются. Микроконтроллер можно применить с любым индексом, буква L означает пониженное энергопотребление.

Файл печатной платы для изготовления находится ниже в архиве, печатную плату можно заметно уменьшить, если применить кнопки поменьше, или если вынести клавиатуру на отдельную плату. Цифровые клавиши можно взять от старой клавиатуры компьютера или ноутбука.

Фьюзы:
HIGH=D9
LOW=E1

Скачать файл печатной платы, исходник и прошивку вы можете ниже

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
U1	МК AVR 8-бит	ATmega8	1	ATmega8L	В блокнот
U2	Линейный регулятор	LM7805	1		В блокнот
Q1, Q2	Биполярный транзистор	BC548	2		В блокнот
D1, D3	Выпрямительный диод	1N4007	2		В блокнот
D2, D4	Светодиод		2		В блокнот
С1, С3-С5	Конденсатор	0.1 мкФ	4		В блокнот
С2	Электролитический конденсатор	470 мкФ	1		В блокнот
R1	Резистор	200 Ом	1		В блокнот
R2, R4, R6	Резистор	4.7 кОм	3		В блокнот
R3, R5	Резистор	330 Ом	2		В блокнот
RV1	Подстроечный резистор	10 кОм	1		В блокнот
LCD1	LCD-дисплей	16x2 LCD	1		В блокнот
RL1	Реле	РСВ	1		В блокнот
S1-S16	Кнопка		16		В блокнот
SW1	Выключатель		1		В блокнот
L1	Катушка индуктивности	10 мкГн	1

Данный кодовый замок на микроконтроллере собран на достаточно простом микроконтроллере AVR ATtiny13. Его можно применить для ограничения допуска в различные складские помещения, запирание ворот гаража и дверь дома, а также для включения различных приборов, включение которых нужно ограничить.

Принцип работы

Работа замка на микроконтроллере основана на поочередном вводе трех чисел. Размер каждого числа может быть в диапазоне от 0 до 255. Это в свою очередь повышает уровень секретности кодового замка по сравнению с другими замками, у которых каждое секретное число имеет размер от 0 до 9.

В том случае если введенная последовательность этих трех чисел совпадает с тремя числами, которые внесены в память микроконтроллера кодового замка, то на выходе (вывод 3) появится управляющий сигнал (лог.1), на 15 секунд загорится светодиод HL4 сигнализируя о правильности ввода и сработает реле К1 управляющее исполнительным механизмом замка. По истечении 15 секунд на выводе 4 микроконтроллера появится лог. 0 и замок перейдет в первоначальное состояние ожидания.

Управление работой кодового замка осуществляется всего двумя кнопками, руководствуясь только индикацией светодиодов. Причем ввод секретного кода осуществляется только одной кнопкой SB2, которая находится на наружной панели замка. Вторая кнопка SB1 предназначена для программирования, и она расположена на самой плате.

Этапы управления кодовым замком

Внесение в энергонезависимую память микроконтроллера три кодовых числа.

Рассмотрим это на конкретном примере. Допустим, нам нужно задать следующий секретный код: первая цифра 8, вторая цифра 12, третья цифра 9. Для этого подаем питание на устройство, затем нажимаем и удерживаем обе кнопки (SB1 и SB2). После этого отпускаем кнопку SB1, и как только начал мигать светодиод HL1 отпускаем и кнопку SB2. После этих манипуляций светодиод HL1 будет гореть постоянно, а светодиоды HL2 и HL3 не будут гореть. Это состояние светодиодов говорит о том, что устройство перешло в режим программирования.

Теперь чтобы записать первое число нам нужно нажать и удерживать кнопку SB2, при этом все три светодиода начнут мигать. Нужно отсчитать необходимое количество вспышек (в нашем случае это 8) и отпустить кнопку. После этого, в подтверждении правильности введенного числа, светодиоды промигают такое же количество раз (8 раз). Все, первое число записано. Далее загорается светодиод HL2 – напоминая нам, что необходимо записать второе число.

Поступаем точно так же как и с записью первого числа: нажимаем и удерживаем кнопку SB2 и отсчитываем необходимое число вспышек светодиодов (в нашем примере это 12), отпускаем кнопку и проверяем правильность ввода по повторным вспышкам. Затем загорается светодиод HL3 для третьего числа, и повторяем туже процедуру и для третьего числа (число 9).

После того так мы записали в память микроконтроллера все три числа и для выхода из режима программирования нужно нажать кнопку SB1.

Набора секретного кода

Рассмотрим так же это на примере. До этого мы записали секретный код 8-12-9. Для ввода вначале нажимаем кнопку SB1 и отпускаем ее сразу, после того как загорится светодиод HL1, тем самым переводим наш замок в режим ввода кода. Свечение светодиода HL1 свидетельствует, что нужно ввести первую цифру. Процедура ввод цифр аналогична тому, как вводились цифры при программировании. То есть, нажимая на кнопку SB1, отсчитываем необходимое количество, после чего отпускаем кнопку и наблюдаем подтверждение наборной цифры путем мигания светодиодов. Затем переходим ко второй и третьей цифре.

В том случае если все три цифры секретного кода введены верно, сработает реле и на 15 секунд включится светодиод HL4, светодиоды HL1,HL2,HL3 будут светиться в режиме бегущих огней.

Для ввода секретного кода предоставляется три попытки. Если в третий раз код введен неверно, возможность ввода блокируется на 2,5 минуты. По прошествии этого времени замок снова будет готов к вводу кода.

При программировании микроконтроллера следует выставить следующие фьюзы:

CKDIV8 = 0
BODLEVEL0 = 0
SPMEN = 0

(1,3 Mb, скачано: 1 566)

Это устройство может быть использовано для защиты практически любых объектов, пользователь должен ввести правильный пароль для получения доступа. Плата уже спроектирована удобным образом, и остается изготовить только красивый корпус для него. Пароль вводится с помощью встроенной в клавиатуру матрицы 4×4. Основной модуль ЖК-дисплея используется для отображения сообщений пользователю и текущей информации. Как только будет введен правильный пароль – сработает реле. Об этом так же будет свидетельствовать светодиод, установленный рядом с реле. Для отключения реле нужно нажать соответствующую кнопку на клавиатуре.

Код блокировки можно легко изменить, для этого нужно ввести специальный пароль “0000”, как только вы введете этот пароль, устройство переключится в режим смены пароля. Здесь нужно ввести старый пароль, чтобы получить разрешение, а затем ввести новый пароль, все очень просто.

Список используемых радиодеталей:

01 330 Ом резистор (2 шт), R3, R5

02 4.7 кОм резистор R2, R4, R6

03 200 Ом резистор R1

04 0.1мкФ керамический конденсатор C1, C3, C4, C5

05 1N4007 Диод (2 шт), D1, D3

06 5мм светодиоды любого цвета D4

07 Микроконтроллер ATmega8L U1

08 Стабилизатор напряжения 7805 U2

09 Разъем питания CON1

10 PCB реле RL1

11 Выключатель Вкл / Выкл SW1

12 DC гнездо X1

13 16×2 LCD дисплей LCD1

14 10 кОм подстроечный резистор RV1

15 28 PIN кроватка для микроконтроллера IC

16 BC548 транзистор (2 шт.) Q1, Q2

17 Кнопки (16 штук)

Файл печатной платы для изготовления методом ЛУТ находится ниже в архиве, печатную плату можно заметно уменьшить, если применить кнопки поменьше, или если вынести клавиатуру на отдельную плату. Цифровые клавиши можно взять от старой клавиатуры компьютера или ноутбука.

Скачать файл печатной платы, исходник и прошивку

Оригинал статьи на английском языке (перевод: Адвансед для сайта cxem.net)

Решил поиграться с давно заказанной с китая мембранной клавиатурой 3x4. Есть много видов и разновидностей данной клавиатуры, есть в пластмассовых корпусах, а есть пленочные. У моего вариант 3x4 7 контактов, распиновка клавиатуры 4x4 показана на схеме ниже, схема один к одному. Схема почти идентична с клавиатурой 3x4 за исключением того что отсутствует правый ряд клавиш "A,B,С,D".

Схема подключения клавиатуры 3x4:

Клавиатура 4x4 подключается аналогично, четвертый ряд "A, B, С, D " подключается к порту PD7 микроконтроллера.

Исходный код программы:

$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 1000000

"конфигурация дисплея
Config Lcdpin = Pin , Rs = Portc.0 , E = Portc.1 , Db4 = Portc.2 , Db5 = Portc.3 , Db6 = Portc.4 , Db7 = Portc.5
Config Lcd = 20 * 4
Cursor Off
Cls

"конфигурация клавиатуры
Config Kbd = Portd , Debounce = 40 , Delay = 100

"переменные
Dim Key_char As Byte "номер нажатой клавиши
Dim Key_str As String * 1 "символ нажатой клавиши на клаивиатуре
Dim Result As String * 20 "результат нажатий на клавиатуру
Deflcdchar 1 , 32 , 14 , 10 , 31 , 27 , 27 , 14 , 32 "

Locate 1 , 4
Lcd Chr(1)

Result = ""

"Главный цикл программы
Do

Key_char = Getkbd() "когда клавиша не нажата функция возвращает переменной значение 16

If Key_char <> 16 Then "если переменная не равна 16, значит была нажата кнопка
Key_str = Lookupstr(key_char , Keyboard_data) "вытаскиваем из массива символ нажатой клавиши
Result = Result + Key_str
End If

Locate 2 , 3
Lcd Result "выводим на дисплей результат нажатий

Waitms 100

If Result = "123" Then
Locate 2 , 2
Lcd "UNLOCK"
Wait 1
Goto Pizdec
Else
End If

If Key_str = "5" Then
Locate 2 , 2
Lcd "RETURN"
Wait 1
Goto Pizdec
Else
End If

Loop

Keyboard_data:
Data "1" , "4" , "7" , "*" , "2" , "5" , "8" , "0"
Data "3" , "6" , "9" , "#" , "A" , "B" , "C" , "D"

Pizdec:
Return

При удержании клавиши символы начинают повторяться, программу можно слегка доработать если добавить в конец первого в примере строки:

Key_char = Getkbd()
If Key_char <> 16 Then
Goto 1
End If

То мы избегаем повторения символов при удержании клавиши. Можем хоть минуту давить на кнопку, а символ будет один.

При включении прибора на верхней строке высвечивается иконка "замок", на нижней строке отображаются вводимые символы.

По умолчанию в исходнике код "123", как только мы введем этот код (как только нажмем третью правильную кнопку) на нижней строке выйдет надпись "UNLOCK".

Думаю принцип работы программы вам понятен, остается программу чуть дописать, указать порты на срабатывание при вводе правильного кода.

Видео работы кодового замка:

Файлы проекта с исходным кодом (~15кб.)

Готовая версия кодового замка:

Ниже представлена готовая рабочая схема кодового замка с настроенными портами для подключения электропривода и светодиодов. Электропривод можно подключить автомобильный, так называемый привод замка дверей.

При верном вводе PIN кода привод сработает на 1 секунду, этого времени достаточно для работы механизма замка (открывания двери)? привод подключается через транзистор к порту PORTB.4. Если же при попытке ввести PIN код ошиблись цифрой, нажимаете кнопку "решетка" и можно начать ввод кода заново...

При правильном вводе PIN кода открывается замок, а на дисплее выводится надпись "UNLOCK".

Проект в Proteus и прошивка лежат ниже в архиве, PIN код замка указан в архиве в названии файла прошивки.

По материалам сайта avrproject.ru

проект Proteus и файл прошивки (~16кб.)