Работаю я электромонтером в районе Крайнего Севера. Зимой у нас всегда возникала проблема, замерзает замок на входе в электроцех. И вот попался мне на глаза журнал «Радио» №5 за 2008 год. Там была опубликована статья Е. Переверзева «Цифровой кодовый замок».

Решил и сделал. Перерисовал печатку из журнала. Спаял схему.
Залил прошивку и схема заработала сразу, хотя это моя первая схема на микроконтроллере.

О моей сборке

Версия печатки из статьи Е. Переверзева

Саму схему, кнопки «Открытие», «Закрытие», блок питания разместил к коробочке из под блока управления вакуумным выключателем.

Блок питания использовал от старого сканера.
Соленоид использовал от старой электоролаборатории, один минус - соленоид потребляет 1,5 А.

Клавиатуру взял от старого телефона.

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Оригинальная статья из "Радио":
▼ 🕗 20/12/11 ⚖️ 512,66 Kb ⇣ 111 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

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)

Предлагаемый кодовый замок предназначен для установки на входной двери помещения, куда доступ имеет ограниченный круг людей. Его основной отличительной особенностью является возможность быстрой записи нового кода с помощью клавиатуры (в ранее опубликованных устройствах код, как правило, устанавливают перемычками, размещенными на плате). Этот код может состоять минимум из одной цифры, а максимум - из ста двадцати семи.

Схема кодового замка показана на рис. 1. Основным элементом устройства является микроконтроллер ATtiny2313 (DD1), у которого использованы встроенный RC-генератор и внутренние резисторы. Чтобы открыть замок, необходимо знать код. Для его ввода используется клавиатура, расположенная на внешней стороне двери и состоящая из кнопок SB1- SB 12. Кнопки SB 13 и SB 14 расположены на внутренней стороне двери, первая из них предназначена для ее открывания, а вторая - для закрывания. При использовании электромеханического привода замка двери кнопка SB 14 не нужна. Двухцветный светодиод HL1 индицирует состояние замка: если горит светодиод красного цвета свечения - дверь закрыта, зеленый - открыта. Резистор R3 служит для ограничения тока через светодиод.

Рисунок 1

Для управления исполнительным механизмом - соленоидом YA1 (или электромеханическим приводом) - используется мощный полевой переключательный транзистор VT1. Если код набран правильно, с линии PD2 (вывод 6) микроконтроллера DD1 на затвор полевого транзистора поступит открывающее напряжение, на соленоид YA1 - напряжение питания, и он откроет замок.

Питание устройства осуществляется от сетевого стабилизированного блока питания напряжением 12 В с выходным током, достаточным для срабатывания исполнительного механизма. Напряжение питания микроконтроллера стабилизировано интегральным стабилизатором DA1. Аккумуляторная батарея GB1 используется как резервный источник при отсутствии сетевого напряжения Диоды VD1, VD2 обеспечивают развязку блока питания и аккумуляторной батареи

Чтобы открыть замок, необходимо ввести цифры кода в заданной последовательности. Для индикации нажатия на кнопку (при закрытом замке) светодиод красного цвета свечения гаснет примерно на 0,3 с, при этом светодиод зеленого цвета свечения не горит, пос¬ле чего опять загорается красный светодиод. После ввода последней цифры открывается транзистор VT1 и загорается светодиод зеленого цвета свечения, индицируя, что замок открыт

Чтобы закрыть замок, необходимо нажать на кнопку SB4 "*" или кнопку SB 14 "Закрыть".

Для изменения кода при открытом замке нажимают на кнопку SB12 "#", вводят новый код (минимум одна цифра, максимум - сто двадцать семь), после чего опять нажимают на кнопку SB 12 "#". Если при вводе кода была допущена ошибка, нажимают на кнопку SB4 "*", вводят правильный код и только затем нажимают на кнопку SB12 "#". При записи нового кода индикация нажатия на кнопки осуществляется так. Светодиод зеленого цвета свечения гаснет на 0,5 с, при этом загорается светодиод красного цвета свечения, а затем снова постоянно светит светодиод зеленого цвета.

Рисунок 2

Коды программы, которые находятся в архиве , микроконтроллера для замка с соленоидом приведены в табл. 1 , для замка с электромеханическим приводом - в табл. 2 . Во время программирования в EEPROM микроконтроллера заносится начальный код, состоящий из цифр 1, 2, 3. Необходимо также записать файл данных - табл. 3 в EEPROM микроконтроллера. При программировании задают биты конфигурации в соответствии с рис. 2.

Отличие работы замка с электромеханическим приводом от замка с соленоидом заключается только во входе в режим записи нового кода и закрытия замка. Замок в этом случае закрывается автоматически через 3 с после открытия, этого времени должно хватить для того, чтобы открыть дверь. Сделано это для того, чтобы не перегревался электродвигатель электромеханического привода. Для записи нового кода при открытом замке необходимо сначала нажать на кнопку SB13 "Открыть" и удерживать ее.

После того как замок закроется и загорится светодиод красного цвета свечения, надо дополнительно нажать на кнопку SB13 "Открыть" и удерживать ее еще примерно 15 с, затем нажать на кнопку SB 12 "#" и при загорании светодиода зеленого цвета свечения ввести новый код, после чего снова нажать на кнопку SB 12 "#" для его записи. Если при вводе была допущена ошибка, то нажимают на копку SB4 "*", вводят правильный код и только тогда нажимают на кнопку SB 12 "#". Будьте внимательны при вводе нового кода!

Фото готового устройства.

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 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.

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.

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)

Принципиальная схема двухуровневой системы охраны, которая построена применением AVR микроконтроллеров серии ATMega. 1-й уровень охраны - кодовый замок. 2-й уровень охраны - устройство охраны. Две функциональные платы, входящие в систему выполнены на базе микроконтроллеров ATmega 8535.

Структурная схема

Микроконтроллеры (семейства AVR, MCS-51 и др.) со своей архитектурой, программными и аппаратными ресурсами, как цифровые кубики идеально подходят для разработки различных устройств охраны, сигнализации, кодовых замков и пр.

Рис. 1. Структурная схема системы охраны.

В системе (рис. 1) имеется две основных составных части: кодовый замок А2, и устройство охраны А1. Устройство охраны А1 имеет 24 независимых входных линии к которым подключены концевые выключатели S1...S24. Данные выключатели контролируют состояние окон 01...05, двери Д1, люков Л1, Л2.

Количество вышеуказанных объектов контроля может быть разным, и привязано к каждому конкретному помещению или охраняемому периметру.

Количество применяемых устройств охраны А1 и кодовых замков А2 тоже ничем не ограничено и определяется условиями охраны, степенью защиты, особенностями зданий, помещений и др. Понятно, что концевые выключатели S1...S24 могут контролировать и те двери, люки доступ к которым ограничен кодовым замком (или кодовыми замками) А2. Принципиальная схема кодового замка представлена на рис. 2.

Принципиальная схема

Рассмотрим работу устройства охраны. Внешними (выносными) элементами по отношению к устройству являются 24 концевых выключателя (S1...S24), которые позволяют контролировать состояние 24 объектов (например, дверь). Один концевой выключатель контролирует состояние одной двери. Если дверь закрыта - концевой выключатель разомкнут.

Пользователь (оператор, диспетчер) визуально состояние двери может проконтролировать по состоянию индикатора.

Если дверь открыта - концевой выключатель замкнут. Индикатор - периодически мигает. Если дверь закрыта - концевой выключатель разомкнут. Индикатор - не горит (погашен). Пусть концевой выключатель S1 установлен в двери № 1. Пусть концевой выключатель S2 установлен в двери № 2 и т. д.

Если открыта дверь № 1, то периодически мигает индикатор HL2 (если дверь № 1 закрыта индикатор HL2 - погашен). Если открыта дверь № 2, то периодически мигает индикатор HL3 (если дверь № 1 закрыта индикатор HL3 - погашен) и т. д.

Автор, не будет останавливаться на каком-то конкретном конструктивном исполнении установки концевого выключателя, а так же конструкции самого устройства. В интерфейс контроля и управления устройства входят: тумблеры SA1, SA2, индикаторы HL1...HL25. Конструктивно, все вышеуказанные элементы целесообразно разместить на отдельной панели управления.

Рис. 2. Принципиальная схема кодового замка для системы охраны.

Элементы интерфейса управления устройства имеют следующее назначение:

• SA1 (ОХРАНА) - тумблер сигнализации. При установке данного тумблера в положение "ВКЛ" - устройство ставится под охрану. Устройство ставится под охрану, через ~ 10 сек. с момента установки тумблера SA1 в положение "ВКЛ" из положения "ВЫКЛ". После установки под охрану, сигнализация срабатывает через ~ 10 сек с момент замыкания любого концевого выключателя S1...SA24.
• SA2 - тумблер выключения звука. Данный тумблер функционирует только в режиме контроля состояния дверей. Тумблер SA1 должен быть установлен в положении "ВЫКЛ". При установке тумблера SA2 в положение "ВКЛ" при открытии любой двери пьезоэлектрическим излучатель ВА1 сразу выдаст звуковой сигнал, длительностью ~ 2 сек. Если данный тумблер в положение "ВЫКЛ", то при открытии любой двери, будет периодически мигать только соответствующий индикатор, пьезоэлектрическим излучатель ВА1 - будет выключен.
• HL1 - индикатор активации режима охраны. Если устройство находится в режиме "охрана", данный индикатор - горит, если в режиме " контроль состояния дверей" данный индикатор - погашен.

Сигнализация срабатывает - это значит: реле К1 - постоянно включено. Выводы 5 и 6, а так же 2 и 3 данного реле - замкнуты. Пьезоэлектрическим излучатель ВА1 - включается и выключается с периодом ~ 1 сек. Для выключения сигнализации необходимо тумблер SA1 установить в положение "ВЫКЛ".

Рассмотрим основные, функциональные узлы принципиальной схемы устройства. Основой устройства служит микроконтроллер DD1, рабочая частота которого задается генератором с внешним резонатором ZQ1 на 10 МГц.

Рис. 3. Принципиальная схема устройства охраны на микроконтроллере.

К порту PD микроконтроллер DD1 подключены выключатели SA1, SA2 пьезоэлектрическим излучателем ВА1, индикатор HL1, ключ на транзисторах VT1, VT2 для управления реле К1. К портам РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 подключены концевые выключатели S1...S24 и индикаторы HL2...HL25.

Питание на данные индикаторы поступает через ключ на транзисторе VТЗ, который управляется с вывода 21 микроконтроллера DD1. Резисторы R10...R17, R20...R27, R28...R35 - токоограничительные для индикаторов HL2...HL25. Резистор R8 - токоограничительный для индикатора HL1.

Реле К1 управляется соответственно с вывода 14 микроконтроллера DD1. Питающее напряжение +12 В и +5В поступает на устройство с соединителя XI. Конденсатор С5 фильтрует пульсации в цепи питания +5 В. Блокировочный конденсаторы С4 стоит по цепи питания микроконтроллера DD1.

В алгоритме работы устройства можно выделить два режима работы: режим контроля состояния дверей и режим охраны. Рассмотрим алгоритм работы устройства в режиме контроля состояния дверей. Пусть все двери охраняемого объекта закрыты. Тумблер SA1 в положении "ВЫКЛ".

Тумблер SA2 в положении "ВКЛ". После подачи питания на устройство, при инициализации во все разряды портов РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 записываются лог. 1. Ключи на транзисторах VT1...VT2 закрыты, индикатор -HL1 - погашен.

Индикаторы HL2...HL25 -погашены. Концевые выключатели S1...S24 -разомкнуты. С вывода 21 микроконтроллера DD1 генерируется периодический сигнал (меандр) с периодом порядка 1 с. Если, открыть дверь № 1, включится концевой выключатель S5.

Индикатор HL2 будет периодически мигать с периодом ~ 1 сек. Пьезоэлектрический излучатель ВА1 выдаст звуковой сигнал длительностью ~ 3 сек.

Если, открыть дверь № 2, включится концевой выключатель S6. Индикатор HL2 будет периодически мигать с периодом ~ 1 сек. Пьезоэлектрический излучатель ВА1 выдаст звуковой сигнал длительностью ~ 2 сек и т. д. Если установить тумблер SA2 в положении "ВКЛ", то при замыкании любого концевого выключателя (при открывании любой двери) будет только мигать соответствующий индикатор.

Рассмотрим работу устройства в режиме охраны. Пусть все двери охраняемого объекта закрыты. Тумблер SA1 установлен в положении "ВЫКЛ".

Устройство переходит в режим охраны, через ~10 сек с момента установки тумблера SA1 в положении "ВКЛ". За это время необходимо закрыть все двери и покинуть охраняемый объект. Понятно если периметр охраняемого объекта достаточно большой и за 10 сек. невозможно закрыть все двери, то все двери необходимо закрыть до постановки объекта под охрану.

Если в режиме охраны включится любой из концевых выключателей S1...S24 (будет открыта любая дверь) при этом на соответствующем выводе портов РВ, РА, PC микроконтроллера DD1 будет присутствовать сигнал уровня лог.0. то через ~ 10 сек. включится звуковая сигнализация (пьезоэлектрический излучатель ВА1). При этом на выводе 14 микроконтроллер DD1 установит уровень лог.0 (Включится реле К1).

Если на охраняемый объект проникает "свой", то ему необходимо за ~ 10 сек и установить тумблер SA1 в положении "ВЫКЛ", иначе сработает сигнализация. Понятно, что доступ к выключателю SA1 должен быть ограничен.

Если на охраняемый объект (через вскрытую дверь) проникает "чужой", то ему необходимо за ~10 сек. найти выключатель SA1 и установить его в положении "ВЫКЛ". Сигнализация включится и в том случае если любой из концевых выключателей S1...S24 включится на короткое время (например, закрыть и тут же закрыть дверь). Контакты реле К1 можно использовать для замыкания цепей управления или питания различных исполнительных устройств, например для механизма блокировки дверей или для включения сирены (ревуна).

Разработанная программа на ассемблере занимает всего-то порядка 0,4 КБайт памяти программ микроконтроллера DD1. Незадействованные аппаратные (линии PD6, PD7) и программные (порядка 7,6 Кбайт) ресурсы микроконтроллера DD1 можно использовать для дополнительных опций.

Например, можно установить пару кнопок и добавить функцию постановки и снятия с охраны устройства через код доступа или управлять какими-то другими исполнительными устройствами. Разобравшись в программе можно заменить установленные программно параметры устройства:

• период мигания индикатора HL1;
• длительность звуковой сигнал пьезоэлектрический излучателя ВА1 в режиме контроля состояния дверей;
• время постановки устройства под охрану, а так же время задержки на включение сигнализации.

В устройстве использованы резисторы С2-ЗЗН-0.125, подойдут любые другие с такой же мощностью рассеивания и погрешностью 5 %. Конденсатор С5 типа К50-35. Конденсатор С1...С4 типа К10-17а. Конденсатор С4 устанавливаются между цепью +5V и общим проводником микроконтроллера DD1. Тумблеры SA1...SA2 типа МТД1.

Реле К1, типа РЭС48Б исполнения РС4.590.202-01. Данные реле, с рабочим напряжением 12 В (или с каким-то другим рабочим напряжением), для каждого конкретного случая, можно подобрать совершенно любые, учитывая при этом коммутируемые ток и напряжение подключаемого исполнительного устройства.

Концевые выключатели можно подобрать совершенно любые под каждый конкретный случай. Это может быть кнопка типа ПКН124, или например, влагозащищенный выключатель путевой типа ВПК2111. Пьезоэлектрический излучатель ВА1- НРМ14АХ.

Транзистор VT1 - КТ829А. Транзисторы VT2, VT3 -КТ3107Е. Индикатор HL1 - АЛ307АМ, красного цвета. Индикатор HL1 можно заменить на любой другой, желательно, с максимальным прямым током до 20 мА.

Рассмотрим работу кодового замка (далее замка) по рисунку 3. Алгоритм его работы достаточно прост: в режиме записи в EEPROM микроконтроллера заносится код, который состоит из 4-х десятичных цифр и набирается на 7- кнопочной клавиатуре. Далее, для проверки записанный код читается в режиме чтения. В рабочем режиме замок ждет ввода кода.

Вводимый код, микроконтроллер записывает в ОЗУ и побайтно сравнивает его с кодом, записанным в EEPROM. Если коды совпали, то микроконтроллер на пять секунд подает сигнал на включение механизма открывания замка.

Кроме того, процедура набора кода может открытой (набранный код индицируется на дисплее, каждой нажатой кнопке ставится в соответствие число на дисплее) и закрытой (при наборе кода на дисплее индицируются одинаковые, заранее определенные символы, каждой нажатой кнопке ставится определенный символ, например).

Для этого в замке есть отдельный переключатель. Для активации, индицируемого на дисплее 4-х разрядного кода в режиме записи и в рабочем режиме, достаточно нажать на клавиатуре любую кнопку.

В интерфейс устройства входят шкальный, знакосинтезирующий индикатор HG1, блок индикации (дисплей) из цифровых семисегментных индикаторах HG2...HG4, переключатель SA1, и клавиатура (кнопки S1...S8).

Кнопки S1...S7 обозначены цифрами от "1" до "7". Данные кнопки задают код ввода Кнопкой S8 (Р) задается, в цикле, один из трех режимов работы: "режим № 1", "режим № 2", "режим № 3". После режима № 3 включается режим №1.

Элемент №1 индикатора HG1 включен при работе в режиме №1", элемент №2 индикатора HG1 включен при работе в режиме № 2, и элемент №3 включен соответственно при работе в режиме №3. На 5-ти разрядном дисплее (сдвоенные цифровые индикаторы индикатор HG2, HG3 отображается вводимый код. Индикатор HG4 индицирует символы "3" (при закрытом замке) и "0" (при открытом замке).

Переключателем SA1 задается режим отображения кода на дисплее устройства. Если данный переключатель находится в положении "1", то код задаваемый с клавиатуры индицируется на дисплее устройства. Если в положении "2" (скрытый режим), то при наборе кода на дисплее устройства в каждом разряде индицируются символы

В режиме №1 (рабочий режим) замок готов к вводу кода для открывания замка (если конечно код был предварительно записан в EEPROM). Перед набором кода на дисплее индицируется код 0000. Элемент №1 индикатора HG1 включен (остальные элементы индикатора HG1 выключены).

Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Кнопками S1...S7 набирается 4-х разрядный код. Набранный код индицируется на дисплее. Микроконтроллер после нажатия любой из кнопок S1...S7 записывает полученный 4-х разрядный код в ОЗУ и начинает сверку кода записанного в ОЗУ и кода записанного в EEPROM. Коды сравниваются побайтно.

Если сравнение прошло успешно, микроконтроллер подает сигнал на исполнительный механизм открывания замка. На пять секунд включается элемент №4 индикатора HG1, индикатор HG4 индицирует символ "О" (открыто) и устанавливается лог. 0 на выводе 21.

Спустя пять секунд выключается элемент №4 индикатора HG1 на выводе 21 устанавливается лог. 1. На дисплее снова индицируется код 0000. Индикатор HG4 снова индицирует символ "3" (закрыто).

В режиме №2 (режим записи) осуществляется запись секретного кода в EEPROM. На дисплее индицируется код 0000. Элемент №2 индикатора HG1 включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Кнопками SI...S7 набирается код. Набранный код индицируется на дисплее.

Микроконтроллер записывает в EEPROM индицируемый на дисплее 4-х разрядный код после нажатия любой из кнопок 51...57. После записи кода на дисплее снова индицируется код 0000.

В режиме №3 (режим проверки записанного кода) осуществляется проверка записанного секретного кода в EEPROM. Элемент №3 индикатора HG1 включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто). Записанный код в EEPROM, индицируется на дисплее.

Понятно, что доступ к кнопке S8 и переключателю SA1 должен быть ограничен. Конструктивно это сделать не так уж и сложно.

Рассмотрим основные, функциональные узлы устройства (рис. 3). Основой устройства служит микроконтроллер DD1, рабочая частота которого задается генератором с внешним резонатором ZQ1 на 11.0592 МГц. Порт PD микроконтроллера DD1 управляет динамической индикацией.

Динамическая индикация собрана на транзисторах VT1...VT5, сдвоенных, цифровых, семисегментных индикаторах HG2, HG3 и одинарном цифровом индикаторе HG4. Резисторы R7...R14 - токоограничительные для сегментов индикаторов HG2...HG4. Коды для включения вышеуказанных индикаторов при функционировании динамической индикации поступают в порт PC микроконтроллера DD1.

Для функционирования клавиатуры задействован вывод 19 (PD5) микроконтроллера DD1. Элементы шкального индикатора HG1 подключены к выводам порта РВ микроконтроллера DD1. Резисторы R2...R5 - токоограничительные для элементов индикатора HG1.

Сразу после подачи питания на выводе 9 микроконтроллера DD1 через RC-цепь (резистор R1, конденсатор С3) формируется сигнал системного аппаратного сброса для микроконтроллера DD1. На дисплее индицируется код 0000. Элемент №1 индикатора HG1 -включен. Индикатор HG4 индицирует символ "3" (закрыто).

Питающее напряжение +5V поступает на устройство с соединителя XI. Конденсатор С5 фильтрует пульсации в цепи питания +5 В. Блокировочный конденсатор С4, стоит по цепи питания DD1.

Совсем коротко о программе. В программе используются два прерывания: Reset и прерывание таймера ТО, обработчик которого начинается с метки ТІМ0. При переходе на метку Reset инициализируются стек, таймер, порты, а так же флаги и переменные используемые в программе.

Таймер ТО генерирует прерывания по переполнению (в регистре TIMSK установлен бит TOIE0). Коэффициент предварительного деления тактовой частоты таймера установлен равным 64 (в регистре TCCR0 записано число 3).

В основной программе осуществляется включение элементов индикатора HG1. Включенные элементы данного индикатора, как уже упоминалось выше определяют текущий режим работы замка. В обработчике прерывания таймера ТО осуществляется: процедура опроса кнопок S1...S8, функционирование динамической индикации, запись секретного кода в EEPROM, чтение секретного кода из EEPROM, перекодировка двоичного числа в код для отображения информации на семисегментнных индикаторах устройства, а так же временной интервал длительностью пять секунд, необходимый для включения исполнительного устройства соленоида.

В ОЗУ микроконтроллера с адреса $61 по адрес $70 организован буфер отображения для динамической индикации. Ниже приведено подробное распределение адресного пространства в ОЗУ микроконтроллера.

• $60 - адрес начала ОЗУ микроконтроллера.
• $61...$64 - адреса, где хранится задаваемый код для открывания замка и символ "3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме №1 (буфер №1).
• $66...$69 - адреса, где хранится код читаемый из EEPROM и символ "3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме № 3 (буфер №2).
• $6С...$70 - адреса, где хранятся символы при скрытом наборе кода, и символ " 3". Эти адреса выводятся на индикацию в режиме № 1(буфер №3).

Флаги, задействованные в программе, находятся в регистрах R19 (flo) и R25 (flo1).

Разработанная программа на ассемблере занимает порядка 1,2 Кб памяти программ. Разобравшись в программе, при незначительных доработках принципиальной схемы, задействовав свободные аппаратные и программные ресурсы микроконтроллера DD1, можно например, увеличить число разрядов в дисплее и количество кнопок или добавить звуковую сигнализацию.

Применены резисторы типа С2-ЗЗН подойдут любые другие с такой же мощностью рассеивания и погрешностью 5 %. Конденсаторы С1...С4, типа - К10-17а, С5 - К50-35а. соединитель XI типа WF-4. Конденсатор С4 устанавливается между цепью +5V и общим проводником микроконтроллера DD2. Для отработки макета применялся выключатель SA1 типа ВДМЗ-8.

Для установки в блочный корпус, можно применить, например, переключатель типа МТДЗ. В дисплее выделен разряд, индицирующий символы "3", "О" (индикатор HG4) на фоне остальных разрядов интерфейса. Поэтому для данного разряда выбран семисегментный индикатор зеленого цвета HDSP-F501, индикаторы HG2, HG3 зеленого цвета DA56-11GWA.

Замок и устройство охраны не требуют никакой настройки и наладки. При правильном монтаже начинают работать сразу.

Исходный код и прошивки программ - Скачать (8 КБ).

Шишкин С. В. РК-07-16.

Литература:

1. А. В. Белов Создаем устройства на микро-контроллерах.
2. С. В. Шишкин. Кодовый замок на базе микроконтроллера. Р-10-2011.