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)
Схема кодового звонка реализована на микроконтроллере ATtiny2313. Схема кодового замка состоит из микроконтроллера AVR и транзисторного ключа, управляющего реле.
Для записи кода замыкаем тумблер "sw", тем самым переводим замок в режим записи кода. Вводим размерность кодовой комбинации кнопками от 1 до 7 (кнопки 8, 9 и 0 в наборе размерности не задействованы), набираем любую кодовую комбинацию равную размерности кода.
Сработает эл. магнит замка, открыв его, тем самым сигнализируя, что кодовая комбинация записана в память "EEPROM".
Рабочий режим. Отключаем тумблер "sw", переводим замок в режим проверки, записанной кодовой комбинации. Повторяем последовательность для режима записи, вводим размер, вводим записанный код.
Принципиальная схема кодового замка на микроконтроллере AVR:
Набор кода всегда начинается с кн. 1 _ 7 (размерность). При наборе кодовой комбинации, код можно вводить не только по одной цифре, а так - же например, нажав кн. 7, не отпуская, нажать кн. 8 далее нажать кн. 6 и отпускать по одной кнопке в любой последовательности, в результате будет набрана пятизначная кодовая комбинация.
Если при правильно набранной комбинации замок не открылся нужно несколько раз нажать кн. 8 - 9 или 0, максимум 7 раз или нажать одновременно эти кнопки раза два и повторить набор кода. Это косвенно может означат, что замок пытались открыть.
При прошивке микроконтроллера fuse-биты надо выставить следующим образом:
Собранный кодовый замок выглядит так:
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.
Данная конструкция отличается простотой схемотехнического решения, для ввода кода используется лишь одна кнопка, которую необходимо нажать определенное, в соответствии с цифрой кода, количество раз, соблюдая выдержку паузы при вводе следующей цифры. Количество цифр в коде – 4. Для повышения секретности можно разместить клавиатуру, в которой будет активна лишь одна кнопка для ввода кода. В случае ввода правильного кода, система активирует реле, однако возможна настройка под другие функции при активации системы, для этого потребуется перейти в режим программирования устройства.
Устройство может применяться в системах управления гаражными воротами, в системе управления освещением, в охранных системах.
Основным элементом схемы является микроконтроллер PIC16F628A, который отслеживает нажатие кнопки, визуально оповещает пользователя о приеме команды, управляет состоянием реле. Для визуализации используется светодиод, который подключен параллельно с кнопкой для ввода кода, что позволяет использовать лишь два провода для установки и подключения кнопки в необходимом месте.
Для питания устройства потребуется источник питания 12 В, в схеме установлен регулятор напряжения LM7805. Светодиод D3 свидетельствует о подаче питания.
Система имеет два режима работы: обычный режим и режим программирования. В обычном режиме устройство выполняет свою основную задачу – отслеживает нажатия кнопки и реагирует при правильном вводе кода. В режиме программирования производится настройка основных параметров системы: код, время активации, режим работы.
Для изменения режима работы (обычный/программирование) используется переключатель JP1. При выключенном переключателе – обычный режим работы, при включенном – режим программирования (настройки). Следует заметить, что вход в тот или иной режим осуществляется при подаче питания (состояние переключателя проверяется микроконтроллером при подаче питания). Поэтому для входа в режим настройки необходимо установить переключатель и подать питание, для выхода из режима – отключить переключатель, выключить и затем включить питание.
Для ввода кода вида 1234, последовательность действий следующая:
нажать кнопку 1 раз;
дождаться визуального подтверждения светодиодом на кнопке (светодиод мигнет один раз);
нажать кнопку два раза;
нажать кнопку три раза;
дождаться визуального подтверждения светодиодом на кнопке;
нажать кнопку 4 раза.
После ввода четвертой цифры система будет функционировать в соответствии с установленным режимом работы. Если был введен неверный код, пользователь увидит визуальное оповещение (мигание светодиода).
Для установки параметров замка используется режим программирования. В этом режиме для перехода между опциями кнопка нажимается и удерживается в течении 3 секунд. После отпускания кнопки будет выполнен переход в следующий пункт меню, при этом светодиод количеством вспышек укажет, в каком пункте меню вы находитесь (например, вспышка, вспышка, пауза, вспышка, вспышка, пауза,… – означает, что выбран второй пункт меню).
Опции меню:
Изменение кода
– используется для изменения пользовательского кода. Для изменения код вводится также, как и в обычном режиме работы. Когда новый код будет сохранен, светодиод сообщит об этом частыми вспышками;
Изменение времени активации
– используется для изменения времени активного состояния. Нажатие кнопки один раз в этом меню изменяет это время на 1 с. Например, если необходимо время 10 секунд, то необходимо нажать кнопку 10 раз. Когда параметры будут сохранены, светодиод сообщит об этом частыми вспышками.
Выбор режима работы
– используется для изменения режима управления реле. Имеется два режима работы: активация реле при введении правильного кода и смена состояния реле (активация/деактивация) при вводе правильного кода. При выборе второго режима устройство будет действовать так: если реле активировано и вводится верный код, то реле деактивируется, при следующем вводе верного кода реле активируется. Для изменения режима работы: нажмите кнопку один раз для выбора первого режима и два раза для выбора второго режима.
Все параметры хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера.
Схема собрана на двухсторонней печатной плате.
Ограничивать доступ посторонних лиц в помещения с ценными вещами поможет кодовый замок. Один из вариантов реализации кодового замка на микроконтроллере PIC16F628A приведён в данной статье.
На рисунке ниже изображена схема кодового замка. Ядром схемы является микроконтроллер PIC16F628A. Алгоритм выполнения основных команд изображен на рисунке 2. Код программы написан на языке ассемблер, смотреть листинг в папке CL\16F628ATEMP.ASM архива с проектом. Прибор управляется одной кнопкой. Нажатием на кнопку добиваются последовательной смены режимов работы прибора. Звуковое сопровождение нажатия кнопки обеспечивает пьезоизлучатель звука. Для визуального отображения информации служит дисплей со встроенным контроллером.
Полный цикл внутрисхемного программирования и отладки микроконтроллера PIC16F628A был осуществлён при помощи MPLAB IDE v8.15 (интегрированная среде разработки), компилятор MPASM v5.22 (входит в MPLAB IDE v8.15) и MPLAB ICD 2 (внутрисхемный отладчик). Для тех, кто не располагает средствами приведёнными выше, а имеет свою программу для работы с HEX файлами и иной программатор, можно в соответствующем проекте найти файл 16F628ATEMP.HEX.
Микроконтроллер DD1 имеет функциональные выводы RA0, RB0 – RB7, CCP1, которые служат для ввода и вывода информации. Микроконтроллер DD1 не имеет функции принудительного сброса, вывод для сброса подключен через резистор R1 к положительному потенциалу питания. Для генерации тактовой частоты используется встроенный RC-генератор на кристалле.
К выводу RA0 через токоограничивающий резистор R3 подключена тактовая кнопка SB1. В отжатом положении тактовой кнопки SB1 резистор R7 имитирует низкий логический уровень. Микроконтроллер DD1 распознаёт три состояния тактовой кнопки SB1:
- Не нажата;
- Нажата кратковременно (менее 1 с);
- Нажата и удерживается (более 1 с).
Пьезоизлучатель звука P1 помогает различать состояния тактовой кнопки SB1. Так при 1 состоянии генерации звука не происходит, при 2 состоянии звук генерируется до того момента пока микроконтроллер не распознает 3 состояние, а в 3 состоянии генерации звука не происходит.
Для отображения информации используется жидкокристаллический дисплей HG1. Техническую спецификацию дисплея можно найти на сайте . Он имеет контроллер, в котором реализована функция знакогенерации. Отображает две строки по шестнадцать символов в каждой. Управление дисплеем осуществляется через выводы микроконтроллера RB0, RB1, RB4 – RB7. Загрузка данных происходи полубайтами, через выводы RB4 – RB7. «Защёлка» - RB1. Выбор регистра сигнала формируем на выводе RB0. Резисторами R5 и R6 устанавливаем контрастность дисплея HG1. Подсветка дисплея подключена к питанию через токоограничивающий резистор R4. Дисплей HG1 прикручивается к плате 3 x 15 мм латунными стойками и 3 x 6 мм винтами.
Формированием логики на RB2 добиваются открытия или закрытия полевого транзистора VT1 , который включает и выключает подключенный к клеммнику X1 электрический замок. Электрический замок должен быть рассчитан на рабочее напряжение 9-15 В и потреблять ток не более 1 А. При подачи напряжения на электрический замок должен открываться, при отсутствии напряжения блокируется (закрывается).
К выводу CCP1 (аппаратная реализация ШИМ, частота 4 кГц, скважность 2) через токоограничивающий резистор R2 подключен пьезоизлучатель звука P1 с рабочей частотой генерации звука 4 кГц.
Прибор запитывается от переменного или постоянного источника напряжения, подключаемого к разъему X2. Номинальное напряжение источника питания 9 – 15 В. Номинальный ток источника питания 1 А. Для стабилизации питания используется обычная схема из диодного моста VD1, линейного стабилизатора DA1, фильтрующих конденсаторов C1 – C4.
Прибор может эксплуатироваться в диапазоне температур от –20 °С до +70 °С.
Микроконтроллер запрограммирован таким образом, что имеет одиннадцать рабочих состояний.
- При включении прибора происходит чтение энергонезависимой памяти данных EEPROM, где происходит выгрузка данных состояния замка и кода. Прибор открывает или закрывает электрический замок согласно прочитанному регистру состояния замка. Прибор переходит в состояние где отображает статистику кодирования, т.е. 2.
- В данном состоянии прибор в верхней строке выводит на дисплее надпись «Stat. Стат.» и в нижней строке отображает статистику кодирования, а именно число кодирований и число декодирований*. После кратковременного или удерживаемого нажатия тактовой кнопки прибор руководствуясь регистром о состоянии замка переходит в состояние кодирования если замок открыт, т.е. 3 и переходит в состояние декодирования если замок закрыт, т.е. 4.
- Прибор выводит в верхней строке на дисплее надпись «Code Код» и переходит в состояние где происходит ввод кода (подпрограмма «Ввод кода»), т.е. 5. Происходи инкрементирование счётчика числа кодирований. Прибор переходит в состояние где меняет состояние замка, закрывая его, т.е. 9.
- Прибор выводит в верхней строке на дисплее надпись «Decode Д.код» и переходит в состояние где происходит ввод кода (подпрограмма «Ввод кода»), т.е. 5. Происходи инкрементирование счётчика числа декодирований. Прибор сравнивает введённый код с кодом сохранённым в энергонезависимой EEPROM памяти. Если код совпадает тогда прибор переходит в состояние где меняет состояние замка, открывая его, т.е. 10, а если код не совпадает переходит в состояние где выводит информацию о ошибке, т.е. 11.
- В нижней строке дисплея квадратными скобками выделяется первая цифра четырехзначного кода. Кратковременным нажатием на тактовую кнопку происходит инкрементирование регистра вводимой цифры**. Если тактовая кнопка нажата и удерживается более 1 с, то прибор переходит в состояние где происходит выбор второй цифры кода, т.е. 6.
- В нижней строке дисплея квадратными скобками выделяется вторая цифра четырехзначного кода. Кратковременным нажатием на тактовую кнопку происходит инкрементирование регистра вводимой цифры**. Если тактовая кнопка нажата и удерживается более 1 с, то прибор переходит в состояние где происходит выбор третей цифры кода, т.е. 7.
- В нижней строке дисплея квадратными скобками выделяется третья цифра четырехзначного кода. Кратковременным нажатием на тактовую кнопку происходит инкрементирование регистра вводимой цифры**. Если тактовая кнопка нажата и удерживается более 1 с, то прибор переходит в состояние где происходит выбор четвёртой цифры кода, т.е. 8.
- В нижней строке дисплея квадратными скобками выделяется четвёртая цифра четырехзначного кода. Кратковременным нажатием на тактовую кнопку происходит инкрементирование регистра вводимой цифры**. Если тактовая кнопка нажата и удерживается более 1 с, то прибор переходит в состояние на то место откуда запрашивалась подпрограмма «Ввод кода», т.е. 3 или 4.
- Прибор закрывает замок и сохраняет состояние замка и код. В верхней строке выводит на дисплее надпись «Saving Сохран.» и в нижней строке четырёхзначный код. Далее прибор переходит в состояние где отображает статистику кодирования, т.е. 2.
- Прибор открывает замок и сохраняет состояние замка и код. В верхней строке выводит на дисплее надпись «Saving Сохран.» и в нижней строке четырёхзначный код. Далее прибор переходит в состояние где отображает статистику кодирования, т.е. 2.
- В верхней строке выводит на дисплее надпись «Error Ошибка» и в нижней строке четырёхзначный код. (Фото 4) После кратковременного или удерживаемого нажатия тактовой кнопки прибор переходит в состояние где отображает статистику кодирования, т.е. 2.
*После переполнения счётчика (больше 65535) происходит обнуление и счёт начинается заново, что приводит к сбою в статистике, в том смысле, что число кодирования может быть больше числа декодирований. Таким образом, рекомендуется обесточить прибор для сброса счётчиков.
**При инкрементировании цифры 9 происходит обнуление.
Так как у микроконтроллера защищена от внутрисхемного чтения EEPROM память (задано в конфигурации) внутрисхемно прочитать и узнать пароль, а следовательно и включить электрический замок не получится. Остаётся более простой способ вскрытия – непосредственно на прямую подать напряжение на электрический замок. Делаю вывод, прибор «кодовый замок» и электрический замок должны быть надёжно защищены от проникновения посторонних лиц. В свободном доступе должна быть кнопка и дисплей.
Стоит отметить, что прибор можно обесточивать, всё равно в энергонезависимой EEPROM памяти после ввода кода сохраняется состояние замка и код. Обесточивать прибор во время сохранения кода в энергонезависимой EEPROM памяти запрещено.
Стоит обратить внимание на одну важную деталь в работе прибора. При включении прибора он может кратковременно открывать электрический замок (на время мене 1 с), не смотря на то, что в энергонезависимой EEPROM памяти сохранено закрытое состояние электрического замка. Мной при симуляции выполнения программного кода в среде MPLAB IDE данная ошибка не была выявлена. При неожиданном обесточивании прибора во время сохранения кода в EEPROM памяти можно некорректно сохранить код и восстановить его не удастся, что приведёт к повторному программированию микроконтроллера. Отсюда следует рекомендация о необходимости стабильного и (или) резервного питания прибора. GB1 – резервное питание.
Файлы для изготовления печатной платы смотреть в папке .
В данном устройстве можно заменить следующие детали. Микроконтроллер DD1 из серии PIC16F628A-I/P-xxx с рабочей тактовой частотой 20 МГц в корпусе DIP18. Дисплей HG1 подойдет любой из серии WH1602x. Стабилизатор напряжения DA1 отечественный КР142ЕН5А (5 В, 1.5 А). Полевой MOSFET транзистор VT1 (N-канал) в корпусе I-Pak (TO-251AA), подойдёт аналог номинала указанного на схеме. Пьезоизлучатель звука P1 с рабочей частотой генерации звука 4 кГц. Диодный мост VD1 можно применить любой из серии 2Wxx. Разъём питания X2 аналогичный указанному на схеме с центральным контактом d=2.1 мм. Неполярные конденсаторы С1 и С2 номиналом 0.01 – 0.47 µF x 50 V. Электролитические конденсаторы С3 и С4 ёмкостной номинал тот же, а напряжение не ниже указанного на схеме.
Скачать архив с проектом кодового замка: 16F628Code_Lock.rar
