Микроконтроллерный электронный замок

Исполнительным механизмом в электронном замке, схема которого показана на рис. 1, служит электромеханический замок ЗНЭМ-1-2, открывающийся при подаче на встроенный в него электромагнит Y1 постоянного напряжения 12 В. Логическая часть электронного замка построена на микроконтроллере PIC16F630-I/R Кнопки SB1 и SB2 предназначены для ввода открывающего его кода. Светодиоды HL1—HL3 разного цвета свечения сигнализируют о состоянии и режиме работы.

Полевой транзистор VT1 по сигналу, формируемому микроконтроллером на выходе РСЗ, управляет электромагнитом Y1.

Рис. 1

Устройство питается от гальванической или аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Такое напряжение необходимо для надёжного срабатывания электромагнита Y1. Его можно подавать как от гальванической или аккумуляторной батареи, так и от сетевого блока питания. Батарея гарантирует возможность открыть замок при отсутствии напряжения в сети, но придётся постоянно следить за её заряженностью.

Напряжение 5 В {требующееся для питания микроконтроллера) получается из 12 В с помощью интегрального стабилизатора DA1. Если использовать исполнительное устройство на другое напряжение или отдельный источник его питания, напряжение, подаваемое на вход стабилизатора, может быть уменьшено до 7 В или увеличено до 15 В.

Ток, потребляемый замком, когда он закрыт, очень невелик и не превышает нескольких миллиампер. В процессе набора кода он возрастает до десятков миллиампер в зависимости от числа включённых светодиодов, а при срабатывании электромагнита — приблизительно до 1 А.
 

 Рис. 2a. Вид со стороны компонентов

Рис. 2b. Вид со стороны дорожек

 
Замок собран на печатной плате.  Расположение элементов и чертёж печатных проводников на ней показаны на рис. 2. Светодиоды HL1—HL3 и кнопки SB1, SB2 установлены отдельно на раме запираемой замком двери. Открывающему замок человеку светодиоды должны быть видны, а кнопки доступны для нажатия. Светодиоды, типы которых указаны на схеме, имеют диаметр корпуса 10 мм и повышенную яркость. Однако можно применить и другие, подходящих цветов свечения.

Программа микроконтроллера создана в среде "PIC Simulator IDE v6.91". Открывающий код представляет собой комбинацию из восьми нажатий в определённом порядке на кнопки SB1 и SB2. В программе нажатие на кнопку SB1 представляется логическим нулём в соответствующем порядковому номеру нажатия разряде ячейки памяти, а нажатие на кнопку SB2 — логической единицей в таком разряде. Общее число возможных комбинаций — 256.
Нажатие на любую кнопку подтверждается включением светодиода HL1, что позволяет визуально их контролировать. Набирая код, нельзя нажимать на обе кнопки одновременно. Это приведёт к отмене попытки набора и блокировке замка на 4 с. В случае слишком продолжительной паузы между нажатиями на кнопки или слишком длительного (более 3 с) удержания кнопки нажатой программа включает свето-диод HL3 и также отменяет попытку ввода, блокируя замок на 4 с.

Если код набран до конца, но не совпал с хранящимся в памяти микроконтроллера образцом, замок блокируется на 4 с, но светодиод HL3 при этом мигает. Три неверных набора кода заблокируют замок на минуту, что сопровождается включением всех трёх светодиодов. До окончания произошедшей по любой причине блокировки нажатия на кнопки не дают никакого эффекта.

Образцовая кодовая комбинация хранится в EEPROM микроконтроллера по адресу 1. В начале своей работы программа читает содержимое этой ячейки и присваивает его переменной code. Первоначально код заносят в EEPROM на этапе программирования микроконтроллера. Средства для этого имеются в программном обеспечении любого программатора. Например, в главном окне среды программирования "PIC Simulator IDE v6.91" достаточно перед загрузкой программы в микроконтроллер открыть пункт меню "Tools-* EEPROM Memory Editor" и в окне с образом EEPROM записать нужный код в ячейку по указанному выше адресу. Содержимое памяти здесь представляется в шестнадцатеричной системе счисления, поэтому, например, код 00110011 выглядит как 33.

В процессе эксплуатации замка можно сменить код, не перепрограммируя микроконтроллер. Для этого следует включить замок и правильно ввести код, действующий на данный момент. Должен включиться светодиод HL2, а замок — открыться. Пока он открыт, нажмите на обе кнопки одновременно.

Светодиод HL2 начнёт мигать, a HL3 включится. Отпустите кнопки и после того, как светодиод HL3 погаснет, начинайте ввод новой комбинации- Если требования к длительности нажатий на кнопки и пауз между ними при вводе не нарушены, светодиод HL2 продолжит мигать, а светодиод HL3 снова будет включён- После того как светодиод HL3 вновь погаснет (для этого обе кнопки должны быть отпущены), наберите ту же комбинацию ещё раз. Если она идентична первой, программа её примет и запишет в EEPROM.

Приложенный к статье исходный текст программы на языке BASIC содержит описания всех используемых переменных и комментарии к наиболее важным строкам. Таймер TMR0 микроконтроллера сконфигурирован так, что переполняется с периодом около 65,5 мс, каждый раз формируя запрос прерывания. Обрабатывая эти запросы, микроконтроллер определяет состояние кнопок и отсчитывает необходимые интервалы времени. Например, приблизительно минутная блокировка замка основана на отсчёте 1000 прерываний. Их счёт в данном случае ведётся в переменной den_p. Поскольку она имеет тип long, занимая четыре байта памяти, то может принимать значения от 0 до 232-1 (4294967295). Если, например, задать предельное значение результата счёта равным 3600/0,0655^56000, продолжительность блокировки увеличится до часа.

К.АБДУКАРИМОВ, г.Шымкент, Казахстан

 

Скачать плату в формате lay6
Скачать исходник и прошивку

 
Литература.
Микроконтроллерный электронный замок - К.АБДУКАРИМОВ, г.Шымкент, Казахстан Радио №5 2013г