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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cerradura electrónica con llaves iButton. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores Hace algún tiempo apareció el proyecto "TOUCH-MEMORY DS1990A SIMULATOR", es decir. llave maestra Ahora presentamos a su atención la cerradura para esta llave maestra :-). La cerradura tiene un diseño sencillo y está destinada principalmente al uso individual. La cerradura funciona con cualquier tipo de llave iButton, por lo que puede utilizar llaves existentes destinadas a otros fines. En la memoria se pueden almacenar un total de 9 claves, aunque este número se puede aumentar fácilmente. Para autorizar el proceso de programación se utiliza una llave maestra cuyo código se almacena en la ROM y no puede borrarse ni modificarse mediante el procedimiento habitual de programación de cerraduras.
Recientemente, se han generalizado las cerraduras cuya llave es una tableta electrónica iButton (o memoria táctil) de Dallas Semiconductor. Estas cerraduras se utilizan a menudo en las puertas de entrada, así como en el interior de muchas instituciones. Además, las teclas iButton se utilizan a menudo para pagos en gasolineras y otros lugares. Por eso, mucha gente ya tiene teclas iButton para algo. Por tanto, a la hora de diseñar una cerradura casera, es racional utilizar las llaves que ya tiene el usuario. Esto es exactamente lo que se hace en la cerradura propuesta: cualquier tipo de llave puede funcionar con ella, ya que sólo se utiliza el número de serie almacenado en la ROM del iButton, que está presente en cualquier tipo. Además, el comando para leer este número es el mismo para todos los tipos de llaves (33H). El código de familia, que difiere según los tipos, puede ser cualquier cosa. Se percibe como un dígito más del número de serie. Cabe señalar que el tipo de clave más económico es el DS1990A. La cerradura fue diseñada para uso individual y tiene un diseño extremadamente simple. En el exterior de la puerta de entrada sólo hay un conector para el iButton y un LED de apertura de puerta. Las puertas se abren desde el interior mediante un botón. El actuador es un pestillo estándar con un electroimán diseñado para un voltaje de 12 V. Los códigos clave se almacenan en una memoria no volátil y el usuario puede borrarlos y agregarlos. Para protegerse contra la reprogramación no autorizada de la cerradura, se utiliza una llave maestra. Se pueden almacenar un total de 9 claves en la memoria. Este número está dictado por las capacidades del indicador de 1 dígito del número de clave programable. Si también usa letras, puede aumentar el número total de claves a 15. Esto se hace cambiando el valor de la constante MAXK en el programa. De la misma forma, puedes reducir el número máximo de claves.
El diagrama esquemático de la cerradura se muestra en la Figura 1. La base del diseño es el microcontrolador U1 tipo AT89C2051 de Atmel. Un indicador de 1 segmentos está conectado al puerto P7, que se utiliza al programar llaves. El botón SB1 conectado al puerto P3.7 también tiene los mismos fines. Los números de serie de las claves se almacenan en un chip EEPROM U3 tipo 24C02 conectado a los puertos P3.4 (SDA) y P3.5 (SCL). La toma externa para iButton se conecta al puerto P3.3 mediante el conector XP2 y los elementos de seguridad VD4, R3, VD5 y VD6. La resistencia pull-up R4 se selecciona de acuerdo con la especificación del bus de un solo cable. Paralelamente al conector externo se encuentra también un conector interno XS1, que se utiliza para programar llaves. El pulsador de apertura de puerta se conecta al puerto P3.2 mediante el conector XP1 y los mismos elementos de protección que el iButton. El actuador de cerradura es un electroimán conectado a través del terminal XT1. El electroimán está controlado por una tecla VT3, que utiliza un potente transistor MOS tipo IRF540. El diodo VD7 protege contra sobretensiones de autoinducción. El interruptor VT3 está controlado por el transistor VT2, que invierte la señal proveniente del puerto P3.0 y proporciona niveles de control de 0/12 V a la puerta VT3. Se necesita inversión para que el actuador no funcione durante un reinicio del microcontrolador cuando hay un nivel lógico presente en el puerto. Los niveles de control de 12 voltios hicieron posible utilizar un transistor MOS convencional en lugar del más escaso umbral bajo (nivel lógico). Para indicar la apertura de la cerradura se utiliza un LED, el cual se controla por el mismo puerto que el electroimán, pero a través de un interruptor de transistor VT1. El LED se conecta a través del mismo conector que el iButton. Dado que el dispositivo debe funcionar las 2 horas del día sin mantenimiento, se instala un supervisor U1232 tipo ADM3.1 para aumentar la confiabilidad. Tiene un temporizador de vigilancia incorporado y un monitor de energía. En el puerto PXNUMX, el microcontrolador genera pulsos periódicos para restablecer el temporizador de vigilancia. El dispositivo se alimenta desde una fuente de alimentación incorporada que contiene el transformador T1, el puente rectificador VD9-VD12 y el estabilizador integrado U4. Como fuente de energía de respaldo se utiliza una batería BT1-BT10 que consta de 10 baterías NiMH de tamaño AA con una capacidad de 800 mAh. Cuando el dispositivo se alimenta de la red eléctrica, la batería se carga a través de la resistencia R10 con una corriente de aproximadamente 20 mA, que es 0.025 C. El modo de carga de baja corriente se llama carga lenta. En este modo, las baterías pueden permanecer el tiempo que se desee, no es necesario controlar el final del proceso de carga. Cuando las baterías están completamente cargadas, la energía que toman de la fuente de energía se convierte en calor. Pero como la corriente de carga es muy pequeña, el calor generado se disipa al espacio circundante sin que se note un aumento notable en la temperatura de las baterías. Estructuralmente, el dispositivo se realiza en una carcasa de 150x100x60 mm. La mayoría de los elementos, incluido el transformador de potencia, están montados en una placa de circuito impreso. Las baterías se colocan en soportes de plástico estándar, que se fijan dentro de la caja al lado del tablero. En principio, se pueden utilizar otros tipos de baterías, por ejemplo una batería ácida de 12 voltios sin mantenimiento utilizada en sistemas de seguridad. Para conectar el actuador, la placa cuenta con terminales tipo TB-2, todos los demás circuitos externos se conectan a través de conectores de pequeño tamaño con un paso de contacto de 2.54 mm. Los conectores están ubicados en la placa de circuito impreso y no son accesibles desde el exterior de la caja. Los cables salen de la carcasa a través de sellos de goma. Dado que el indicador HG1, el botón SB1 y el conector para iButton XS1 se utilizan únicamente durante la programación, se encuentran en la placa dentro del dispositivo. Esto simplifica el diseño de la carcasa y la hace más protegida de las influencias externas. En el panel lateral de la carcasa solo hay un LED de indicación de encendido VD13. El diagrama de conexiones externas se muestra en la Fig. 2.
Cuando se abre la puerta, se envía un impulso de 3 segundos al electroimán. La lógica de funcionamiento del dispositivo es tal que si se mantiene presionado el botón de apertura de la puerta, el electroimán estará energizado todo este tiempo y, en consecuencia, la puerta estará abierta. Una cerradura puede tener un máximo de 9 llaves, más una llave maestra. Los códigos de clave se almacenan en la memoria no volátil con números del 1 al 9. El código de clave maestra se almacena en la ROM del microcontrolador y no se puede cambiar. La programación de llaves nuevas o el borrado de las antiguas sólo se puede realizar si se dispone de una llave maestra. Al igual que otras llaves, la llave maestra se puede utilizar para abrir una cerradura. Para programar una nueva llave, haga lo siguiente: 1. Pulse el botón de programación.
El proceso de programación de una nueva llave se muestra esquemáticamente en la Fig. 3.
Si necesita programar varias teclas, puede pasar inmediatamente del paso 9 al paso 5 y repetir los pasos 5 - 9 tantas veces como sea necesario. Si, después de completar el paso 7, resulta que se seleccionó el número incorrecto, para evitar perder el código clave de este número, puede presionar el botón o simplemente esperar 5 segundos. En el primer caso, el número actual aumentará en uno y el contenido de la memoria permanecerá sin cambios. En el segundo caso, se producirá una salida completa del modo de programación sin cambiar los códigos. En general, puedes salir de la programación en cualquier momento si haces una pausa de más de 5 segundos. Para borrar una llave adicional de la memoria, la secuencia de acciones sigue siendo la misma que durante la programación, solo que todas las acciones se realizan con la llave maestra. Aquellos. El proceso de borrado consiste en escribir el código de clave maestra en números no utilizados. Esquemáticamente, el proceso de borrar una clave adicional se muestra en la Fig. cuatro
Durante el proceso de programación se puede abrir la puerta con el botón, pero la apertura con el iButton queda bloqueada. Dado que los enchufes interior y exterior están conectados en paralelo, debe asegurarse de que nadie toque el enchufe exterior con ninguna llave durante la programación. El código de clave maestra se escribe en la ROM del programa del microcontrolador, a partir de la dirección 2FDH. La longitud del código es de 8 bytes. La secuencia de números debe ser la misma que en el caso de la memoria táctil, leída de izquierda a derecha. Aquellos. el valor de la suma de verificación se ingresa en la dirección 2FDH, luego en las direcciones 2FEH - 303H seis bytes del número de serie, comenzando con el byte más significativo y finalmente en la dirección 304H - el código de familia. Por ejemplo, el código general podría verse así: 67 00 00 02 D6 85 26 01. El programa de cerradura electrónica tiene un bucle principal, cuyo diagrama de bloques se muestra en la Fig. 5. En el ciclo principal, se sondea el socket y, si se encuentra una clave allí, se lee su código. Luego se verifica este código y, si coincide con el código de la llave maestra o cualquier otra llave (llave de usuario) almacenada en la memoria, se abre la cerradura. También se comprueba el estado del botón de apertura de puerta, y si se detecta una pulsación, la cerradura también se abre.
Para procesar eventos relacionados con la programación, existen dos subrutinas: PROGT y PROGS, cuyos diagramas de bloques se muestran en la Fig. 6. El primero se llama cuando se lee el código de la tecla en modo de programación, el segundo se llama cuando se presiona el botón de programación (NÚMERO). El proceso de programación se divide en 3 fases. Cuando presionas el botón NÚMERO, ingresas a programación, es decir transición a la fase 1. En este caso, la letra "P" se muestra en el indicador. Se verifica que los códigos de clave leídos después de esto coincidan con el código de clave maestra, ya que solo esto puede permitir que la programación continúe. Si ocurre tal coincidencia, entonces se produce la transición a la fase 2. El indicador muestra el número de la clave actual, que el botón NÚMERO puede cambiar. Si se vuelve a registrar una pulsación de tecla, se producirá una transición a la fase 3. Otra pulsación de tecla provocará la memorización de su código y el retorno a la fase 2. Pulsando el botón NUMÉRICO también se puede volver a la fase 2, pero sin cambiar. el contenido de la memoria. Cualquier acción en modo programación provoca un reset del temporizador de retorno, que tiene un intervalo de 5 segundos y se comprueba en el bucle principal. Si se detecta un reinicio de este temporizador, se sale del modo de programación.
Mostrado en la Fig. Los diagramas de bloques de 5 y 6 están muy simplificados, pero permiten comprender la lógica general del programa. La cerradura descrita, por supuesto, no tiene una amplia gama de posibilidades. Sin embargo, es muy sencillo, lo que hace que sea fácil de repetir. El código fuente abierto del programa le permite mejorar el diseño de forma independiente o adaptarlo a requisitos específicos. Descargar:
Autores: Ridiko Leonid Ivanovich, wubblick@yahoo.com, Lapitsky Viktor Petrovich, victor_lap@yahoo.com; Publicación: cxem.net
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