Zamek szyfrowy sterowany kodem DTMF
P R O J E K T Y
Zamek szyfrowy
sterowany kodem DTMF
AVT-852
Chciałbym zaproponowaĘ
Czytelnikom EP budowÍ
kolejnego urzÄ…dzenia
wykorzystujÄ…cego transmisjÍ
liniÄ… telefonicznÄ… danych
w formacie DTMF. Dla
prezentowanego układu mołna
znaleüĘ przynajmniej dwa
zastosowania: jedno jak
najbardziej powałne i drugie,
o nieco rozrywkowym
charakterze.
Proponowany układ mołna za- teł innego pomieszczenia, lub
stosowaĘ do zabezpieczenia sys- włącznika/wyłącznika systemu
temu zdalnego sterowania pracÄ… alarmowego. Zamiast zwykle sto-
najrozmaitszych urzÄ…dzeÒ za po- sowanej w takich zamkach kla-
Å›rednictwem linii telefonicznej, wiatury bÍdziemy uÅ‚ywaĘ specjal-
ktÛrÄ… bÍdÄ… przesyÅ‚ane odpowied- nego nadajnika - maÅ‚ego pude-
nie kody DTMF. System taki, Å‚eczka emitujÄ…cego, po naciÅ›niÍ-
umołliwiający sterowanie 16 urzą- ciu odpowiednich klawiszy -
dzeniami, a takÅ‚e monitorowanie düwiÍki odpowiadajÄ…ce Å‚Ä…danym
pracy kolejnych 16 ukÅ‚adÛw, znaj- kodom DTMF. RozwiÄ…zanie takie,
duje siÍ obecnie w ostatniej fazie poza efektownoÅ›ciÄ…, ma takÅ‚e
opracowywania i niedługo jego pewne zalety praktyczne. Klawia-
opis zostanie udostÍpniony Czy- tura z dziesiÍcioma przyciskami
telnikom EP. z pewnością ułatwia szybkie wpro-
JeÅ‚eli taki ukÅ‚ad, ìodzywajÄ…cyî wadzanie kodu do zamka szyfro-
siÍ automatycznie po kilku sygna- wego, ale uÅ‚atwia takÅ‚e proste
Å‚ach przywoÅ‚ania telefonu, nie po- ìzÅ‚amanieî tego kodu. Nie ma
siada odpowiedniego systemu za- sensu opisywaĘ jak mołna to
bezpieczajÄ…cego, to moÅ‚e siÍ zda- zrobiĘ, ale naleÅ‚y przyjąĘ do
rzyĘ, łe ktoś, nawet zupełnie nie- wiadomości, łe jest to mołliwe
świadomie, mołe narobiĘ nam nie- i stosunkowo proste dla ewentu-
złego bałaganu w domu czy w fir- alnego intruza.
mie. Proponowany ukÅ‚ad, wymaga- Nadajnik mogÄ…cy wspÛÅ‚praco-
jący podania (oczywiście w kodzie waĘ z proponowanym układem,
DTMF) sześciocyfrowej liczby iden- zaprojektowany przez niłej pod-
tyfikującej ułytkownika, całkowicie pisanego, został opisany w nume-
wyklucza świadomą czy teł nie- rze 2/99 Elektroniki Praktycznej.
Å›wiadomÄ… ingerencjÍ w nasz sys- MoÅ‚na takÅ‚e wykorzystaĘ gotowy
tem zdalnego sterowania. nadajnik DTMF, ktÛry moÅ‚na za-
Nasz układ mołe byĘ takłe kupiĘ za niewielkie pieniądze od
zastosowany do budowy zamka obywateli WNP na pierwszym
do drzwi wejściowych domu, czy lepszym bazarze. Wadą fabrycz-
Elektronika Praktyczna 2/2000
65
Zamek szyfrowy sterowany kodem DTMF
Rys. 1. Schemat elektryczny zamka.
nych nadajnikÛw DTMF jest jed- Do odbierania sygnaÅ‚Ûw DTMF poddawany jest analizie: ukÅ‚ad
nak to, Å‚e umoÅ‚liwiajÄ… emisjÍ zostaÅ‚ zastosowany, wielokrotnie sprawdza, czy otrzymany düwiÍk
jedynie dziesiÍciu podstawowych juÅ‚ wykorzystywany w naszych jest sygnaÅ‚em DTMF i jeÅ‚eli wy-
kodÛw DTMF, co nie ma jednak konstrukcjach, scalony dekoder nik badania okazuje siÍ pozytyw-
znaczenia przy wspÛÅ‚pracy takie- DTMF typu UM92870 (MT8870 ny, to na wyjÅ›ciu STD ustawiany
go nadajnika z naszym układem. lub HT9170). Nie ma najmniejsze- jest stan wysoki, trwający przez
Proponowany ukÅ‚ad jest sto- go sensu opisywaĘ szczegÛÅ‚owo caÅ‚y czas odbierania sygnaÅ‚u. Jed-
sunkowo prosty i łatwy do wyko- ten układ - wystarczy jedynie nocześnie odebrany sygnał DTMF
nania. TakÅ‚e koszt podzespoÅ‚Ûw przypomnieĘ jego podstawowe ce- zostaje rozkodowany i na wyjÅ›cia
potrzebnych do jego zbudowania chy. Q1..Q4 zostaje wysÅ‚ana liczba bÍ-
nie zrujnuje z pewnością nikogo. Na wejście IN- wzmacniacza dąca binarnym odpowiednikiem
operacyjnego, stanowiÄ…cego aktyw- aktualnie odebranego kodu DTMF.
Opis dziaÅ‚ania ukÅ‚adu nÄ… czÍśĘ wbudowanego w struk- Liczba ta pozostaje ìzatrzaÅ›niÍtaî
Schemat elektryczny zamka turÍ ukÅ‚adu
C8
szyfrowego wykorzystujÄ…cego ko- przedwzmacnia- Do transformatora separujÄ…cego linii telefonicznej 2
IN 1
dy DTMF pokazano na rys. 1. Dla cza o dułej czu- 100k
ułatwienia omawiania schematu łości, podawany
podzielimy go na dwie czÍÅ›ci: jest sygnaÅ‚ akus- Do transformatora separujÄ…cego linii telefonicznej
blok wprowadzania danych i blok tyczny. Po
Rys. 2a. Sposób dołączenia zamka do linii
ich interpretacji. wzmocnieniu
telefonicznej.
Elektronika Praktyczna 2/2000
66
Zamek szyfrowy sterowany kodem DTMF
VCC
jako A..F. Warunkiem po- JeÅ‚eli ktÛrakolwiek z wybra-
prawnej pracy ukÅ‚adu jest nych cyfr nie bÍdzie odpowiadaÅ‚a
10k 3,3k
470nF
zakodowanie za pomocÄ… ustawionemu kodowi lub zostanie
IN C8
tych elementÛw dowolnej wybrana w zÅ‚ej kolejnoÅ›ci, to je-
2
1
liczby szeÅ›ciocyfrowej. Ko- den z przerzutnikÛw nie zostanie
Mikrofon
dowanie wykonujemy Å‚Ä…czÄ…c ustawiony. W tym momencie tra-
elektretowy
za pomocÄ… odcinkÛw prze- cimy jakiekolwiek szanse na ot-
Rys. 2b. Interfejs akustyczny bez wodÛw odpowiednie wy- warcie zamka, a to z nastÍpujÄ…ce-
wzmacniacza. jścia demultipleksera z ko- go powodu: wszystkie impulsy
lejnymi wejściami bloku wysyłane przez dekoder IC3 zli-
na tych wyjÅ›ciach do czasu ode- przerzutnikÛw. Dla uÅ‚atwienia za- czane sÄ… przez licznik IC2B. JeÅ‚eli
brania nowego kodu lub wyÅ‚Ä…cze- kÅ‚adamy, Å‚e zaprogramowana zo- wybierzemy nawet o jednÄ… cyfrÍ
nia zasilania. staÅ‚a najprostsza kombinacja: ì1 2 za duÅ‚o, to licznik osiÄ…gnie stan
Popatrzmy teraz na czÍśĘ sche- 3 4 5 6î, ktÛrej nie radzÍ sto- 0110(BIN), co spowoduje powstanie
matu przedstawiajÄ…cÄ… gÅ‚Ûwny blok sowaĘ w praktyce. stanu niskiego na wyjÅ›ciu bramki
ukÅ‚adu, ktÛrego zadaniem jest ba- JeÅ‚eli odebrany przez dekoder IC5A i wymuszenie stanu wyso-
danie poprawnoÅ›ci wprowadzane- kod DTMF odpowiadaÅ‚ cyfrze ì1î, kiego na wejÅ›ciach zerujÄ…cych
go szyfru i podejmowanie odpo- to stan niski powstanie na wyj- przerzutnikÛw bloku dekodujÄ…ce-
wiednich dziaÅ‚aÒ w zaleÅ‚noÅ›ci od Å›ciu Y1 demultipleksera i stamtÄ…d go i ich natychmiastowe wyzero-
wyniku tego badania. AnalizÍ zostanie doprowadzony do wej- wanie.
ukÅ‚adu rozpoczniemy w ìmar- Å›cia zegarowego pierwszego prze- Co jednak siÍ stanie, jeÅ‚eli
twym punkcieî, kiedy wszystkie rzutnika IC7B, powodujÄ…c jego zostanie wybrana cyfra nie wcho-
przerzutniki sÄ… wyÅ‚Ä…czone i licz- wÅ‚Ä…czenie. ZakÅ‚adamy, Å‚e nastÍp- dzÄ…ca w skÅ‚ad zaprogramowanego
nik IC2B wyzerowany. Odebranie ny kod odebrany przez IC3 od- kodu? Wyjścia demultipleksera
przez dekoder IC3 waÅ‚nego kodu powiadaÅ‚ cyfrze ì2î, co spowodo- IC4, odpowiadajÄ…ce ìnie uÅ‚ywa-
DTMF spowoduje powstanie sta- waÅ‚o doprowadzenie opadajÄ…cego nymî cyfrom, powinny zostaĘ
nu wysokiego na wyjściu STD zbocza sygnału do wejścia zega- dołączone do wejśĘ oznaczonych
tego ukÅ‚adu, a w konsekwencji sta- rowego kolejnego przerzutnika. Po- jako ìXî. Powstanie na nich stanu
nu niskiego na wyjściu inwertera niewał poprzedni przerzutnik zo- niskiego spowoduje takłe wymu-
zrealizowanego na bramce IC5B. stał juł uprzednio ustawiony i na szenie stanu wysokiego na wyj-
W konsekwencji opadające zbocze wejściu danych IC7A panuje stan ściu bramki IC5C oraz na we-
sygnaÅ‚u na wejÅ›ciu wyzwalania T- wysoki, to przerzutnik ten takÅ‚e jÅ›ciach zerujÄ…cych przerzutnikÛw
ukÅ‚adu przerzutnika monostabil- siÍ przeÅ‚Ä…czy, przygotowujÄ…c jed- i ich natychmiastowe wyÅ‚Ä…czenie.
nego IC1B spowoduje wyzwolenie nocześnie stan wysoki na wejściu Podsumowując: stan wysoki
tego przerzutnika i wymuszenie kolejnego układu - IC8B. Jełeli powstanie na wyjściu ostatniego
stanu niskiego na wejÅ›ciu zeru- kolejny kod DTMF bÍdzie odpo- przerzutnika IC9A wtedy i tylko
jÄ…cym licznika IC2B. JednoczeÅ›nie wiadaÅ‚ cyfrze ì3î, to ustawiony wtedy, kiedy wybrana zostanie
stan niski jest podawany na wej- bÍdzie przerzutnik IC8B i tak da- wÅ‚aÅ›ciwa liczba klucza, czyli kom-
ście !E demultipleksera IC4, na lej, ał do wybrania wszystkich binacja sześciu cyfr we właściwej
ktÛrego wejÅ›ciach adresowych pa- cyfr ustawionego kodu. kolejnoÅ›ci i w oznaczonym czasie
nujÄ… stany logiczne odpowiadajÄ…- ZwrÛĘmy uwagÍ, Å‚e na wybra-
ce aktualnie odebranemu kodowi nie kodu mamy czas ograniczony
DTMF. czasem trwania impulsu genero-
ZwrÛĘmy teraz uwagÍ na dwa wanego przez uniwibrator IC1B.
elementy niezwykle istotne dla Po upływie tego czasu układ
pracy ukÅ‚adu, a jednoczeÅ›nie bar- monostabilny zeruje siÍ i wszys-
dzo upraszczajÄ…ce jego konstruk- tkie przerzutniki w bloku dekodo-
cjÍ. Mam tu na myÅ›li zÅ‚Ä…cze wania zostanÄ… rÛwnieÅ‚ wyzerowa-
CON2 i szereg wejśĘ oznaczonych ne.
VCC
10k 220
3,3k
1
3
UL1321
100nF 14 IN C8
12
2
1
1
7
Mikrofon
100nF
elektretowy
470nF
100uF
(*)
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów
Rys. 2c. Interfejs akustyczny ze wzmacniaczem. na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 2/2000
67
Zamek szyfrowy sterowany kodem DTMF
oraz nie zostanie wprowadzona chyba jeszcze tylko sprawa wej-
WYKAZ ELEMENTÓW
Å‚adna cyfra nie wystÍpujÄ…ca w ko- Å›cia kodera DTMF - IC3. Nie
Rezystory
dzie klucza. mogÅ‚em w jakikolwiek sposÛb
R1, R3: 10M&!
ZastanÛwmy siÍ teraz, jakie przewidzieĘ, do jakiego celu bÍ-
R2, R6..R11: 100k&!
mogą byĘ konsekwencje prawid- dziecie chcieli wykorzystaĘ zapro-
R4: 300k&!
Å‚owego wybrania kodu i powsta- jektowany przeze mnie zamek,
R5: 51k&!
nia stanu wysokiego na wyjściu i dlatego teł nie wyposałyłem go
R12: 10k&!
Q przerzutnika IC9A. Mołliwości, w jakikolwiek układ wejściowy.
Kondensatory
wybierane za pomocÄ… ustawienia Na rys. 2 przedstawione zosta-
C1: 470nF
jumpera JP1, są dwie: ły trzy mołliwości wykonania
C2: 1µF
1. Przy ustawieniu JP1 takim prostych ukÅ‚adÛw wejÅ›ciowych.
jak na schemacie, stan wysoki Przy wspÛÅ‚pracy opisanego ukÅ‚a- C3, C5, C6, C8: 100nF
z wyjÅ›cia Q przerzutnika mono- du z liniÄ… telefonicznÄ… wystarczy C4, C7: 220µF/16V
stabilnego IC1A, wyzwolonego do- połączyĘ z nią wejście IN za Półprzewodniki
datnim zboczem na jego wejściu pomocą rezystora szeregowego D1: 1N4148 lub odpowiednik
T+, zostanie doprowadzony do o wartoÅ›ci ok. 100k&!. Przy wspÛÅ‚- IC1: 4098
bazy tranzystora T1, powodując pracy z mikrofonem na małe
IC2: 4520
jego włączenie na czas ustalony (0,5..1m) odległości wystarczający
IC3: UM92870 lub ścisły zamiennik
wartoÅ›ciami pojemnoÅ›ci C1 i re- moÅ‚e okazaĘ siÍ ukÅ‚ad bez jakich-
IC4: 4067
zystancji R1. Jest to tryb pracy kolwiek elementÛw wzmacniajÄ…-
IC5: 4023
impulsowej, kiedy to sterowane cych (rys. 2b). W przypadku ko-
IC6: 7805
przez tranzystor T1 urządzenie nieczności odbierania akustycz-
IC7..IC10: 4013
(np. przekaünik) zostanie wÅ‚Ä…czo- nych sygnaÅ‚Ûw DTMF z wiÍkszej
T1: BC548 lub odpowiednik
ne po prawidłowym wybraniu odległości, konieczne mołe oka-
Różne
kodu jedynie na pewien czas. zaĘ siÍ zastosowanie prostego
CON1, CON3, CON4: ARK3
2. Za pomocÄ… jumpera JP1 przedwzmacniacza mikrofonowe-
(3,5mm)
moÅ‚emy doÅ‚Ä…czyĘ bazÍ tranzys- go, ktÛrego przykÅ‚adowy schemat
CON2: 10x goldpin
tora T1 do wyjścia Q przerzut- pokazano na rys. 2c.
CON5, CON6: ARK2 (3,5mm)
nika IC10B. Przerzutnik ten pra- Układ zamka powinien byĘ
JP1: 2x goldpin + jumper
cuje w ukÅ‚adzie dwÛjki liczÄ…cej, zasilany napiÍciem staÅ‚ym o war-
Q1: rezonator kwarcowy 3,579MHz
a na jego wejście zegarowe po- tości 7..16VDC, niekoniecznie sta-
IN: 2x goldpin
dawane są impulsy po kałdym bilizowanym.
prawidłowym wybraniu kodu za-
mka. Jest to naprzemienny tryb Montał i uruchomienie układy scalone zalecam, jak zwyk-
pracy, w ktÛrym kaÅ‚de kolejne Na rys. 3 pokazano schemat le, zastosowaĘ podstawki.
prawidłowe wybranie szyfru po- montałowy płytki obwodu druko- Układ zmontowany ze spraw-
woduje naprzemienne wÅ‚Ä…czanie wanego. Widok mozaiki Å›cieÅ‚ek dzonych elementÛw dobrej jakoÅ›ci
lub wyÅ‚Ä…czenie sterowanego urzÄ…- dostÍpny jest w postaci plikÛw nie wymaga jakiegokolwiek uru-
dzenia. PDF w Internecie oraz na płycie chamiania ani regulacji.
W układzie zastosowałem sca- CD-EP02/2000. Na płycie znajdują Andrzej Gawryluk, AVT
lony stabilizator napiÍcia typu siÍ takÅ‚e projekty pÅ‚ytek w posta-
78L05, zasilajÄ…cy zamek napiÍ- ci plikÛw pcb dla programu Au- Wzory pÅ‚ytek drukowanych w for-
ciem staÅ‚ym o wartoÅ›ci 5VDC. totrax 1.61. macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
To chyba w zasadzie wszystko, Montał wykonujemy typowo, pod adresem: http://www.ep.com.pl/
co moÅ‚na powiedzieĘ o tak pros- rozpoczynajÄ…c od elementÛw pcb.html oraz na pÅ‚ycie CD-EP02/
tym ukÅ‚adzie. OmÛwienia wymaga o najmniejszych gabarytach. Pod 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 2/2000
68