Proponowany układ należy do rodziny urzą-
dzeń, których celem jest zabezpieczenie na-
szego mienia przed osobami, które chciały-
by tanim kosztem powiększyć stan swego
posiadania. Tym razem jest to zamek szyfro-
wy, ale o nietypowej, a zarazem bardzo
praktycznej i taniej konstrukcji. Powstało
już tysiące opracowań różnego rodzaju za-
mków. W niektórych trzeba było wystuki-
wać niekiedy wielocyfrowy kod, w innych
wykorzystywano różnego rodzaju nośniki
słów kodu np. karty magnetyczne, chipowe
lub też innego rodzaju wynalazki (np. pa-
stylki Dallasa). Prezentowane rozwiązanie
wykorzystuje jako element kodowy chipową
kartę telefoniczną, która w sobie ukrywa cał-
kiem niemały kawałek elektroniki. Zastoso-
wanie takiego nośnika nie tylko daje możli-
wość wykorzystania zużytych już kart tele-
fonicznych i zaoszczędzenie na kupnie spe-
cjalizowanych kart jak również umożliwia
bardzo dobre zabezpieczenie naszego mienia
przed intruzami.

Nasz zamek szyfrowy może być używany

w wielu sytuacjach. Może służyć jako szy-
frowy włącznik – wyłącznik dowolnego
urządzenia elektrycznego. Dzięki przekaźni-
kowi możemy sterować załączaniem urzą-
dzenia pobierającego prąd do 8A przy 220V.
Jumper umieszczony na płytce drukowanej
umożliwia konfiguracje zamka również do
pracy z ryglem elektromagnetycznym. W ta-
kim przypadku, po włożeniu poprawnej kar-
ty, przekaźnik zostaje załączony na ok. 2 se-
kundy (co umożliwia otwarcie drzwi i wej-
ście do pomieszczenia), po czym układ sa-
moczynnie blokuje dostęp, wyłączając prze-
kaźnik. Istnieje również możliwość wyko-
rzystania naszego układu jako imobilizera
blokującego zapłon w samochodzie, jak rów-
nież może znaleźć zastosowanie do współ-

pracy z centralką alarmową i być częścią
większego systemu antywłamaniowego.

Opis układu

Jak już wspomniałem, karta telefoniczna po-
siada niemałe możliwości. Wyprowadzenia
dwóch rodzajów kart występujących w Pol-
sce przedstawione są na rysunku 1.

Wewnątrz karty telefonicznej możemy

wyróżnić następujące bloki: pamięć EE-
PROM 221 bitów, ROM 16 bitów programo-
wany maską, bloki kontroli i zabezpieczenia
oraz specjalna jednostka autentyfikacji służą-
ca do kontroli autentyczności układu. Wśród
pamięci EEPROM możemy wyróżnić nastę-
pujące obszary: pierwsze 64 bity należą do
„Identification Area”, która może być (i jest)
zapisana na stałe przez producenta. Potem
następuje 40 bitów zaprojektowanych jako
„counter area” (obszar taryfikacji). Dodatko-
wo chip oferuje pierwsze 16 Bitów „User
Data Area” od adresu 112 do 127. Bity w tym
przedziale mogą być kasowane. Drugie 64
Bitów „User Data Area” jest zawarte pomię-
dzy adresem 320 a 383.

Jednostka autentyfikacji jest odpowie-

dzialna za protokół pytania/odpowiedzi. Naj-
pierw terminal (telefon) generuje przypadko-
wy numer i wysyła go do karty, terminal

i karta przepuszczają ten numer przez swoje
klucze następnie karta wysyła wynik tych
przeliczeń do terminala. Terminal porównuje
odpowiedź karty ze swoim rezultatem i tylko
jeżeli oba rezultaty są identyczne, terminal
wie, że wsadzona karta jest autentyczna. Kar-
ta przyjmuje 48-bitowe pytanie, aby wygene-
rować 16 bitów odpowiedzi. Do wygenero-
wania odpowiedzi karta wykorzystuje takie
informacje jak: dane jawne (numer identyfi-
kacyjny karty, numer serii, aktualny stan licz-
nika, czyli liczba impulsów), dane ukryte
(tajny klucz), liczba pseudolosowa. Nie mu-
sze już chyba pisać, że algorytm kryptogra-
ficzny jest tajny. Autentyczność karty może
być sprawdzana na przykład co sekundę lub
po każdym odjęciu impulsu.

Komunikacja z chipem odbywa się trze-

ma złączami: RST, CLK i I/O. Złącza RST
i CLK są nazywane kontrolnymi. Złącze
I/O odzwierciedla stan komórki pamięci
w EPROMie, na którą wskazuje aktualny
stan licznika adresu. Licznik adresu może
być tylko zwiększany, lub kasowany do 0 -
dzięki RST. Ponieważ ponowne napełnienie
karty musi być uniemożliwione, można tylko
kasować bity w strefie jednostek taryfikacyj-
nych.

Możliwe do wydania są 4 rozkazy:

a) Ustaw licznik adresu na 0 (Reset) - impuls
na CLK, gdy stan RST jest 1 (wysoki)
b) Zwiększ licznik adresu o 1 - impuls na
CLK gdy stan RST jest stan niski.
c) „Zapisz” bit (ustaw go na zero 0) - impuls
na RST, gdy stan CKL jest 0, i zaraz potem
impuls na CLK, gdy RST jest 0. Stan licznika
adresu się nie zmieni. „Zapis” jest możliwy
tylko na określonych pozycjach EPROM-u!
d) „Zapisz” bit z Nośną (WriteCarry) - jeśli
powtórzysz sekwencję „Zapisz” dwa razy na
tym samym bicie, który to bit musi być

15

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

2

2

6

6

8

8

9

9

++

++

++

Z

Z

a

a

m

m

e

e

k

k

s

s

z

z

y

y

f

f

r

r

o

o

w

w

y

y

n

n

a

a

k

k

a

a

r

r

t

t

y

y

t

t

e

e

l

l

e

e

f

f

o

o

n

n

i

i

c

c

z

z

n

n

e

e

Rys. 1

ostatnim bitem 8-bitowego licznika, ten bit
zostanie skasowany, a następne 8 bitów licz-
nika zostanie wypełnione na 11111111 (FFh).
Przebiegi czasowe rozkazów przedstawione
są na rysunku 2.

Więcej ciekawych informacji o nowocze-

snych kartach chipowych i o tzw. prepa-
id’ach można się dowiedzieć z literatury
lub/i z sieci Internet.

Schemat proponowanego urządzenia

przedstawia rysunek 3.

Sercem urządzenia jest mikrokontroler

AT90S2313 taktowany kwarcem 4MHz.
W nim to są zawarte procedury odczytujące
dane z karty. Do budowy urządzenia wyko-
rzystane zostało gniazdo na karty elektro-
niczne wraz z wbudowanym stykiem, który
rozwierał się po włożeniu karty. Sytuacja ta
wymusiła do zastosowania rezystora R5
przez który dostarczane jest napięcie zasila-
jące kartę. Jednocześnie informacja o włoże-
niu karty dostarczana jest do mikroprocesora.
W przypadku zastosowania slotów ze sty-
kiem zwierającym nie trzeba wlutowywać re-
zystora R5 a w jego miejsce należy doprowa-
dzić dwie końcówki załącznika. Po wykryciu

karty w gnieździe rozpoczyna się sprawdza-
nie jej autentyczności. Algorytm sprawdza-
nia karty oparty jest, podobnie jak w budkach
telefonicznych, na protokole pytanie – odpo-
wiedź, jednak w tym rozwiązaniu nieco
okrojonym z powodu nieznajomości algoryt-
mów generacji kodów odpowiedzi, które są
tajne. Mikroprocesor podaje 48-bitowe pyta-
nie, które jest stałe a następnie porównuje
odpowiedź karty z zapisanymi w jego EE-
PROMie poprawnymi (zarejestrowanymi)
odpowiedziami kart. W wyniku porównania,
albo zostaje załączony przekaźnik i świeci
dioda LED2, albo, gdy karta nie jest zareje-
strowana, przekaźnik pozostaje w niezmien-
nym stanie. Jednocześnie zwiększany zostaje
licznik niepoprawnych prób otwarcia i gdy
uzyska wartość równa 5, to załączony zosta-
nie na kilkadziesiąt sekund sygnał dźwięko-
wy.

Do napisania programu mikroprocesora

wykorzystany został kompilator CodeVision
AVR v1.23.8b w wersji ograniczonej długo-
ścią kodu. Gotowy program zajmuje 562 sło-
wa, czyli wykorzystano około połowę po-
jemności pamięci flash mikrokontrolera.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy przedstawiony został
na rysunku 4. Zarówno wejście napięcia za-
silającego jak i wyjście z przekaźnika umoż-
liwiają złącza typu ARK. Jako brzęczyka B1
należy użyć buzzera z wbudowanym już ge-
neratorkiem, może być zarówno na 5V jak
i na 12V.

Układ zamka możemy zasilić dowolnym

napięciem (nawet przemiennym – prosto
z transformatora) z przedziału 12-15V. Istot-
ną sprawą może być zainstalowanie zasilania
awaryjnego. Wprawdzie zbieg okoliczności

polegający na wyłączeniu prądu podczas
naszego powrotu do domu jest mało prawdo-
podobny, ale lepiej byłoby wyposażyć nasz
układ w zasilacz awaryjny lub też zasilać go
cały czas z okresowo doładowywanego aku-
mulatora.

Montaż, ze względu na niewielką ilość

elementów nie jest uciążliwy. Należy jednak
zadbać o poprawność wykonanych lutów.
„Zimne luty” mogą stać się przyczyną wario-
wania układu i zablokowywaniu dostępu za-
rejestrowanym kartom chipowym. Nie nale-
ży również zapomnieć o wlutowaniu jedynej
zworki.

Po poprawnym zmontowaniu urządzenia

przyszedł czas na sprawdzenie poprawności
działania układu, jaki i rejestracji kart telefo-
nicznych, które będą naszymi kluczami.
Pierwszą oznaką poprawnego działania ukła-
du jest świecenie diody LED1 i LED2. Gdy
tak nie jest należy sprawdzić czy przypad-
kiem nie są ona na odwrót wlutowane. Teraz
spróbujmy wsadzić jakąś kartę do czytnika.
Jeżeli zauważyliśmy krótkie przygaśnięcie
diody LED2 to już możemy być pewni, że

16

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470Ω
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S2313
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547B
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
LED1,LED2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .diody LED
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .mostek prostowniczy 1A

Pozostałe
ARK1,ARK2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .złącza typu ARK
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .buzzer z gen. 12V
P1 . . . . . . . . . . . . . . .przekaźnik RM96P Relpol 8A
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .kwarc 4MHz
G1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .slot na karty Chip
J1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikrostyk

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT-2689

Rys. 2

Rys. 3 Schemat ideowy

układ złożyliśmy poprawnie. Mrugnięcie,
bez sygnału dźwiękowego sygnalizuje, że
włożona karta jest niezarejestrowana.

Opiszę teraz procedurę, która pozwoli na

zaprogramowanie zamka tak, aby otwierały
go tylko wybrane przez nas karty telefonicz-
ne. Układ nasz dzięki wbudowanej w mikro-
procesor sterujący całym urządzeniem nieu-
lotnej pamięci EEPROM, pozwala na zareje-
strowanie do 20 kart – kluczy. Nie jest to mo-
że zbyt oszałamiająca ilość, ale myślę, że
większości użytkownikom to wystarczy. Je-
żeli chcemy zarejestrować nową kartę to po
włożeniu jej do slotu musimy krótko przyci-
snąć przycisk S1. Potwierdzeniem operacji

będzie krótki sygnał dźwiękowy. Od tego
momentu z taką kartą już wejdziemy do
strzeżonego pomieszczenia. W ten sam spo-
sób możemy zarejestrować następne karty.

Jumperem J1 możemy sobie skonfiguro-

wać zamek do naszych potrzeb. Pozostawie-
nie go rozwartego powoduje prace bistabilną
zamka, czyli za każdym poprawnym odczy-
taniem karty zmienia się stan przekaźnika na
przeciwny. Zwarty jumper umożliwia prace
z ryglem elektromagnetycznym. Warto tutaj
wspomnieć o zabezpieczeniu polegającym
na zablokowaniu zamka przy 5 nieudanej
próbie otwarcia zamka - w ciągu 3 min, nie-
dozwoloną kartą. W przypadku zaistnienia
takiej sytuacji zostaje zablokowany układ za-

mka na wkładane karty i zostaje załączony
sygnalizator dźwiękowy na czas ok. 20s.
Funkcja ta pozwala wyeliminować osoby
próbujące otworzyć zamek metodą próbując
szczęścia z nie zarejestrowanymi kartami lub
innymi „wynalazkami”. Aby zamek spełniał
nasze wszystkie wymagania musi także ist-
nieć możliwość kasowania zawartości pa-
mięci z numerami „pasujących kluczy”. Mo-
żemy to uczynić naciskając i trzymając przy-
cisk S1 (do momentu usłyszenia wydłużone-
go sygnału buzzera). Jako karty – klucze mo-
żemy zarówno wykorzystać puste, jak i je-
szcze niewykorzystane karty telefoniczne.
Należy jednak powiedzieć, że po wykasowa-
niu przez budkę telefoniczną impulsów,

wcześniej zarejestrowana karta nie bę-
dzie już „pasowała” do zamka. Wynika
to z faktu, że do generowania odpowie-
dzi przez kartę wykorzystywany jest
także bieżący stan licznika impulsów.

Po uruchomieniu układu możemy

umieścić płytkę drukowaną w obudo-
wie. Dobrze, żeby to było metalowe
pudełko z zabezpieczeniem antywła-
maniowym w postaci umieszczonego
styku, który uruchamiałby alarm po jej
otworzeniu.

Grzegorz Bednarz

[e-mail]

Rys. 4 Schemat montażowy

Komplet ppodzespołów zz płytką ddrukowaną jjest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22688

Ciąg dalszy ze strony 14.

Jeśli ktoś chce, może też spróbować ustawić
częstotliwość generatora w.cz. dokładnie na
częstotliwość pośredniej posiadanego od-
biornika 455...465kHz i sprawdzić, na ile
zmniejszy się czułość wykrywania.

Opisane urządzenie pozwala z łatwością

wykryć przebieg przewodów i metalowych
rur instalacji c.o. czy wodociągowej. W przy-
padku coraz popularniejszych instalacji pla-
stikowych można spróbować potraktować
(przewodzącą prąd) wodę w rurach jako an-
tenę.

Jerzy Częstochowski

Projekty AVT

17

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330Ω
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .820Ω
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R7,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .510Ω
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ PR miniaturowy

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2nF

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .nie montować
C5,C6,C9-C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF/630V
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF

Półprzewodniki
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . .MBR735 (Schottky’ego 1A)
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4011

Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33µH
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
Złączka na baterię 9V
Obudowa KM33