Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

Przedstawiamy

nowoczesn¹ konstrukcjê

zamka szyfrowego

zbudowanego

przy wykorzystaniu

mikroprocesora.

K

od zabezpieczaj¹cy mo¿e sk³a-

daæ siê z cyfr i liter od A do F (kod

heksadecymalny). Liczba zna-

ków kodu mo¿e byæ zawarta od 1

do 40. Przy liczbie znaków równej 40 urz¹-

dzenie ma 2

160

kombinacji. Je¿eli weŸmie-

my pod uwagê, ¿e istnieje tylko jedna mo¿-

liwoϾ wprowadzenia poprawnego kodu, to

oka¿e siê, ¿e przypadkowe trafienie na w³a-

œciwy szyfr zabezpieczaj¹cy jest w prakty-

ce niemo¿liwe. Zamek sk³ada siê z nastêpu-

j¹cych bloków funkcjonalnych:

q

jednostki centralnej CPU,

q

bloku wyœwietlaczy sekwencyjnych,

q

bloku klawiatury,

q

bloku kodowania cyfr z prze³¹cznikiem

typu Hexadecimal,

q

uk³adów wykonawczych sterowania

ryglem i alarmem,

q

uk³adu zatwierdzania wprowadzanej cyfry.

Opis uk³adu

Schemat uk³adu jest przedstawiony na rys.1.

Mikroprocesor US1 jest jedynym u¿ytym

do budowy zamka uk³adem scalonym.

MIKROPROCESOROWY

ZAMEK SZYFROWY

Wszystkie funkcje s¹ realizowane w sposób

programowy. Port P1 mikroprocesora jest

wykorzystany do obs³ugi wyœwietlaczy se-

kwencyjnych, odczytu stanu klawiatury

i transmisji kodów cyfr ustawionych na prze-

³¹czniku Hexadecimal. Poszczególne linie

portu P3 spe³niaj¹ funkcjê pomocnicz¹ przy

obs³udze wyœwietlaczy, klawiatury i prze-

³¹cznika koduj¹cego oraz do obs³ugi uk³a-

dów wykonawczych z przekaŸnikami PK1

i PK2. Jedyne wykorzystane w uk³adzie

przerwanie INT0 s³u¿y do zatwierdzania

poszczególnych cyfr wprowadzanych ko-

lejno za pomoc¹ prze³¹cznika koduj¹cego.

Obs³uga uk³adu jest niezwykle prosta. Po

w³¹czeniu napiêcia zasilaj¹cego wyœwie-

tlacz pokazuje numer kolejny cyfry do wpro-

wadzenia (na pocz¹tku 1), cyfrê t¹ usta-

wiamy ga³k¹ obrotow¹ prze³¹cznika Hexa-

decimal zgodnie z oznaczeniami na obwo-

dzie ga³ki. Nastêpnie naciskamy klawisz

SW5 w celu potwierdzenia ustawionej cyfry.

Wskazanie wyœwietlacza zwiêksza siê o 1

wskazuj¹c numer kolejny nastêpnej wprowa-

dzanej cyfry. Po wprowadzeniu ostatniej

cyfry kodu wyœwietlacz znowu pokazuje

wartoœæ pocz¹tkow¹ 1. Nale¿y wtedy naci-

sn¹æ klawisz SW2. Je¿eli wprowadziliœmy

poprawny kod, to nast¹pi zadzia³anie prze-

kaŸnika PK2 sterowanego za poœrednic-

twem tranzystora T4 przez liniê P3.5 z po-

rtu mikroprocesora.

W przypadku wprowadzenia b³êdnego ko-

du zabezpieczaj¹cego nastêpuje zadzia³a-

r

Z PRAKTYKI

nie przekaŸnika PK1 s³u¿¹cego do urucho-

mienia instalacji alarmowej. Jednoczeœnie

na wyœwietlaczu pojawiaj¹ siê dwie migaj¹-

ce litery EE sygnalizuj¹ce przejœcie uk³adu

do stanu zablokowania. W tym stanie uk³ad

nie reaguje na dalsze naciskanie klawiszy.

Wyjœcie z tego stanu mo¿na zrealizowaæ

dziêki ukrytemu kontaktronowi KT1, który

nale¿y umieœciæ na chwilê w polu magne-

tycznym magnesu np. z uszkodzonego g³o-

œnika. Nast¹pi wtedy zresetowanie uk³adu

i powrót do stanu pocz¹tkowego. Je¿eli

w trakcie wprowadzania kodu zabezpie-

czaj¹cego zorientujemy siê, ¿e pope³nili-

œmy b³¹d, to istnieje mo¿liwoœæ ponownego

wprowadzenia prawid³owego kodu po naci-

œniêciu przycisku SW1, jeszcze zanim ze-

chcemy otworzyæ rygiel przyciskiem SW2.

Uk³ad pozwala wtedy wprowadzaæ cyfry

kodu od pocz¹tku, wskazanie wyœwietla-

cza zmienia siê na 1.

Monta¿ i uruchomienie uk³adu

Monta¿ rozpoczynamy od wykonania p³yt-

ki drukowanej przedstawionej na rys.2 i 3.

W miejscu mikroprocesora lutujemy pod-

stawkê, natomiast pozosta³e podzespo³y

montujemy bezpoœrednio na p³ytce zgo-

dnie z rozmieszczeniem elementów przed-

stawionym na rys.4. Po ca³kowitym zmon-

towaniu uk³adu mo¿emy przyst¹piæ do jego

uruchomienia.

Uruchomienie rozpoczynamy od zaprogra-

mowania mikroprocesora. W tym celu nale-

¿y pos³u¿yæ siê programato-

rem, np. opisanym w ReAV 7

i 8/2001. Niezbêdny program

mo¿emy pobraæ z witryny

http://www.radioelektronik.pl

lub z witryny autora artyku³u

http://bc107.republika.pl.

Po pobraniu programu za-

mek.asm, zamek.hex, w ce-

lu ustalenia d³ugoœci szyfru

zabezpieczaj¹cego i same-

go szyfru, mo¿emy przyst¹piæ

do edycji pliku zamek.asm.

W tym celu ustalamy sta³¹

LIMIT EQU dla potrzebnej

d³ugoœci kodu np. dla sta³ej

LIMIT EQU 10H liczba cyfr

bêdzie wynosiæ 16. Nastêp-

nie dla sta³ych LICZBA1 EQU

... LICZBA40 EQU, podsta-

wiamy kolejne cyfry kodu, ty-

le cyfr ile wynika z wczeœniej

22

Rys. 1. Schemat zamka mikroprocesorowego

23

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

ustalonej sta³ej LIMIT. Pozosta-

³e niewykorzystane pozycje po-

winny byæ wyzerowane przez

podstawienie EQU 0H.

Nale¿y pamiêtaæ, ¿e wszystkie

sta³e s¹ zapisane w programie

w liczbach heksadecymalnych.

Istnieje mo¿liwoœæ zapisania ich

równie¿ w postaci dziesiêtnej,

je¿eli tylko kompilator zezwala

na tak¹ mo¿liwoœæ. Trzeba

w tym miejscu zwróciæ uwagê

na wa¿ny fakt dotycz¹cy prze-

³¹cznika koduj¹cego poszcze-

gólne cyfry szyfru. Je¿eli zasto-

sujemy prze³¹cznik hexadeci-

mal complementary, lub BCD

complementary, to jedna z linii

programu oznaczona odpowie-

dnio w kodzie Ÿród³owym, znaj-

duj¹ca siê pomiêdzy dwoma

wierszami gwiazdek, powinna

byæ opatrzona œrednikiem ” ; ” ja-

ko komentarz. W przypadku

prze³¹czników hexadecimal lub

BCD pozostawiamy t¹ liniê pro-

gramu bez zmian.

W dalszej kolejnoœci po wyko-

naniu wszystkich modyfikacji

przystêpujemy do skompilowa-

nia i zlinkowania naszego pro-

gramu tak, aby uzyskaæ kod wy-

nikowy w formacie Intel Hex. Na-

stêpnie pos³uguj¹c siê progra-

matorem zapisujemy uzyskany

kod wynikowy w uk³adzie

AT89C2051 lub 4051 i umie-

szczamy go w podstawce na

p³ytce drukowanej urz¹dzenia.

Po w³¹czeniu napiêcia zasilaj¹-

cego, na wyœwietlaczu powinny

zaœwieciæ siê cyfry 01. Teraz,

w celu sprawdzenia konstrukcji

naciskamy klawisz SW5. Uk³ad

powinien przechodziæ do odczy-

tu kolejnych cyfr kodu. Po od-

czytaniu ostatniej pozycji wy-

œwietlacz poka¿e znowu 01. Je-

¿eli po kilku naciœniêciach kla-

wisza SW5 naciœniemy klawisz

SW1, to zamek powinien przejϾ

do pocz¹tku wprowadzania kodu

pokazuj¹c na wyœwietlaczu 01.

Zatwierdzanie kolejno wprowa-

dzanych cyfr wygl¹da nastêpu-

j¹co: wyœwietlacz pokazuje na

pocz¹tku 01 i oczekuje na wpro-

wadzenie pierwszej cyfry kodu,

któr¹ ustawiamy prze³¹cznikiem

hexadecimal, a nastêpnie za-

twierdzamy tê cyfrê klawiszem

SW5. Wyœwietlacz po zatwier-

Rys. 2. P³ytka drukowana od strony druku (skala 1:1)

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na p³ytce

Rys. 3. P³ytka drukowana od strony elementów (skala 1:1)

dzeniu cyfry pokazuje kolejn¹ wartoœæ 02

i oczekuje na ustawienie i zatwierdzenie

kolejnej cyfry szyfru. Postêpujemy tak a¿ do

zatwierdzenia ostatniej cyfry, po której wy-

œwietlacz poka¿e znowu 01. Teraz mo¿emy

nacisn¹æ klawisz SW2 aby otworzyæ rygiel

sterowany za poœrednictwem przekaŸnika

PK2. Je¿eli kod zosta³ wprowadzony po-

prawnie to nast¹pi zadzia³anie uk³adu wyko-

nawczego na kilka sekund po czym uk³ad

przejdzie do ustawieñ pocz¹tkowych.

Czas otwarcia rygla mo¿na modyfikowaæ

przez korekcjê wartoœci sta³ej dla pêtli

opóŸnienia zadeklarowanej w programie

jako CZEK EQU 04H. Aby ponownie otwo-

rzyæ rygiel i uzyskaæ dostêp do chronione-

r

Z PRAKTYKI

24

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

Emisji strumienia promie-

niowania podczerwonego

nie da siê wykryæ bez

przyrz¹du testowego.

N

ajczêœciej spotykan¹ przyczyn¹

niedzia³ania czêœci nadawczej

sterownika bezprzewodowego,

tzw. pilota do telewizora lub inne-

go urz¹dzenia domowego jest brak lub roz-

³adowanie baterii. Zdarzaj¹ siê jednak rów-

nie¿ inne uszkodzenia, których nie da siê

zauwa¿yæ go³ym okiem. Do oceny spraw-

noœci nadajnika mo¿e pos³u¿yæ opisany

poni¿ej tester.

Schemat testera jest przedstawiony na rys.1.

Sk³ada siê on z czêœci odbiorczej i beztransfor-

matorowego zasilacza napiêcia sta³ego.

W czêœci odbiorczej zastosowano hybrydowy

uk³ad scalony SFH506 firmy Siemens, za-

wieraj¹cy fotodiodê i wzamcniacz selektywny,

oznaczony na schemacie jako D1, stosowa-

ny w sprzêcie powszechnego u¿ytku jako

odbiornik sygna³ów zdalnego sterowania.

W stanie spoczynkowym uk³adu, na wyj-

œciu wzmacniacza wspó³pracuj¹cego

z fotodiod¹, wystêpuje napiêcie sta³e o war-

toœci równej napiêciu zasilania. Po naci-

œniêciu dowolnego przycisku w nadajniku

zdalnego sterowania jest emitowany mo-

dulowany strumieñ promieniowania pod-

czerwonego. Po odebraniu sygna³u pod-

czerwonego przez fotodiodê i przejœciu

przez wzmacniacz, na jego wyjœciu uzy-

skuje siê taki przebieg, jakim by³ modulowa-

ny strumieñ promieniowania w nadajniku.

Jest to, w ogólnym przypadku fala prostok¹t-

na o zmiennym wspó³czynniku wype³nienia.

Tym sygna³em jest sterowany tranzystor

T1, który jest kluczowany od zatkania do na-

sycenia. W przedzia³ach czasu, w których

tranzystor jest nasycony dioda D3 (LED)

œwieci, a w stanie zatkania tranzystora –

nie. Miganie diody jest zatem wskaŸnikiem

prawid³owego dzia³ania czêœci nadawczej

sterownika bezprzewodowego. Do punk-

tów przy³¹czenia diody D3 i rezystora R2

mo¿na dodatkowo do³¹czyæ sygnalizator

dŸwiêkowy, np. z przetwornikiem piezocera-

micznym.

Tester jest zasilany z zasilacza beztransfor-

matorowego do³¹czonego bezpoœrednio do

sieci energetycznej 230 V. W sposób nie-

TESTER NADAJNIKÓW PODCZERWIENI

go obszaru, nale¿y powtórnie wprowadziæ

kod zabezpieczaj¹cy. Je¿eli kod bêdzie

b³êdny, np. w przypadku niepo¿¹danych

prób dostêpu przez osoby trzecie, to uk³ad

siê zablokuje i nast¹pi w³¹czenie uk³adów

wykonawczych sterowanych przekaŸnikiem

PK1. Mo¿na to wykorzystaæ do uruchomie-

nia alarmu lub do wykonania pechowemu

delikwentowi, który zechce pomajstrowaæ

przy naszym zamku np. zdjêcia, do³¹czo-

nym aparatem fotograficznym lub kamer¹.

Zablokowany uk³ad w celu odblokowania

nale¿y zresetowaæ. S³u¿y do tego ukryty

kontaktron KT1, jednak mo¿na zastosowaæ

inny system resetowania np. za pomoc¹ ra-

diolinii lub ³¹cza na podczerwieni. Je¿eli

w trakcie monta¿u uk³adu nie pope³nimy b³ê-

dów, to wszystkie próby techniczne powinny

wypaœæ pomyœlnie. Pozostanie wtedy jedynie

w³¹czenie zamka do wiêkszego zespo³u

urz¹dzeñ zabezpieczaj¹cych.

Na koniec nale¿y jeszcze wspomnieæ

o przyciskach SW3 i SW4. Nie s¹ one wy-

korzystane w programie obs³ugi zamka i zo-

sta³y przewidziane jedynie jako opcja dla

tych, którzy zechc¹ we w³asnym zakresie

zmodyfikowaæ program obs³ugi urz¹dze-

nia, rozszerzaj¹c jego mo¿liwoœci. W pozo-

sta³ych przypadkach mo¿na zrezygnowaæ

z ich monta¿u.

n

Mariusz Janikowski

BC107

@

poczta.onet.pl

konwencjonalny rozwi¹zano ograniczenie

napiêcia. Zamiast transformatora zatoso-

wano kondensator po³¹czony szeregowo

z rezystorem. Takie rozwi¹zanie nie powo-

duje wydzielania ciep³a w uk³adzie, ponie-

wa¿ energia magazynowana w kondensa-

torze C3 w czasie dodatnich po³ówek si-

nusoidy sieciowej jest oddawana do sieci

w czasie trwania po³ówek ujemnych. Rezy-

stor R3 z diod¹ stabilizacyjn¹ D5 i konden-

satorem C2 tworzy stabilizator o napiêciu

wyjœciowym 5,6 V.

P³ytkê drukowan¹ testera nadajników pod-

czerwieni przedstawiono na rys.2, a na

rys.3 rozmieszczenie elementów.

Uwaga Ze wzglêdu na wystêpowanie w uk³a-

dzie wysokiego napiêcia sieci energetycznej,

nale¿y bezwzglêdnie umieœciæ uk³ad w obudo-

wie, najlepiej z materia³u nieprzewodz¹cego

z okienkami na fotodiodê i LED.

(cr)

n

Rys. 2. P³ytka drukowana testera nadajników

podczerwieni (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce

drukowanej testera nadajników podczerwieni

Rys. 1. Schemat

testera nadajników

podczerwieni