Zamek szyfrowy z jednym przyciskiem
P R O J E K T Y
Zamek szyfrowy
z jednym przyciskiem
AVT-869
klawiatury. BudowÍ zamka nale-
łącego do grupy drugiej chciał-
Zamki szyfrowe budowane są bym zaproponowaĘ Czytelnikom.
Chciałbym zaproponowaĘ
przez elektronikÛw ìod zawszeî. Obawiam siÍ, Å‚e w tym mo-
Czytelnikom budowÍ kolejnego
PamiÍtam jeszcze projekty takich mencie zostaÅ‚em posÄ…dzony o nie-
zamka szyfrowego, czyli coÅ›
urzÄ…dzeÒ realizowane wyÅ‚Ä…cznie konsekwencjÍ: z jednej strony kry-
z grupy ukÅ‚adÛw bÍdÄ…cych
na przekaünikach, taÒszych wÛw- tykujÍ zamki z klawiaturami,
staÅ‚ymi pozycjami ìÅ‚elaznegoî
czas i Å‚atwiej dostÍpnych niÅ‚ tran- a z drugiej zachÍcam do wykona-
repertuaru pism
zystory, nie mÛwiÄ…c o ukÅ‚adach nia takiej wÅ‚aÅ›nie konstrukcji. Nie
przeznaczonych dla
scalonych. wspomniałem, łe proponowany
elektronikÛw. W Elektronice
Moim zdaniem stosowanie ty- zamek bÍdzie wprawdzie wyposa-
Praktycznej opisano juł wiele
powej wieloprzyciskowej klawia- Å‚ony w klawiaturÍ, ale z jednym
zamkÛw i wyÅ‚Ä…cznikÛw tury w nowoczesnej konstrukcji tylko przyciskiem. Otwarcie za-
zamka szyfrowego automatycznie mka nastÄ…pi po wprowadzeniu
szyfrowych, niemniej sÄ…dzÍ,
dyskwalifikuje takie urzÄ…dzenie szyfru o praktycznie dowolnej (do
Å‚e proponowane przeze mnie
i naraÅ‚a konstruktora na posÄ…dze- 250) liczbie cyfr, ale nie bÍdzie
rozwiÄ…zanie jest na tyle
nie o pÛjÅ›cie na Å‚atwiznÍ, chyba moÅ‚liwe zÅ‚amanie kodu ani za
oryginalne, Å‚e wzbudzi
łe w załołeniu miało byĘ jedynie pomocą analizowania stanu zuły-
zainteresowanie CzytelnikÛw.
zabawkÄ…. ZÅ‚amanie kodu takiego cia klawiszy, ani przez proste
zamka jest zawsze dziecinnie Å‚at- podejrzenie osoby otwierajÄ…cej za-
we, nawet bez analizowania stanu mek. CaÅ‚a konstrukcja bÍdzie
zułycia klawiszy. znacznie bardziej zwarta i odpor-
Jakie jednak mamy rozwiÄ…zania na na uszkodzenia, a i znalezienie
alternatywne? NajogÛlniej mÛwiÄ…c, odpowiedniej obudowy bÍdzie
zamki szyfrowe mołemy podzieliĘ o wiele łatwiejsze.
na dwie kategorie: zamki otwie- Zamki szyfrowe, jak ich nazwa
rane za pomocÄ… doÅ‚Ä…czenia do ich wskazuje, sÅ‚uÅ‚Ä… najczÍÅ›ciej do za-
układu rozpoznawania elementu mykania drzwi wejściowych do
zewnÍtrznego o niepowtarzalnych pomieszczeÒ, kas pancernych itp.
cechach (pastylki DALLAS, karty Do mechanicznego blokowania
magnetyczne, czytniki linii papi- drzwi zwykle uływane są tzw.
larnych itp.) oraz zamki, do ktÛ- rygle elektromagnetyczne, elemen-
rych musimy wprowadziĘ kod ty niezbyt wygodne w ułyciu,
rÍcznie, najczÍÅ›ciej za pomocÄ… a przy tym maÅ‚o odporne na uszko-
Elektronika Praktyczna 10/2000
19
Zamek szyfrowy z jednym przyciskiem
Rys. 1. Schemat elektryczny zamka szyfrowego.
dzenia mechaniczne. Drzwi za- wyposaÅ‚ony w przekaünik o prze- EEPROM. Bez takiej pamiÍci nasz
mkniÍte z wykorzystaniem typo- Å‚Ä…czanym styku. ukÅ‚ad dziaÅ‚aÅ‚by poprawnie, zapa-
wego rygla elektromagnetycznego Program sterujÄ…cy pracÄ… urzÄ…dze- miÍtywaÅ‚by wprowadzony kod, ale
najczÍÅ›ciej moÅ‚emy otworzyĘ bez nia zostaÅ‚ napisany, przetestowany tylko do momentu zawsze mogÄ…cej
znajomoÅ›ci jakiegokolwiek szyfru - i skompilowany za pomocÄ… progra- siÍ zdarzyĘ przerwy w zasilaniu.
wystarczy mocny kopniak! Najlep- mu BASCOM 8951, opisywanego Po przywrÛceniu zasilania procesor
szym rozwiÄ…zaniem byÅ‚oby wiÍc juÅ‚ na Å‚amach Elektroniki Praktycz- podjÄ…Å‚by oczywiÅ›cie normalnÄ… pra-
zastosowanie jako elementu bloku- nej. Jestem zagorzaÅ‚ym fanem rewe- cÍ, ale konieczne byÅ‚oby ponowne
jÄ…cego otwarcie drzwi solidnej za- lacyjnego pakietu BASCOM i dlate- wprowadzenie kodu, a dostÍp do
suwy napÍdzanej silnikiem elekt- go opis dziaÅ‚ania ukÅ‚adu ilustrowa- strzeÅ‚onego pomieszczenia zostaÅ‚by
rycznym. Dlatego teÅ‚ proponowa- ny bÍdzie fragmentami kodu ürÛd- skutecznie zablokowany. Aby wiÍc
ny ukÅ‚ad umoÅ‚liwia bezpoÅ›rednie Å‚owego programu procesora, napisa- zabezpieczyĘ siÍ przed takÄ… ewen-
sterowanie serwomechanizmu - nego w dialekcie BASIC-a. tualnością, dodałem do układu ze-
elementu idealnie nadajÄ…cego siÍ Proponowany ukÅ‚ad jest banal- wnÍtrznÄ… szeregowÄ… pamiÍĘ EEP-
do przesuwania nawet bardzo so- nie prosty i Å‚atwy do wykonania ROM typu PCF8582 - IC3. Jest to
lidnych rygli i zasuw. Do naszego nawet dla zupeÅ‚nie poczÄ…tkujÄ…- bardzo malutka i tania pamiÍĘ,
ukÅ‚adu moÅ‚emy takÅ‚e doÅ‚Ä…czyĘ cych konstruktorÛw. w ktÛrej moÅ‚emy zapisaĘ tylko 255
rÛwnolegle kilka serwomechaniz- bajtÛw danych. Jednak w naszym
mÛw pozwalajÄ…cych na symulta- Opis dziaÅ‚ania ukÅ‚adu przypadku nawet taka pojemnośĘ
niczne poruszanie kilku rygli, co Schematelektrycznyzamkaszyf- pamiÍci nie zostanie najczÍÅ›ciej
moÅ‚e byĘ uÅ‚yteczne przy konstru- rowego pokazano na rys. 1. Sercem w peÅ‚ni wykorzystana. Nie sÄ…dzÍ
owaniu zapÛr szczegÛlnie odpor- ukÅ‚adu jest popularny, jakby stwo- bowiem, aby ktoÅ› chciaÅ‚ posÅ‚ugi-
nych na prÛby sforsowania siÅ‚Ä…. rzony na potrzeby hobbystÛw, pro- waĘ siÍ kodem dÅ‚uÅ‚szym niÅ‚ kilka,
Proponowany układ mołe tak- cesor firmy ATMEL typu najwyłej kilkanaście cyfr, a w pa-
Å‚e znaleüĘ zastosowanie jako szyf- AT89C2051. Procesor ten posiada miÍci PCF8582 moÅ‚emy w prosty
rowy wyÅ‚Ä…cznik dowolnych urzÄ…- wiele zalet i jednÄ…, dośĘ powaÅ‚nÄ… sposÛb zapisaĘ nawet liczbÍ 252-
dzeÒ elektrycznych, w tym central wadÍ: nie posiada wewnÍtrznej, cyfrowÄ… (3 bajty pamiÍci zostaÅ‚y
alarmowych. W tym celu zostaÅ‚ nieulotnej pamiÍci danych typu uÅ‚yte do innych celÛw).
Elektronika Praktyczna 10/2000
20
Zamek szyfrowy z jednym przyciskiem
AnalizÍ pracy ukÅ‚adu, popartÄ… Disable Int0 Wprowadzanie kodu trwa aÅ‚
fragmentami kodu ürÛdÅ‚owego pro- If Z = 252 Then do momentu usuniÍcia jumpera
gramu, rozpoczniemy w momencie 'jeżeli wprowadzono już JP1 lub do zapeÅ‚nienia pamiÍci
narodzin naszego zamka szyfrowe- '252 cyfry kodu, to: ponad 250 cyframi kodu. Jednak
go, kiedy to zmontowany układ Call Write_eeprom(255, Z) nie polecam nikomu stosowania
zostałdołączonydozasilania. W tym 'zapisz w komórce 255 kodu dłułszego nił 10 cyfr!
momencie pamiÍĘ EEPROM jest 'pamiÄ™ci liczbÄ™ cyfr Po wprowadzeniu kodu i usu-
pusta i urzÄ…dzenie nie byÅ‚oby w sta- P1 = 0 'wyÅ‚Ä…cz wyÅ›wietlacz niÍciu jumpera ukÅ‚ad rozpoczyna
nie normalnie pracowaĘ. Dlatego teÅ‚ Exit Do'wyjÅ›cie z podprogramu normalnÄ… pracÍ, ktÛra polega na
podczas pierwszego uruchomienia 'wprowadzania kodu oczekiwaniu na naciśniecie przy-
układu, jak i podczas kałdej zmiany Return cisku S1. Procesor urozmaica so-
kodu, musimy zewrzeĘ za pomocą End If bie to oczekiwanie wysyłaniem
jumpera JP1 pin 7 portu P3 do krÛtkich impulsÛw na pin P1.7,
masy. Jest to dla procesora sygna- If P3.7 = 1 Then co powoduje błyskanie punktu
Å‚em, Å‚e ma umoÅ‚liwiĘ uÅ‚ytkowni- 'jeżeli usuniÄ™to jumper dziesiÍtnego na wyÅ›wietlaczu
kowi wprowadzenie nowego kodu. 'JP1, to: i świadczy o pozostawaniu ukła-
Od tego momentu procesor pracuje Call Write_eeprom(255, Z) du zamka w stanie czuwania.
w pÍtli programowej: 'zapisz w komórce 255 NaciÅ›niÍcie przycisku S1 spowo-
'pamięci liczbę cyfr duje włączenie cyklicznego wy-
Do P1 = 0 'wyłącz wyświetlacz świetlania cyfr, a my obserwując
For R = 1 To 10 Exit Do'wyjście z podprogramu wyświetlacz naciskamy przycisk
'wyÅ›wietlanie kolejnych cyfr 'wprowadzania kodu w momentach ukazywania siÍ na
'od 0 do 9 Return nim kolejnych cyfr ustawionego
Set P3.7 End If uprzednio kodu. Juł po pierw-
P1 = Cyfra (r) Next R szym naciÅ›niÍciu przycisku pro-
'kolejne cyfry zostaÅ‚y uprzednio Loop cesor odczytaÅ‚ z pamiÍci EEP-
'zdefiniowane jako: ROM liczbÍ cyfr wystÍpujÄ…cych
' Cyfra (1) = 63 Obserwując wyświetlacz, na w kodzie, a teraz dokonuje spraw-
' Cyfra (2) = 6 ktÛrym cyklicznie ukazujÄ… siÍ ko- dzania poprawnoÅ›ci kaÅ‚dej kolej-
' Cyfra (3) = 91 lejne cyfry od 0 do 9, naciskamy nej cyfry. Jełeli zostanie stwier-
' Cyfra (4) = 79 przycisk w momentach, kiedy wy- dzone, łe wybrane zostały właś-
' Cyfra (5) = 102 Å›wietlona zostaje cyfra bÍdÄ…ca ciwe cyfry, we wÅ‚aÅ›ciwej kolej-
' Cyfra (6) = 109 kolejną pozycją kodu. Zapisywa- ności i nie wybrano ładnej cyfry
' Cyfra (7) = 125 nie kolejnych cyfr kodu w pamiÍ- ponad te wystÍpujÄ…ce w kodzie,
' Cyfra (8) = 7 ci EEPROM realizowane jest za to ukÅ‚ad przystÍpuje do otwiera-
' Cyfra (9) = 127 pomocÄ… krÛtkich podprogramÛw: nia zamka.
' Cyfra (10) = 111 Wybranie prawidłowego kodu
Zapiszkod: powoduje ustawienie stanu wyso-
Enable Interrupts Disable Interrupts kiego na wyjściu P3.0, a w kon-
Enable Int0 Disable Int0 sekwencji przewodzenie tranzys-
On Int0 Zapiszkod Call Write_eeprom(z, R) tora T1 i wÅ‚Ä…czenie przekaünika
'oczekiwanie na Incr Z RL1. Jednocześnie procesor wysy-
'naciÅ›niÄ™cie przycisku Return Å‚a ciÄ…g impulsÛw o czasie trwania
Wait 1 1 ms na wyjÅ›cie P3.1, do ktÛrego
Disable Interrupts Sub Write_eeprom(adres As Byte, za pośrednictwem złącza CON2
Value As Byte) dołączone jest wejście serwome-
I2cstart 'inicjalizacja chanizmu modelarskiego. Powo-
'transmisji I2C duje to ustawienie waÅ‚u napÍdo-
I2cwbyte Addressw wego serwa w jednym ze skraj-
'podanie adresu bazowego nych poÅ‚oÅ‚eÒ i odsuniÍcie rygla
'pamięci EEPROM dla zamykającego drzwi.
'zapisu Po upływie ok. 20 sekund na
I2cwbyte Adres wyjÅ›ciu P3.0 pojawia siÍ stan
'podanie adresu niski, co powoduje rozwarcie sty-
'wewnÄ™trznego pamiÄ™ci kÛw przekaünika i wyÅ‚Ä…czenie do-
I2cwbyte Value Å‚Ä…czonego do niego urzÄ…dzenia.
'wartość do zapisania Jednocześnie na wyjście P3.1 pro-
I2cstop cesora wysłany zostaje ciąg im-
'koniec transmisji I2C pulsÛw prostokÄ…tnych o czasie
Waitms 10 trwania 2 ms, a w konsekwencji
'przerwa 10 ms dla obrÛt waÅ‚u napÍdowego serwome-
'zapisania danych chanizmu i ustawienie go w dru-
'w EEPROM giej ze skrajnych pozycji. Rygiel
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów
End Sub zamka zostaje z powrotem zasu-
na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 10/2000
21
Zamek szyfrowy z jednym przyciskiem
Montał
WYKAZ ELEMENTÓW
i uruchomienie
Rezystory
Na rys. 2 pokazano
RP1: 1k&! R-pack
rozmieszczenie elemen-
R1, R2: 1k&!
tÛw na pÅ‚ytce obwodu
drukowanego wykonane- R3: 3,3k&!
go na laminacie jedno- Kondensatory
stronnym. Montał ukła- C1, C2: 33pF
du rozpoczynamy od
C3: 100µF/10V
elementÛw o najmniej-
C4: 100nF
szych gabarytach, a koÒ-
Półprzewodniki
Rys. 3. Sposób dołączenia serwomechanizmu
czymy na przekaüniku
DP1: wyświetlacz siedmiosegmen-
do zasuwy drzwi.
RL1 i kondensatorze
towy LED wsp. katoda
niÍty, a ukÅ‚ad powraca do stanu
elektrolitycznym. Komentarza mo-
IC1: AT89C2051 (zaprogramowany)
oczekiwania na kolejne wybranie
Å‚e wymagaĘ jedynie wybÛr i
IC2: DS1813
prawidłowego kodu.
montał przycisku S1. W układzie
IC3: PCF8582
WaÅ‚nÄ… rolÍ w ukÅ‚adzie peÅ‚ni
modelowym, przeznaczonym do
T1: BC548
IC2 - DS1813. Układ ten nie tylko
testowania układu w warunkach
Różne
generuje impuls resetu po włącze- laboratoryjnych, jako S1 zastoso-
CON1: ARK2
niu zasilania, ale takłe przez cały
wany został przycisk typu micros-
CON2: 3x goldpin
czas pracy procesora nadzoruje
witch, przylutowany do płytki
CON: 3ARK3
zasilajÄ…ce go napiÍcie. JeÅ‚eli na- obwodu drukowanego. Jednak
JP1: jumper
piÍcie zasilania spadnie poniÅ‚ej
w wykonaniu układu ułytkowego
Q1: rezonator kwarcowy
ok. 4,5V ( w zalełności od wersji
taki przycisk moÅ‚e okazaĘ siÍ
11,059MHz
układu DS1813 od 4,75 do 4,25V),
zbyt delikatny i dobrze by było
RL1: przekaz
nik OMRON 5V
to na wyjściu RST układu pojawia
zastÄ…piĘ go ìczymÅ› solidniejszymî,
S1: przycisk typu microswitch
siÍ wysoki poziom napiÍcia (stan
czyli przeznaczonym do długo-
1), wymuszony za pomocą we- trwałej pracy przyciskiem chwilo-
wnÍtrznego rezystora o wartoÅ›ci
wym dowolnego typu. nie duÅ‚y (ok. 500mA) pobÛr prÄ…-
typowo 5,5k&!. Dlaczego zerowa- Gotowy układ powinien zostaĘ du przez obciąłony serwomecha-
nie procesora i wstrzymywanie je- zamontowany na drzwiach wej- nizm i ewentualnie pomyśleĘ
go pracy podczas spadku napiÍcia
Å›ciowych w taki sposÛb, aby moÅ‚- o stosowaniu zasilania alternatyw-
jest takie wałne? Ano dlatego, łe
liwa była obserwacja wyświetla- nego, włączanego w momencie za-
procesor zasilany nieodpowied- cza. Idealnym rozwiÄ…zaniem wyda- niku napiÍcia w sieci.
nim dla niego napiÍciem zaczyna
je siÍ byĘ zastosowanie jako wzier- Zbigniew Raabe, AVT
nieraz działaĘ chaotycznie, wyko- nika gotowego elementu, tzw. [e-mail]
nując czynności nie przewidziane
ìjudaszaî, w ktÛrym silnie rozpra-
przez programistÍ. Efektem takiej
szająca soczewka powinna byĘ Wzory płytek drukowanych w for-
dziaÅ‚alnoÅ›ci moÅ‚e byĘ (i czÍsto
zastÄ…piona soczewkÄ… skupiajÄ…cÄ… lub macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
bywa) np. zamazywanie zawartoÅ›- zwykÅ‚a szybkÄ… szklanÄ…. SposÛb pod adresem: http://www.ep.com.pl/
ci pamiÍci danych, co w przypad- poÅ‚Ä…czenia serwomechanizmu pcb.html oraz na pÅ‚ycie CD-EP10/
ku naszego układu mogłoby spo- z ryglem zamka pokazuje rys. 3. 2000 w katalogu PCB.
wodowaĘ zmianÍ ustawionego
Układ powinien byĘ zasilany
szyfru i niemołnośĘ otwarcia
napiÍciem staÅ‚ym stabilizowanym Kod ürÛdÅ‚owy programu steru-
drzwi do zabezpieczonego po- o wartości 5VDC. Projektując za- jącego pracą mikrokontrolera znaj-
mieszczenia.
silacz naleÅ‚y uwzglÍdniĘ relatyw- duje siÍ na pÅ‚ycie CD-EP10/2000.
Elektronika Praktyczna 10/2000
22