AVT3006.pdf

Zamek szy f f frowy

z “pas t t ty l l lkam i i i”

f f f i i irmy DALLAS

3006

Proponowany układ jest kolejnym urządze−

niem, którego zadaniem jest zabezpieczanie

naszego mienia przed osobami, które po

wtargnięciu na nasz teren chciałyby tanim

kosztem powiększyć stan swojego posiada−

nia. Jest to po prostu zamek elektroniczny,

ale o bardzo nietypowej konstrukcji, a przy

tym nie dający złodziejom najmniejszej

szansy na otwarcie go “sposobem”. Po zbu−

dowaniu tej konstrukcji długo starałem się

opracować “patent” na otwarcie zamka bez

posiadania właściwego klucza (oczywiście

bez stosowania łomu czy acetylenowego

palnika). Niestety, a właściwie na szczęście,

nie znalazłem takiego sposobu i sądzę nie

bez podstaw, że jest to po prostu niemożli−

we. Niemniej, będę dozgonnie wdzięczny te−

mu Czytelnikowi, który opracuje sposób

otwarcia naszego zamka bez stosowania me−

tod niszczących i podzieli się z nami swoim

know how.

Układ, który dla Was zaprojektowałem

może spełniać kilka zadań:

Podatkową jego funkcją jest praca jako

praktycznie niemożliwy do sforsowania za−

mek do drzwi wejściowych, kasy pancernej

lub dowolnego innego pomieszczenia. Jego

dodatkową, bardzo atrakcyjną cechą jest

wbudowany (a właściwie “wprogramowa−

ny” w procesor) układ sterowania serwo−

mechanizmem, który może przesuwać na−

wet bardzo ciężkie rygle i zasuwy .

Proponowany układ można także zastoso−

wać jako szyfrowy włącznik – wyłącznik do−

wolnego urządzenia elektrycznego, chronią−

cy je przed dostępem niepowołanych osób.

Trzecim możliwym zastosowaniem pro−

ponowanego układu jest użycie go jako im−

mobilzera, czyli układu blokującego zapłon

w samochodzie i tym samym znacznie utru−

dniający kradzież auta.

Nasz zamek szyfrowy może także zostać

użyty do sterowania pracą central alarmo−

wych i to zarówno przeznaczonych do ochro−

ny nieruchomych obiektów, jak i do strzeże−

nia samochodów.

Wykonanie układu z zaprogramowanym

“fabrycznie” procesorem mogę polecić na−

wet mało doświadczonym Czytelnikom,

którzy nie powinni natrafić na jakiekolwiek

trudności podczas jego budowy. Natomiast

samodzielne zaprogramowanie procesora

wymagać już będzie pewnej wiedzy, którą

można było zdobyć w ramach kursu BA−

SCOM College.

todą Parasite Supply (zasilanie pasożytni−

cze), wykorzystującą do ładowania konden−

satora zawartego w układzie przerwy

w transmisji danych. Pobór prądu przez ukła−

dy 1WIRE jest tak mały, a transmisja danych

przeprowadzana jest z taką szybkością, że ta−

ki sposób zasilania okazuje się całkowicie

wystarczający.

Schemat elektryczny układu zamka szy−

frowego został pokazany na rysunku 1 . Ła−

two zauważyć, że sercem układu i elemen−

tem spełniającym wszystkie jego ważniej−

sze funkcje jest procesor typu AT89C2051.

AT89C2051 został już na łamach EdW

omówiony bardzo szczegółowo, i wiemy,

że procesor ten posiada rozliczne zalety

i jedną, dość poważną wadę: nie posiada

wewnętrznej nieulotnej pamięci danych ty−

pu EEPROM. Bez takiej pamięci nasz

układ działałby poprawnie, zapamiętywał

numery zarejestrowanych kluczy, ale tylko

do momentu zawsze mogącej się zdarzyć

przerwy w zasilaniu. Po przywróceniu zasi−

lania procesor podjąłby oczywiście normal−

ną pracę, ale konieczna byłaby ponowna re−

jestracja wszystkich kluczy, a dostęp do

strzeżonego pomieszczenia zostałby sku−

tecznie zablokowany. Aby więc zabezpie−

czyć się przed taką ewentualnością, doda−

łem do układu zewnętrzną szeregową pa−

mięć EEPROM typu PCF8582. Jest to bar−

dzo malutka i tania pamięć, w której może−

my zapisać tylko 255 bajtów danych. Jed−

nak w naszym przypadku nawet taka po−

jemność pamięci nie zostanie najczęściej

w pełni wykorzystana. Nie sądzę bowiem,

aby ktoś potrzebował więcej niż 10 kluczy

do jednego zamka, a do zarejestrowania ta−

kiej liczby pastylek DALLAS potrzeba za−

ledwie 80 bajtów pamięci! Pamięć typu

PCF8582 została już także dokładnie opisa−

na na łamach EdW, a w dalszej części arty−

kułu opiszemy szczegółowo sposób jej ad−

resowania i zapisywania danych.

Jak to działa?

Zanim przejdziemy do szczegółowej

analizy schematu zamka szyfrowego i ste−

rującego jego pracą programu, powiedzmy

sobie parę słów na temat zasady jego dzia−

łania i kluczach stosowanych do jego

otwierania. Z pozoru nie mam Wam do za−

proponowania niczego nowego: zamek, jak

zamek, do jego otwierania potrzebny jest

klucz lub kilka pasujących kluczy. Tylko że

kluczem do naszego zamka jest ... układ lub

kilka układów scalonych i to o zaledwie

dwóch wyprowadzeniach!

Kluczami do proponowanego układu za−

mka szyfrowego są tzw. tabletki Touch Me−

mory firmy DALLAS. Z wyglądu przypomi−

nają one zwykłe bateryjki od zegarków o nie−

co powiększonych wymiarach, ale w ich

wnętrzu kryje się pamięć ROM z zapisanym

w niej ośmiobitowym unikalnym numerem

seryjnym i układ umożliwiającym odczytanie

zawartości pamięci. W przeciwieństwie do

nawet najbardziej skomplikowanych kluczy

mechanicznych na świecie nie ma dwóch

identycznych tabletek DS1990!

Kolejną ciekawą cechą układów DS1990

jest sposób ich zasilania i transmitowania da−

nych wspólny dla całej rodziny 1WIRE pro−

dukowanej przez DALLAS Semiconductors.

Zarówno do zasilania układu, jak i do trans−

misji danych wykorzystywany jest tylko je−

den przewód + masa. Układ zasilany jest me−

Elektronika dla Wszystkich

Analizę pracy układu popartą fragmen−

tami kodu źródłowego programu rozpocz−

niemy w momencie narodzin naszego za−

mka szyfrowego, kiedy to zmontowany

układ został dołączony do zasilania. W tym

momencie pamięć EEPROM jest pusta

i urządzenie nie byłoby w stanie normalnie

pracować. Dlatego też podczas pierwszego

uruchomienia układu, jak i też podczas każ−

dej nowej rejestracji kluczy – pastylek

DALLAS DS1990 musimy zewrzeć za po−

mocą jumpera JP2 pin 4 portu P3 do masy.

Jest to dla procesora sygnałem, że ma przy−

stąpić do rejestracji kluczy. Od tego mo−

mentu procesor pracuje w pętli programo−

wej (tabela poniżej):

aż do mementu zarejestrowania wszystkich

10 kluczy. Uważni Czytelnicy z pewnością za−

uważyli, że programista będący twórcą progra−

mu obsługującego nasz zamek próbuje jakby

wymusić na Was konieczność posiadania i za−

rejestrowania zawsze 10 kluczy, co najczęściej

jest liczbą znacznie przekraczającą rzeczywiste

potrzeby. Tak jednak nie jest, możecie zareje−

strować i używać każdą liczbę kluczy mniejszą

lub równą 10. Po prostu, jeżeli np. chcecie za−

rejestrować tylko 3 klucze, to jeden z nich

przykładamy do czytnika aż 7 razy! Może nie

jest to rozwiązanie zbyt eleganckie, ale za to

znakomicie upraszczające konstrukcję układu.

Chciałbym jeszcze zwrócić Waszą uwagę na

podprogram odczytywania numerów tabletek –

kluczy i zapisywania ich w pamięci EEPROM

(na następnej stronie). Jest to bowiem znakomi−

ty przykład siły pakietu BASCOM i używanego

przez niego dialektu BASIC−a:

Chyba zgodzicie się ze mną, że stosowa−

nie do programowania procesorów języków

wysokiego poziomu nie jest pozbawione uro−

ku! Wracajmy jednak do naszego układu.

Po zarejestrowaniu kluczy układ rozpo−

czyna normalną pracę, oczekując na przyło−

żenie do czytnika tabletki DS1990 i powzię−

cie decyzji czy jest to jeden z zarejestrowa−

nych kluczy. Układ pracuje w pętli progra−

mowej, sygnalizując krótkimi błyskami dio−

dy LED czytnika, że jeszcze żyje i czuwa.

Po przyłożeniu tabletki do czytnika procesor

odczytuje numer klucza i porównuje go kolejno

ze wszystkimi numerami zapisanymi w pamięci

EEPROM. Jeżeli wynik porównanie jest nega−

tywny, to długi błysk czerwonej diody i cztery

sygnały akustyczne sygnalizują intruzowi, że

“nie ze mną te numery, Brunner!”. Natomiast re−

akcja układu na pozytywny wynik identyfikacji

klucza zależna jest od położenia jumpera JP1.

1. JP1 rozwarty. Po pozytywnym wyniku

identyfikacji klucza na wyjściu P3.0 proce−

sora pojawia się stan wysoki, co powoduje

spolaryzowanie bazy tranzystora T1 i zwar−

cie styków przekaźnika RL1. Jednocześnie

na wyjście P1.5 procesora wysłany zostaje

ciąg impulsów prostokątnych o czasie trwa−

nia 1 ms. każdy. Wał napędowy serwome−

chanizmu dołączonego do złącza CON2

Rejestracja:

Licznik = 1

'ustawienie licznika adresu pamięci EEPROM

1wreset

'sprawdzenie, czy do czytnika została przyłożona tabletka DS1990

If Err = 1 Then

Call Redlong

'jeżeli brak tabletki, to błyska czerwona dioda czytnika

Wait 1

End If

If Err = 0 Then

Call Beep

'po przyłożeniu tabletki sygnał akustyczny

Gosub Odczyt:

'skok do podprogramu odczytującego numer klucza i zapisującego go w

'pamięci

Call Greenshort

'błysk zielonej diody potwierdza rejestrację klucza

Call Beep

'sygnał akustyczny potwierdza rejestrację klucza

Wait 1

End If

If Licznik > 80 Then 'sprawdzenie, ile kluczy zostało już zarejestrowanych, jeżeli 10 to:

Call Greenlong

'długi błysk zielonej diody potwierdza zarejestrowanie wszystkich kluczy

For Q = 1 To 5

'pięciokrotny sygnał akustyczny potwierdza j. w.

Call Beep

Next Q

Exit Do

'wyjście z pętli programowej

Return

End If

Loop

Rys. 1 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

ustawia się w jednym ze skrajnych położeń,

co powoduje odsunięcie rygla zamka zamy−

kającego drzwi do strzeżonego obiektu.

Po upływie ok. 20 sekund na wyjściu P3.0

pojawia się stan niski, co powoduje rozwar−

cie styków przekaźnika i wyłączenie dołą−

czonego do niego urządzenia. Jednocześnie

na wyjście P1.5 procesora wysłany zostaje

ciąg impulsów prostokątnych o czasie trwa−

nia 2 ms. każdy, a w konsekwencji obrót wa−

łu napędowego serwomechanizmu i ustawie−

nie go w drugiej ze skrajnych pozycji. Rygiel

zamka zostaje z powrotem zasunięty, a układ

powraca do stanu oczekiwania na dołączenie

do niego klucza o prawidłowym numerze.

2. JP1 zwarty. Reakcja układu na pozytywny

wynik identyfikacji klucza jest podobna do

opisanej wyżej, z tą różnicą, że styki przeka−

źnika pozostają zwarte aż do momentu ponow−

nego zidentyfikowania prawidłowego klucza.

Podobnie, wał serwomechanizmu powróci do

pierwotnego położenia dopiero po ponownym

przyłożeniu do czytnika prawidłowego klucza.

pieczonych pomieszczeń. Sposób połączenia

serwomechanizmu z ryglem zamka został

pokazany na rysunku 3 .

Dalsze czynności, czyli rejestrowanie

kluczy i posługiwanie się zamkiem zostały

opisane wyżej.

Rys. 3

Rys. 4

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 4 została pokazana mozai−

ka ścieżek płytki obwodu drukowanego

wykonanego na laminacie dwustronnym

z metalizacją oraz rozmieszczenie elemen−

Uwaga:

W kicie dostarczane będą 2 tabletki

DS1990. W razie potrzeby dowolną liczbę

tych układów można zakupić oddzielnie.

Odczyt:

1wwrite &H33

Zbigniew Raabe

'inicjalizacja układu DS1990

For I = 1 To 8

Ar(i) = 1wread() :

'odczyt kolejnych bajtów ROM DS1990

Wykaz elementów

Next I

I = 0

For I = 1 To 8

Call Write_eeprom(licznik , Ar(i) 'zapis do pamięci EEPROM kolejnego bajtu numeru klucza

Incr Licznik

'zwiększenie zawartości licznika adresu pamięci EEPROM

Kondensatory

C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39pF

C3,, C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220

Next I

Return

Rezystory

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,,7k

Sub Write_eeprom(adres As Byte , Value As Byte)

I2cstart

Ω

'start transmisji I2C

Ω

R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,,3k Ω

I2cwbyte Addressw

'podanie adresu pamięci EEPROM

I2cwbyte Adres

'podanie adresu pod jaki mają zostać zapisane dane

I2cwbyte Value

'przesłanie do pamięci bajtu informacji

Półprzewodniki

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

IIC1 . . . . . . .zaprogramowany procesor AT89C2051

IIC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PCF8582

IIC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

IIC4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .D8 1813

I2cstop

'zakończenie transmisji danych

Waitms 10

'pauza 10 ms. dla umożliwienia zapisania danych w EEPROM−ie

End Sub

Budowa serwomechanizmów i sposób ich

sterowania był już wielokrotnie opisywany

w Elektronice dla Wszystkich. Warto nato−

miast dodać, że do naszego układu możemy

dołączyć równolegle kilka serwomechani−

zmów, co pozwala na symultaniczne poru−

szanie kilku rygli, co może być użyteczne

przy otwieraniu szczególnie dobrze zabez−

tów na płytce. Montaż wykonujemy w ty−

powy sposób, rozpoczynając od wlutowa−

nia w płytkę elementów o najmniejszym

gabarycie, a kończąc na przekaźniku i kon−

densatorach elektrolitycznych. Pod układy

scalone obligatoryjnie stosujemy podstaw−

ki. Ze względu na szczególnie wysokie wy−

magania niezawodności, stawiane każdemu

układowi zamka szyfrowego, powinny to

być podstawki wysokiej jakości, najlepiej

tzw. precyzyjne.

Po zmontowaniu układu i optycznym

sprawdzeniu poprawności montażu wkłada−

my układy scalone w podstawki, zwieramy

jumper JP2 i dołączamy do układu zasilanie

o napięciu ok. 12VDC. Jeżeli w układzie za−

stosowany zostanie serwomechanizm, to

projektując zasilacz, należy uwzględnić re−

latywnie duży prąd (ok. 500mA) pobierany

impulsowo przez obciążone serwo.

Pozostałe

CON2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .golldpiin x3

CON3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2

CON4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK3

JP1,,JP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .2x golldpiin + jumper

Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11,,059MHz

Czyttniik TOUCH MEMORY

2 tabllettkii DS1990 wraz z zawiieszkamii

RL1 . . . . . . . . . . . . . . . .przekaźniik typu RM96P/12V

Piiezo z generattorem

Rys. 2

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−3006

Elektronika dla Wszystkich

F/16V

C4,, C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

R2,, R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: