iButton キーによる電子ロック。スキーム、説明

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iButtonキーを使用した電子ロック。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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少し前に、「TOUCH-MEMORY DS1990A SIMULATOR」プロジェクトが登場しました。マスターキー。ここで、このマスターキーのロックに注目してください :-)。ロックはシンプルなデザインで、主に個人での使用を目的としています。ロックはあらゆるタイプの iButton キーで機能するため、既存のキーを他の目的に使用できます。合計で最大 9 個のキーをメモリに保存できますが、この数は簡単に増やすことができます。プログラミングプロセスを許可するには、マスターキーが使用されます。マスターキーのコードはROMに保存されており、通常のロックプログラミング手順では消去または変更できません。

iButtonキーによる電子ロック

最近、錠が普及しており、その鍵となるのがダラスセミコンダクターの iButton (またはタッチメモリ) 電子タブレットです。このような錠前は、多くの施設内だけでなく、玄関のドアにもよく使用されます。さらに、iButton キーはガソリンスタンドなどでの支払いにもよく使用されます。すでに何かのために iButton キーを持っている人がたくさんいます。したがって、手作りのロックを設計するときは、ユーザーがすでに持っているキーを使用するのが合理的です。これはまさに提案されたロックで行われていることです。iButton ROM に保存されているシリアル番号のみが使用されるため、どのタイプのキーでも使用できます。また、この番号を読み取るコマンドは、すべてのタイプのキー (33H) で同じです。ファミリーコードはタイプごとに異なりますが、任意のものを使用できます。これはシリアル番号の別の桁として認識されます。最も安価なタイプのキーは DS1990A であることに注意してください。

この城は個人で使用するために設計されており、非常にシンプルなデザインです。外側から見た正面ドアには、iButton 用のソケットとドア開閉 LED のみがあります。内側からのドアの開閉はボタンを使用して行われます。アクチュエータとして、電圧 12V 用に設計された電磁石付きの標準ラッチが使用されます。キーコードは不揮発性メモリに保存され、ユーザーが削除したり追加したりできます。マスターキーは、ロックの不正な再プログラミングから保護するために使用されます。合計 9 個のキーをメモリに保存できます。この番号は、プログラム可能なキーの番号を示す 1 桁のインジケーターの機能によって決まります。文字も使用する場合は、キーの合計数を 15 に増やすことができます。これを行うには、プログラム内の MAXK 定数の値を変更します。同様に、キーの最大数を減らすことができます。

米。 1. ロックの概略図

ロックの概略図を図 1 に示します。この設計は、Atmel の U1 マイクロコントローラータイプ AT89C2051 に基づいています。 1 セグメント表示器はポート P7 に接続されており、キーをプログラムするときに使用されます。 P1 ポートに接続されている SB3.7 ボタンも同じ目的に使用されます。キーのシリアル番号は、ポート P3 (SDA) および P24 (SCL) に接続されている EEPROM U02 タイプ 3.4C3.5 に保存されています。外部 iButton ソケットは、XP3.3 コネクタと VD2、R4、VD3、および VD5 保護要素を介して P6 ポートに接続されます。プルアップ抵抗 R4 は単線バス仕様に従って選択されます。外部ソケットと並行して、内部 XS1 ソケットも接続されており、キーのプログラミングに使用されます。ドアオープンボタンは、XP3.2 コネクタと iButton と同じ保護要素を介して P1 ポートに接続されます。ロックのアクチュエーターは、端子 XT1 を介して接続された電磁石です。電磁石は、IRF3 タイプの強力な MOS トランジスタである VT540 キーによって制御されます。ダイオード VD7 は自己誘導放射を防止します。

VT3 キーは VT2 トランジスタによって制御され、P3.0 ポートからの信号を反転し、VT0 ゲートで 12/3V 制御レベルを提供します。反転は、ポートに論理 12 レベルがある場合、マイクロコントローラーのリセット中にアクチュエーターが動作しないようにするために必要です。 1 ボルトの制御レベルにより、希少性の高い低しきい値 (ロジックレベル) の MOSFET の代わりに従来の MOSFET を使用できるようになりました。ロックが開いていることを示すために LED が使用されます。LED は電磁石と同じポートによって制御されますが、トランジスタキー VT2 を介して制御されます。 LED は iButton と同じコネクタを介して接続されます。デバイスはメンテナンスなしで 1232 時間稼働する必要があるため、信頼性を向上させるために U3.1 タイプの ADMXNUMX スーパーバイザが搭載されています。ウォッチドッグとパワーモニターが内蔵されています。ポート PXNUMX では、マイクロコントローラーはウォッチドッグタイマーをリセットするために周期的なパルスを生成します。

このデバイスは、変圧器 T1、整流器ブリッジ VD9 ～ VD12、および一体型安定器 U4 を含む内蔵電源ユニットによって電力を供給されます。バックアップ電源として、容量1mAhの単10形ニッケル水素電池10本を使用したBT800～BT10バッテリーを使用します。デバイスに主電源から電力が供給されると、バッテリは抵抗 R20 を介して約 0.025mA、つまり XNUMXC の電流で充電されます。小さな電流で充電する方式を点滴（トリクル充電）といいます。このモードでは、バッテリーを無制限に使用できるため、充電プロセスの終了を制御する必要はありません。バッテリーが完全に充電されると、電源から得られるエネルギーが熱に変換されます。しかし、充電電流が非常に小さいため、発生した熱はバッテリーの温度を顕著に上昇させることなく周囲の空間に放散されます。

構造的には、デバイスは150x100x60mmのハウジング内に作られています。電源トランスを含むほとんどの要素はプリント基板上に実装されています。バッテリーは標準のプラスチックホルダーに配置され、ケース内のボードの隣に固定されます。原則として、セキュリティシステムで使用される 12 ボルトのメンテナンス不要の酸電池など、他の種類の電池も使用できます。基板にはアクチュエータ接続用のTB-2タイプ端子があり、その他の外部回路はピンピッチ2.54mmの小型コネクタで接続されています。コネクタはプリント基板上に配置されており、ケースの外側からはアクセスできません。

ワイヤはゴム製シールを通ってハウジングから出ます。 HG1 インジケータ、SB1 ボタン、iButton XS1 ソケットはプログラミング時にのみ使用されるため、デバイス内のボード上に配置されます。これにより、ハウジングの設計が簡素化され、外部の影響からより保護されます。筐体のサイドパネルには、VD13 電源オン表示 LED のみがあります。外部接続のスキームを図に示します。 2.

iButton キーによる電子ロック。外部接続図
米。 2. 外部接続図

ドアが開くと、3 秒間のパルスが電磁石に印加されます。この装置のロジックは、ドアを開けるボタンを押し続けると、電磁石が常に通電され、それに応じてドアが開くというものです。

ロックには最大 9 つのキーと 1 つのマスターキーを含めることができます。キーコードは、9 ～ XNUMX の番号で不揮発性メモリに保存されます。マスターキーコードはマイクロコントローラの ROM に保存され、変更できません。新しいキーのプログラミングまたは古いキーの消去は、マスターキーを使用してのみ実行できます。他のキーと同様に、マスターキーを使用してロックを開くことができます。

新しいキーをプログラムするには、次の手順を実行します。

1. プログラミングボタンを押します。
2. ディスプレイに文字「P」が表示され、プログラミングモードに入ったことを意味します。
3. マスターキーでパネルに触れます。
4. インジケーターには、プログラムするキーの番号を示す数字「1」が表示されます。
5.ボタンを使用して、目的の番号を選択します。
6. 任意のキーでソケットに触れます。
7. インジケーターの数字が点滅し始め、プログラミングの準備ができたことを示します。
8. コードを記憶したいキーのパネルをタッチします。
9. プログラミングが成功すると、インジケーターの数字の点滅が止まり、継続的に燃え始めます。
10. プログラミングモードを終了するには、5 秒間待つだけで、その後インジケーターが消えます。

新しいキーをプログラムするプロセスの概略を図に示します。 3.

米。 3. 新しいキーのプログラミング

複数のキーをプログラムする必要がある場合は、すぐにステップ 9 からステップ 5 に進み、ステップ 5 ～ 9 を必要な回数だけ繰り返すことができます。

手順 7 の後で、間違った番号が選択されたことが判明した場合は、この番号のキーコードを失うことを避けるために、ボタンを押すか、単に 5 秒間待つことができます。最初のケースでは、現在の数値は 5 ずつ増加しますが、メモリの内容は変更されません。 XNUMX 番目のケースでは、コードを変更せずにプログラミングモードが完全に終了します。一般に、XNUMX 秒以上一時停止すれば、いつでもプログラミングを終了できます。

メモリから余分なキーを消去する場合、一連のアクションはプログラミング中と同じままで、すべてのアクションがマスターキーによって実行されるだけです。それらの。消去プロセスでは、実際には未使用の番号にマスターキーコードが書き込まれます。

模式的に、余分なキーを消去するプロセスを図 4 に示します。四。

米。 4. 余分なキーを消去します (クリックして拡大)

プログラミングプロセス中、ボタンを使用してドアを開けることができますが、iButton を使用してドアを開けることはブロックされます。内側ソケットと外側ソケットは並列に接続されているため、プログラミング中に誰もキーで外側ソケットに触れないように注意する必要があります。

マスターキーコードは、マイコンプログラムのROMのアドレス2FDHから書き込まれます。コード長は8バイトです。数字の順序はタッチメモリの場合と同じである必要があり、左から右に読む必要があります。それらの。アドレス 2FDH にはチェックサム値が入力され、次にアドレス 2FEH ～ 303H には上位バイトから始まる 304 バイトのシリアル番号が入力され、最後にアドレス 67H にはファミリーコードが入力されます。たとえば、コード全体は次のようになります: 00 00 02 6 D85 26 01 XNUMX。

電子錠プログラムにはメインループがあり、そのブロック図を図に示します。 5. メインループでは、ソケットがポーリングされ、そこでキーが見つかった場合は、そのコードが読み取られます。次に、このコードがチェックされ、マスターキーまたはメモリに保存されている他のキー (ユーザーキー) のコードと一致する場合、ロックが開きます。ドア開ボタンの状態もチェックし、押下を検知するとロックも開きます。

米。 5. プログラムのメインサイクルのブロック図 (クリックして拡大)

プログラミングに関連したイベントを処理するための 6 つのサブルーチン、PROGT と PROGS があります。そのブロック図を図に示します。 3. 最初の関数はプログラミングモードでキーコードが読み取られたときに呼び出され、1 番目の関数はプログラミングボタン (番号) が押されたときに呼び出されます。プログラミングプロセスは 2 つのフェーズに分かれています。 NUMBER ボタンを押すと、プログラミングが入力されます。この場合、インジケーターには「P」の文字が表示されます。その後に読み取られるキーコードは、マスターキーコードと一致するかどうかチェックされます。マスターキーコードのみがプログラミングの続行を許可するためです。このような一致が発生した場合、フェーズ XNUMX への移行が実行されます。

インジケーターには現在のキーの番号が表示され、NUMBER ボタンで変更できます。再度キータッチを登録するとフェーズ3に移行し、再度キータッチするとコードを記憶してフェーズ2に戻ります。また、NUMBERボタンを押すとフェーズ2に戻りますが、キータッチは変更されません。記憶の内容。プログラミングモードでアクションを実行すると、リターンタイマーがリセットされます。リターンタイマーは 5 秒間隔で、メインループでチェックされます。このタイマーのリセットが検出されると、プログラミングモードが終了します。

米。 6. キーコードプログラミング時に使用するサブルーチンのブロック図

図に示されています。フローチャート 5 と 6 は大幅に簡略化されていますが、プログラムを構築する一般的なロジックを理解することができます。

もちろん、説明されている城には幅広い可能性があるわけではありません。ただし、非常にシンプルなので繰り返しやすいです。プログラムのオープンソースコードを使用すると、独自に設計を改善したり、特定の要件に合わせて調整したりできます。

ダウンロード：

lock.asm - ロックプログラムのソースコード。
lock.bin - コンパイル済みプログラムダウンロード

著者: Ridiko Leonid Ivanovich、wubblick@yahoo.com、Lapitsky Viktor Petrovich、victor_lap@yahoo.com。出版物: cxem.net

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