قفل درب آردوینو RFID: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

*** به روز شده 8/9/2010 *** من می خواستم راهی آسان و مطمئن برای ورود به گاراژ خود ایجاد کنم. RFID بهترین راه برای باز کردن قفل درب من بود ، حتی با دستان پر من می توانم در را باز کرده و آن را باز کنم! من یک مدار ساده با یک تراشه اصلی ATMega 168 آردوینو و یک خواننده RFID ID-20 برای کنترل قفل الکترونیکی در ساختم. مدار شامل 3 قسمت جداگانه است ، یک Reader برای خواندن برچسب های RFID ، یک Controller برای پذیرش داده ها از خواننده و کنترل خروجی LED RGB و قفل درب Electric. قفل درب ابتدا در یک در نصب می شود و با باتری 9 ولت آزمایش می شود تا از نصب صحیح اطمینان حاصل شود. در بیشتر موارد شما می خواهید یک مدار معمولاً باز روی قفل درب یا Fail Secure باشد. این بدان معناست که درب زمانی قفل می ماند که جریانی از آن عبور نکند. هنگامی که 12vDC از طریق آهنربای الکتریکی در قفل درب عبور می کند ، صفحه ای در قفل جای خود را می دهد و اجازه می دهد تا درب آزادانه باز شود. خواننده در قسمت بیرونی درب قرار می گیرد و در قسمت داخلی از کنترلر جدا است به طوری که هیچ کس نمی تواند با شکستن Reader و تلاش برای اتصال کوتاه خواننده ، امنیت را دور بزند. کنترل کننده داده های سریال را از Reader دریافت می کند و led RGB و قفل Door را کنترل می کند. در این مورد ، من هر دو را روی تخته نان جداگانه برای آزمایش قرار داده ام. در اینجا یک نمای کلی ویدئویی از سیستم در حال عمل است در ادامه بخوانید تا ببینید چگونه می توانید برای خود بسازید! ** به روز رسانی ** همه کد ، طرحواره ها و طرح های PCB آزمایش شده و اصلاح شده است. همه آنها از تاریخ 8/9/2010 ویدیوی به روز شده از سیستم نهایی نصب شده و کار می کنند.

مرحله 1: قطعات مورد نیاز

در اینجا لیستی از قطعات و پیوندهایی به SparkFun.com وجود دارد که من آنها را خریداری کرده ام. این مجموعه اصلی قطعاتی است که برای ساخت و آردوینو نیاز دارید و یک مدار برای خواندن برچسب های RFID در آردوینو. من فرض می کنم که شما قبلاً یک تخته نان ، منبع تغذیه و سیم های اتصال دارید.

موارد آردوینو

ATmega168 با Arduino Bootloader 4.95 دلار

کریستال 16 مگاهرتز 1.50 دلار

خازن سرامیک 22pF 0.25 دلار (x2)

مقاومت 10k اهم 1/6 وات PTH 0.25 دلار

سوئیچ دکمه مینی فشار 0.35 دلار

LED خروجی سه گانه RGB - انتشار 1.95 دلار

موارد RFID

یکی از این موارد ، 20 دارای برد بهتر ، 12 کوچکتر RFID Reader ID-12 29.95 دلار RFID Reader ID-20 34.95 دلار

شکست RFID Reader 0.95 دلار

Break Away Headers - مستقیم 2.50 دلار

برچسب RFID - 125 کیلوهرتز 1.95 دلار

دیگر

ترانزیستور TIP31A (کلبه رادیویی/فروشگاه لوازم الکترونیکی محلی 1.50 دلار)

قفل درب از ebay است. Door Fail کنترل دسترسی ایمن Electric Strike v5 NO 17.50 $ (کاوامال ، خلیج)

مرحله 2: کنترلر آردوینو را بسازید

اولین قدم برای ساختن یک قفل درب RFID با یک آردوینو اصلی این است که یک آردوینو اولیه کار کنید. اکثر تراشه های پیش فلش ATMega 168 با برنامه چشمک زدن پیش فرض از قبل نصب شده همراه هستند. یک LED را به خروجی دیجیتال 13 وصل کنید و بررسی کنید که همه چیز در حال کار است.

اگر از یک آردوینو معمولی با برنامه نویس USB داخلی استفاده کنیم ، بخش سخت افزاری این خواننده RFID بسیار ساده خواهد بود. از آنجایی که قصد دارم این را روی دیوار بگذارم و دیگر آن را لمس نکنم ، نمی خواهم از یک برد بزرگ آردوینو با حجم 30 دلار استفاده کنم ، وقتی می توانم یک ATMega 168 5 دلاری بخرم و یک PCB سفارشی بسیار کوچکتر بسازم.

از آنجا که خودم تصمیم گرفتم یک مدار اصلی آردوینو بسازم ، به یک برنامه نویس خارجی USB-> Serial FDIT نیاز دارم. من شمایل Eagle کنترل کننده را با منبع تغذیه ساخته شده از تنظیم کننده ولتاژ 7805 قرار داده ام. در آزمایش از منبع تغذیه تخته نان استفاده کردم.

برای راه اندازی آردوینو تنها چیزی که واقعاً نیاز دارید ATMega168 است که نرم افزار arduino روی آن چشمک می زند ، خازن های 2x 22pF ، کریستال 16 مگاهرتز ، مقاومت 10 کیلو اهم ، دکمه فشاری و یک تخته نان. راه حل این امر به خوبی شناخته شده است ، اما من کلیات مربوط به مدار را وارد کرده ام.

آردوینو 4 خروجی را فعال می کند ، 1 عدد برای LED های قرمز/سبز/آبی ، و 1 خروجی را برای راه اندازی TIP31A برای ارسال 12vDC به قفل درب. آردوینو داده های سریال را در خط Rx خود از خواننده RFID ID-20 دریافت می کند.

مرحله 3: RFID Reader را بسازید

اکنون که نان آردوینو خود را سوار کرده اید و کار می کنید ، می توانید قسمت RFID خوان مدار را که شامل ID-10 یا ID-20 و LED RGB است ، نشان دهید که وضعیت مدار چگونه است. به یاد داشته باشید که خواننده در خارج خواهد بود و از کنترلر داخل جدا خواهد بود تا کسی نتواند به راحتی وارد شود.

برای ساختن این ، ما قصد داریم 5v/Ground را از روی تخته نان اصلی به یک تخته نان ثانویه ارسال کنیم که Reader روی آن ساخته شده است. همچنین بیش از 3 سیم از 3 پین خروجی آردوینو برای کنترل LED RGB ، یک عدد برای هر رنگ ارسال کنید. یک سیم دیگر ، Brown در تصاویر ، یک اتصال سریال برای ID-20 خواهد بود تا با ورودی سریال Rx arduino صحبت کند. این یک مدار بسیار ساده برای اتصال است. LED ها مقاومت می کنند و چند نقطه در ID-20 به زمین/5 وصل می شوند تا وضعیت صحیح را تنظیم کنند.

برای سهولت در نان برد ، ID-10/ID-20 Sparkfun یک تخته Breakout به فروش می رساند که به شما امکان می دهد سرصفحه های پین بلندتری را که برای قرار دادن تخته نان فاصله دارند ، وصل کنید. این قسمت و هد سر و در لیست قطعات ذکر شده است.

طرح کلی باید تنگاتنگ باشد و به راحتی قابل پیگیری باشد.

مرحله 4: برنامه ریزی کنید

زمان برنامه نویسی آردوینو است. این کار با استفاده از یک آردوینو اساسی کمی مشکل است ، ممکن است لازم باشد دکمه تنظیم مجدد را چندین بار قبل و در طول اولین قسمت بارگذاری فشار دهید. نکته بسیار مهمی که باید به خاطر داشته باشید ، اگر خط سریال ID-20 را به طور موقت به خط Rx arduino قطع نکنید ، خطای بارگذاری دریافت خواهید کرد. ATMega168 فقط 1 ورودی Rx دارد و از آن برای بارگذاری کد برای صحبت با برنامه نویس استفاده می کند. هنگام برنامه نویسی ID-20 را قطع کرده و پس از اتمام کار آن را دوباره به برق متصل کنید. من از یک برنامه نویس FTDI استفاده کردم که به شما امکان می دهد آردوینو را از طریق USB تنها با 4 سیم برنامه ریزی کنید. شماتیک Controller اتصال سرآیند پین را نشان می دهد تا به شما اجازه می دهد مستقیماً آن را وصل کنید. Sparkfun نیز این قطعه را می فروشد اما ممکن است بسیاری آن را از قبل داشته باشند.

شما به راحتی می توانید کد من را در آردوینو خود بارگذاری کنید و هرگز به عقب نگاه نکنید ، اما چه چیزی در آن جالب است؟ اجازه دهید ایده اصلی نحوه عملکرد آن را توضیح دهم.

اول از همه ، من هیچ دکمه/سوئیچ خارجی و غیره نمی خواستم و نمی خواستم هر بار که می خواستم کارت جدیدی اضافه کنم ، arduino را دوباره برنامه ریزی کنم. بنابراین می خواستم فقط از RFID برای کنترل عملکرد مدار و همچنین کنترل قفل درب استفاده کنم.

برنامه LED آبی را روشن می کند تا نشان دهد آماده خواندن کارت جدید است. وقتی کارت خوانده می شود تصمیم می گیرد که کارت معتبری است یا نه با مقایسه آنچه در آن خوانده شده است با لیستی از کارت های معتبر. اگر کاربر معتبر باشد ، آردوینو LED آبی را خاموش می کند و LED سبز را برای 5 ثانیه روشن می کند. همچنین خروجی دیگری را به مدت 5 ثانیه روشن می کند. این خروجی به ترانزیستور TIP31A متصل است و به آردوینو کوچک اجازه می دهد قفل درب 12 ولت 300 میلی آمپر بسیار بزرگتر را بدون آسیب دیدن کنترل کند. پس از 5 ثانیه قفل در دوباره قفل می شود و LED دوباره آبی می شود تا منتظر بمانید تا کارت دیگری خوانده شود. اگر کارت نامعتبر باشد ، LED برای چند ثانیه به RED تغییر می کند و دوباره به آبی باز می گردد تا منتظر کارت دیگری باشید.

مهم است که قفل درب همچنان کار کند حتی اگر آردوینو یک شبه برق خود را از دست بدهد یا دوباره تنظیم شود. بنابراین تمام شناسه های کارت معتبر در حافظه EEPROM ذخیره می شوند. ATMega168 دارای 512 بایت حافظه EEPROM است. هر کارت RFID دارای یک شماره سریال 5 Hex Byte و یک جمع 1 Hex Byte Check است که می توانیم از آنها برای اطمینان از عدم وجود خطا در انتقال بین ID-20 و آردوینو استفاده کنیم.

کارتهای معتبر با استفاده از اولین بایت به عنوان شمارنده در EEPROM ذخیره می شوند. به عنوان مثال ، اگر 3 کارت معتبر ذخیره شده باشد ، اولین بایت در EEPROM 3 خواهد بود. EEPROM.read (0)؛ = 3. با دانستن این ، و این واقعیت که طول هر ID 5 بایت است ، می دانیم که 1-5 کارت یک ، 6-10 کارت 2 و 11-15 کارت 3 است. ما می توانیم یک حلقه ایجاد کنیم که از طریق EEPROM به نظر می رسد 5 بایت در یک زمان و سعی می کند کارت را که توسط خواننده خوانده شده است پیدا کند.

اما چگونه می توانیم کارت های جدیدی را بعد از نصب مدار به EEPROM اضافه کنیم؟ من در یکی از کارتهای RFID که خوانده ام خوانده ام و سخت آن را به عنوان کارت اصلی RFID کدگذاری کرده ام. بنابراین حتی اگر کل EEPROM پاک شود ، کارت اصلی همچنان کار می کند. هر زمان که یک کارت خوانده می شود ، ابتدا بررسی می کند که آیا کارت اصلی است یا خیر ، سپس بررسی می کند که کارت معتبر است یا خیر. اگر کارت اصلی است ، آردوینو را وارد "حالت برنامه نویسی" می کنیم که در آن RGB چشمک می زند و منتظر می ماند تا تگ معتبر دیگری خوانده شود. تگ بعدی که خوانده می شود به نقطه رایگان بعدی در EEPROM اضافه می شود و اگر شمارنده کارت قبلاً در حافظه EEPROM وجود نداشت ، شمارنده 1 افزایش می یابد. سپس خواننده به حالت عادی باز می گردد و منتظر می ماند تا کارت جدیدی خوانده شود.

در حال حاضر من راهی برای حذف کارت برنامه ریزی نکرده ام زیرا به احتمال زیاد دلایل حذف کارت گم شدن یا سرقت آن است. از آنجا که این مورد به احتمال زیاد برای 1 تا 10 نفر استفاده می شود ، ساده ترین کار این است که یک برنامه Master Erase را سخت برنامه ریزی کنید که همه کارت ها را از EEPROM پاک کرده و سپس همه آنها را دوباره اضافه کنید ، که فقط چند ثانیه طول می کشد. من کد را برای پاک کردن EEPROM اضافه کرده ام ، اما هنوز این ویژگی را پیاده نکرده ام. به

کد در یک فایل متنی همراه با یک کپی از لیست قطعات ضمیمه شده است.

مرحله 5: گسترش دهید

این تنها برخی از کارهای جالبی است که می توانید با RFID انجام دهید. شما می توانید این امر را با خروجی LCD ، ثبت زمان ورود و ورود ، اتصال به شبکه/توییتر و غیره بسیار بیشتر کنید. من قصد دارم نسخه PCB نهایی این مدار را تهیه کنم. من قبلاً هرگز PCB نساخته ام ، بنابراین هنوز روی طراحی و چیدمان قطعات کار می کنم. وقتی آنها را کامل کردم ، آنها را نیز ارسال می کنم. من هر کسی را تشویق می کنم که کدی که من نوشته ام را بگیرد و آن را اصلاح کند تا کارهای جالب تر انجام دهد!

فینالیست مسابقه آردوینو