Elektronischer Schlüssel mit sieben Kanälen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Sicherheit

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Die im Artikel beschriebene Hauptfunktion des Gerätes ist die Zugangsbeschränkung, also die Einschränkung des Personenkreises, der Zugang zu einem Objekt (Produkt, Gerät etc.) hat. Dies können beispielsweise Zellen eines Banktresors oder Komponenten eines komplexen elektronischen Produkts sein, deren Zugriff sowohl durch Stromversorgungskreise als auch durch Steuerkreise eingeschränkt werden kann.

Als Sonderfall eines solchen elektronischen Schlüssels kann möglicherweise ein Einkanal-Zahlenschloss angesehen werden. Die Software- und Hardwareressourcen des Mikrocontrollers ATtiny2313A ermöglichen die Entwicklung eines einfachen Mehrkanal-Dongles mit einer einfachen und benutzerfreundlichen Schnittstelle. Der im nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) des Mikrocontrollers gespeicherte Geheimcode geht beim Ausschalten der Stromversorgung nicht „verloren“, er kann jederzeit problemlos neu programmiert werden, indem nur die Hardwareressourcen des Mikrocontrollers selbst (d. h. eines Geräts) verwendet werden darauf basierend).

Das Diagramm eines siebenkanaligen elektronischen Schlüssels (im Folgenden als Schlüssel bezeichnet) ist in Abb. 1 dargestellt. 2313. Es basiert auf dem Mikrocontroller ATtiny2A (DD555) und dem Acht-Bit-Synchronregister K23IR1 (DD1). Betrachten Sie die wichtigsten Funktionseinheiten. Die Arbeitsfrequenz des Mikrocontrollers wird durch einen ZQ10-Quarzresonator auf eine Frequenz von 1 MHz eingestellt. Der PB-Port steuert die dynamische Anzeige, die auf den digitalen Sieben-Element-Anzeigen HG5-HG1 und den Transistoren VT5-VT3 erfolgt. Widerstände R10-R4 – Strombegrenzung für Anzeigeelemente. Für die Funktion der Tastatur wird die PD8-Leitung (Pin XNUMX) des PD-Ports des Mikrocontrollers verwendet.

Reis. 1. Schema eines elektronischen Schlüssels mit sieben Kanälen (zum Vergrößern anklicken)

Die +5 V Versorgungsspannung wird dem Gerät über den XP1-Stecker zugeführt. Der Kondensator C6 filtert die Welligkeit im +5-V-Spannungskreis. Die Sperrkondensatoren C4, C5 sind im Stromkreis des DD1-Registers bzw. des DD2-Mikrocontrollers enthalten. Register DD1 wird verwendet, um die Anzahl der Ausgangsleitungen zu erhöhen. Das Gerät verfügt über sieben unabhängige Kanäle. Um Kanal 1 einzuschalten, müssen Sie Geheimcode Nr. 1, Kanal 2 - Geheimcode Nr. 2 usw. eingeben. Die Ausgangssignale der Kanäle werden von den Pins 1-7 der XS1-Buchse abgenommen. Unmittelbar nach dem Einschalten verfügen alle Signale über einen Log-Level. 1.

Die Geräteschnittstelle umfasst ein fünfstelliges Display mit digitalen Sieben-Element-Anzeigen HG1-HG5 und eine Tastatur mit den Tasten SB1-SB8. Die ersten vier Indikatoren zeigen den eingegebenen Code an, der fünfte die Nummer des aktivierten Kanals. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, werden die Hardware-Ressourcen des Mikrocontrollers vollständig ausgenutzt.

Im Algorithmus des Gerätes lassen sich 14 Betriebsarten unterscheiden. Die ersten sieben davon sind Modi zur Eingabe von Arbeitscodes (Nr. 1 – Code Nr. 1, Nr. 2 – Code Nr. 2 usw.). Stimmen Arbeitscode (Eingabe über die Tastatur) und Geheimcode überein, wird die entsprechende Kanalnummer des XS1-Buchsenkontakts für 5 s auf log 0 gesetzt (Signal „Kanal N“, wobei N seine Nummer ist). Modi Nr. 8–Nr. 14 – Modi zum Eingeben (Schreiben) von Geheimcodes in das EEPROM des Mikrocontrollers (Modus Nr. 8 – für Kanal 1, Modus Nr. 9 – für Kanal 2 usw.).

Belegung der Tastaturtasten:

• SB1-SB6 – Tasten zur Eingabe des Zugangscodes. Sie sind von „1“ bis „6“ nummeriert. Der eingegebene Code wird auf dem Display des Gerätes angezeigt;
• SB7 („K“) – Taste zur Auswahl der Kanäle 1-7 (wenn Kanal 1 ausgewählt ist, zeigt die HG5-Anzeige die Zahl „1“ an, wenn Kanal 2 ausgewählt ist, die Zahl „2“ usw.);
• SB8 („Z/R“) – Taste zur Auswahl des Betriebsmodus („Aufnahme“ oder „Arbeitsmodus“) für die Kanäle 1-7. Im „Record“-Modus zeigt die vierte Stelle des Displays (Anzeige HG4) den Dezimalpunkt h an.

Der Gerätebetriebsalgorithmus ist wie folgt. Unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung erzeugt die R1C1-Schaltung ein System-Hardware-Reset-Signal am Mikrocontroller-Eingang. Auf dem Display erscheint die Zahl 00001. Der DD2-Mikrocontroller wartet auf die Eingabe eines vierstelligen Codes. Aber zuerst müssen Sie den Geheimcode für jeden Kanal notieren. Durch Drücken der Taste SB8 („З / Р“) wählen wir den „Record“-Modus und geben über die Tastatur den Code für Kanal 1 ein. Der Mikrocontroller zeigt ihn auf dem Display an und schreibt ihn in den RAM. Auf dem Display steht der Code in das EEPROM des Mikrocontrollers geschrieben und wird für Kanal 1 geheim. Danach werden in den Ziffern HG6-HG1 wieder Nullen angezeigt. Drücken Sie die Taste SB1 („K“), um den nächsten Kanal auszuwählen und ähnliche Vorgänge für Kanal 4 usw. durchzuführen. Um den Aufnahmemodus zu verlassen, drücken Sie die Taste SB7, während der Dezimalpunkt h auf der HG2-Anzeige erlischt. Das Gerät ist betriebsbereit.

Im Betriebsmodus wartet der Mikrocontroller außerdem auf die Eingabe eines vierstelligen Codes. Es zeigt den über die Tastatur eingegebenen Code auf dem Display an und schreibt ihn in den RAM. Nach Eingabe der vierten Ziffer und anschließendem Drücken einer der Tasten SB1-SB6 vergleicht der Mikrocontroller Byte für Byte den eingegebenen Code mit dem in seinem EEPROM geschriebenen und sendet bei Übereinstimmung 5 s lang ein Signal zum Einschalten des entsprechenden Kanal (setzt log. 0 an seinem Ausgang) und sendet ein Signal zum Einschalten des Schallsenders BF1. Nach 5 s schaltet der Mikrocontroller das Signal aus (setzt den Kanalausgang auf log. 1), schaltet den Tonsender ab und setzt XP1 wf-2 auf dem Display auf die Ziffern des eingegebenen Codes zurück. Wenn der eingegebene Code nicht mit dem geheimen Code übereinstimmt, setzt der Mikrocontroller die Anzeige trotzdem zurück (die Zahl 00001 wird darauf angezeigt), ändert jedoch nicht den Zustand des Kanalausgangssignals. Es empfiehlt sich, den Zugriff auf die SB8-Taste einzuschränken.

Das Programm verwendet zwei Interrupts: Reset und einen TO-Timer-Interrupt, dessen Handler bei TIM0 beginnt. Beim Wechsel zum Reset-Label werden der Stack, der Timer, die Ports sowie die im Programm verwendeten Flags und Variablen initialisiert.

Im Interrupt-Handler des Timers T0 erfolgt die Abfrage der Tasten SB1-SB8, der Betrieb der dynamischen Anzeige, die Umwandlung einer Binärzahl in einen Code zur Anzeige von Informationen zu Sieben-Element-Indikatoren und die Bildung eines Zeitintervalls von 5 s, die zum Ändern der Ausgangssignale der Kanäle erforderlich sind (Einstellung des Signalpegels log 0 an den Pins der XS1-Buchse) und die Verfahren zum Schreiben und Lesen des eingegebenen Codes im EEPROM des Mikrocontrollers.

Im RAM des Mikrocontrollers ist von den Adressen $60 bis $64 ein Anzeigepuffer zur dynamischen Anzeige organisiert (an der Adresse $60 befindet sich eine Zahl, die die Kanalnummer bestimmt, und von der Adresse $61 bis zur Adresse $64 der Eingabecode).

Der Geheimcode aus dem EEPROM des Mikrocontrollers wird an Adressen von $66 bis $69 in seinen RAM überschrieben. Die am Programm beteiligten Flags befinden sich in den Registern R19 (flo) und R25 (flo1). Auf Abb. Abbildung 2 zeigt einen Ausschnitt des Programms zum Schreiben des Geheimcodes für Kanal 7.

Reis. 2. Ein Fragment des Programms zum Schreiben des Geheimcodes für Kanal 7

Das in Assembler entwickelte Programm benötigt nur etwa 0,7 KB Programmspeicher des Mikrocontrollers.

Bei der Herstellung des Gerätes wurden die Widerstände s2-33N-0,125 verwendet, es sind aber auch alle anderen mit gleicher Verlustleistung und einer zulässigen Abweichung vom Nennwert ± 5 % geeignet. Kondensatoren C1-C5 - Keramik K10-17a, C6 - importiertes Oxid. Der Kondensator C4 wird in unmittelbarer Nähe der Leistungsausgänge der Register DD1, C5 montiert – so nah wie möglich an den Leistungsausgängen des Mikrocontrollers DD2. Buchse XS1 - HU-10 (Gegenstück - Stecker WF-10), Stecker XP1 - WF-2 (Gegenstück - Buchse HU-2). Anzeigen HG1-HG5 - HDSP-F501 (grünes Leuchten). Wenn keine visuelle Kontrolle des gewählten Codes erforderlich ist, können die Anzeigen HG1 - HG4, die Transistoren VT1-VT4 und die Widerstände R3-R18 ausgeschlossen werden, dies hat keinen Einfluss auf den Betrieb des Geräts.

Der Schaltkreis zum Einschalten des Magneten zum Zurückziehen des Riegels (Ventils) des Schlosses ist in Abb. 3 dargestellt. 1. Wenn Kontakt 3 des XP0-Steckers protokolliert wird. 1 wird die Sendediode des Optokopplers U1 eingeschaltet und der darin eingebaute Fototransistor öffnet. In diesem Fall öffnet der Transistor VT24 und die Spannung von 1 V von Pin 2 des XP1-Steckers geht an Pin 1 des XP1-Steckers und dann an den Magneten, wodurch der Riegel des Schlosses hineingezogen wird. Widerstände – alle im Diagramm angegebenen Nennwerte und Verlustleistungen, Kondensator C50 – Oxid K35-XNUMX oder ein importiertes Analogon. Im Allgemeinen wird der Schaltungsaufbau dieses Knotens durch die spezifischen Parameter der an den Schlüssel angeschlossenen Aktoren bestimmt.

Reis. 3. Schema zum Einschalten des Elektromagneten zum Zurückziehen des Riegels (Ventils) des Schlosses

Das beschriebene Gerät erfordert keine Anpassung. Wenn gebrauchsfähige Teile verwendet werden und keine Installationsfehler vorliegen, beginnt der Betrieb sofort nach dem Anlegen der Versorgungsspannung. Um den Schutzgrad zu erhöhen (Bittiefe des Referenzcodes erhöhen), können Sie die Software modifizieren. In diesem Fall werden nur die vier niedrigstwertigen (oder die gleiche Anzahl höchstwertiger) Ziffern des eingegebenen Codes auf dem Display angezeigt.

Autor: S. Shishkin

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