Устройство ввода с пластиковой карты на микроконтроллере АТ89С2051А3

 Перечень чертежей:

1. Чертеж принципиальной схемы устройства ввода данных и паролей с пластиковой карты формата А2
2. Структурная схема устройства сортировки пропусков и смарт-карт на микроконтроллере АТ89С2051А3
3. Функциональная схема устройства ввода А3

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 33 листах.

         В пояснительной записке спроектировано устройство ввода данных и паролей с пластиковой картой, предназначенное для организации для обеспечения контроля доступа в помещения, которые находятся под охраной, и предотвращения несанкционированного проникновения в эти помещения.

         Произведен обзор литературы и аналогов разрабатываемого устройства. В качестве аналога принята система контроля и управления доступом. В основе работы систем контроля и управления доступом заложен принцип сравнения тех или иных идентификационных признаков, которые принадлежат конкретному физическому лицу или объекту с данными, заложенными в систему.

Каждому из сотрудников (посетителей) выдается карта доступа или брелок, который содержит только ему присущий индивидуальный код, присваиваемый при выдаче карты доступа в бюро пропусков. В качестве кода используются биометрические данные человека (отпечатки пальцев, геометрия кисти руки, голос, данные о радужной оболочке глаза и т.д.).

При проходе на охраняемую территорию или в охраняемое помещение выполняется считывание данных с носителя кода через специальные считывающие устройства. Информация о посетителе поступает в систему, где проводится анализ и подается сигнал, адекватно реагирующий на сложившуюся ситуацию.

         Выполнена разработка технического задания и структурной схемы устройства.

         Произведена разработка функциональной схемы и алгоритма устройства.

Программа электронного замка имеет главный цикл. В основном цикле осуществляется опрос панельки, и если там обнаруживается ключ, то производится считывание его кода. Затем выполняется проверка этого кода, и если он совпадает с кодом мастер-ключа или любого другого ключа (ключа пользователя), занесенного в память, то производится открывание замка. Также выполняется проверка состояния кнопки открывания двери, и в случае ее нажатия замок тоже открывается.

Для обработки событий, которые связаны с программированием, предусмотрены две подпрограммы: PROGT и PROGS. Первая вызывается при считывании кода ключа в режиме программирования, вторая – при нажатии кнопки программирования (NUMBER). Процесс программирования условно разделен на 3 фазы. При нажатии кнопки NUMBER выполняется вход в программирование, т.е. переход к фазе 1. При этом на индикатор выводится буква «P». Выполняется проверка считываемых после этого кодов ключей на совпадение с кодом мастер-ключа, так как только он дает возможность продолжить программирование. В случае совпадения выполняется переход к фазе 2. На индикатор выводится номер текущего ключа, который кнопка NUMBER может изменять. При регистрации повторного касания ключа происходит переход к фазе 3. Еще одно касание ключа приведет к запоминанию его кода и к возврату к фазе 2. Нажатием кнопки NUMBER тоже можно вернуться к фазе 2, но без изменения содержимого памяти. Действие в режиме программирования вызывает перезагрузку таймера возврата, имеющий интервал 5 секунд и производится проверка в основном цикле. В случае обнаружения обнуления этого таймера выполняется выход из режима программирования.

Блок управления электрической функциональной схемы БНТУ11301112.020 устройства представляет собой микроконтроллер (АТ89С2051), который осуществляет анализ данных и в соответствии с алгоритмом работы выдает соответствующие сообщения с помощью светодиодной индикации.

Блок питания осуществляет питание основных блоков системы. Блок питания представляет собой разъём, от которого напряжение питания (12 В по техническому заданию) поступает на стабилизатор напряжения, на выходе которого получается стабилизированное напряжение 5 В, необходимое для питания всех элементов системы.

         Сделана разработка принципиальной схемы.

Основой конструкции является микроконтроллер типа AT89C2051 фирмы Atmel. К портам P1.0-Р1.2 подключены светодиоды индикации «Программирование», «Работа», «Совпадение карточек». К портам P1.7 подключен зуммер. Хранение серийных данных о карточках осуществляется в микросхеме EEPROM типа 24C02, подключенной к портам P3.4 (SDA) и P3.5 (SCL). Подключение внешней панельки к порту P3.3 выполняется через разъем XP2 и элементы защиты. Подтягивающий резистор выбран согласно спецификации однопроводной шины. Кнопка открывания двери подключена к порту P3.2 через разъем XP1 и такие же элементы защиты. Считыватель подключается через разъём ХТ1. Электромагнит, подключенный через терминал, является исполнительным устройством замка. Электромагнитом управляет ключ, в качестве которого применяется мощный МОП-транзистор типа IRF540. Диод обеспечивает защиту от выбросов самоиндукции. Ключом управляет транзистор, который инвертирует сигнал, поступающий с порта P3.0 и обеспечивает управляющие уровни 0/12В на затворе. Инверсия нужна для того, чтобы исполнительное устройство не срабатывало во время сброса микроконтроллера, когда на порту присутствует уровень логической единицы. 12-вольтовые управляющие уровни дали возможность применить обычный МОП-транзистор на замену более дефицитного низко порогового. Для индикации открытия замка применяется светодиод, управляемый тем же портом, что и электромагнит, но через транзисторный ключ. Подключение светодиода производится через тот же разъем, что и внешняя панелька. Поскольку устройство работает круглосуточно без обслуживания, для повышения надежности предусмотрен супервизор типа МСР 103. На порту P3.1 микроконтроллер формирует периодические импульсы.

Устройство спроектировано в корпусе размером 150х100х60 мм. Большинство элементов смонтировано на печатной плате. Для подключения исполнительного устройства на плате предусмотрены терминалы, все остальные внешние цепи подсоединяются через малогабаритные разъемы с шагом контактов 2,54 мм. Разъемы размещены на печатной плате и недоступны снаружи корпуса. Выход проводов из корпуса через устроено через резиновые уплотнители. На боковой панели корпуса размещены светодиоды индикации «Программирование», «Работа», «Совпадение карточек».

Произведен выбор следующих элементов:

• Микроконтроллер АТ89С2051
• Внешний стабилизатора напряжения КР142ЕН5А
• УГО и цоколевка МСР103 супервизора
• Считыватель бесконтактный пластиковых карточек "С2000-Proxy"
• Транзисторы: КП505А (VT1), IRF540 (VT3)
• Выпрямительный диод 1N4148
• Стабилитрон BZV55-B5V6
• Резисторы 200 Ом, 125 Ом, 1,5 кОм

Выполнено технико-экономическое обоснование.

Определены параметры:

         Рассмотрена охрана труда и экологическая безопасность.

         В данной работе выполнена разработка конструкции устройства сортировки пропусков на микроконтроллере АТ89С2051.

Спецификация – 2 листа

В программе: AutoCad