На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Электронный кодовый замок

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 13.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 5. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


БАЛТИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ВОЕНМЕХ"
им.  Д. Ф.  УСТИНОВА 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ  
 

по учебной  дисциплине ________”Микропроцессорные средства”______________________ 

на тему ______________________”Электронный кодовый замок”_____________________________
 
 
 
 
 
 
студента  _____Мухрина Артёма Альбертовича_______________________________________
Фамилия ,               Имя ,            Отчество        студента
 
группы  __И372____
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2011  г.
 
 

РЕФЕРАТ
 
           Пояснительная записка состоит из 34 страниц, содержит 10 таблиц и 17 рисунков. Использовано 7 источников.
     Ключевые  слова: кодовый замок, микроконтроллер, клавиатура, датчик, светодиод, функциональная схема, программа.
     Цель: спроектировать кодовый замок на основе микроконтроллера с архитектурой MCS-51, разработать функциональную схему устройства, написать программу для микроконтроллера.
     Результат проектирования: был спроектирован кодовый замок, обладающий возможностью звуковой сигнализации о попытке подбора кода.
 
 

СОДЕРЖАНИЕ
 

ВВЕДЕНИЕ

 
 
      Кодовые замки являются эффективным средством  предотвращения доступа посторонних  лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа. Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным.
        В данном курсовом проекте осуществляется разработка электронного кодового замка для наружной двери загородного дома с использованием микроконтроллера. Одним и требований является осуществление сигнализации при попытке подбора кода.
 

      1 Анализ задачи

 
      В данном разделе осуществляется анализ задачи разработки электронного кодового замка для наружной двери коттеджа или загородного дома с использованием микроконтроллера. Основной целью анализа является выработка требований для системы.
      Рассмотрим  специфику данной задачи. Кодовый замок должен обеспечивать управление исполнительным устройством электромеханического замка, то есть должен управлять подачей напряжения, обеспечивающего отпирание двери. Предполагается, что замок открывается наличием напряжения на исполнительном устройстве и закрывается его отсутствием. Поэтому в системе должен присутствовать датчик открытия двери, чтобы можно было определить, когда дверь открыта и подача питания уже не требуется.
      Для ввода кода используется двенадцати кнопочная клавиатура. Стандартный вариант, который применяется для кодовых замков в загородных коттеджах и многоквартирных жилых домах [3].
        Когда пользователь вводит верный код, он должен быть извещён о том, что замок открыт, и дверь можно открывать,  то есть должна присутствовать индикация факта открытия замка.
      При последовательных попытках подбора  кода замка жителям дома будет  полезно узнать об этом, будь то злоумышленник, пытающийся проникнуть в помещение  или жилец, который забыл или не в состоянии набрать верный код. Таким образом, система должна сигнализировать о попытке подбора кода после определённого числа неудачных попыток.
      Кодовый замок представляет собой систему, отказ или сбои в работе которой  могут привести к возникновению  серьёзных трудностей и неудобств  у владельца охраняемого помещения, поэтому система должна быть надёжной и обеспечивать стабильную работу.
      Учитывая  то, что замок устанавливается  на наружной двери дома, он должен быть способен функционировать в широком  диапазоне температур.
 

   2 Разработка структурной схемы

 
   Исходя из требований, предъявленных к устройству в предыдущем разделе, электронный кодовый замок должен включать в себя следующие элементы:
 
    микроконтроллер;
    клавиатура;
    исполнительный элемент электромеханического замка;
    устройство сигнализации об открытии двери;
    устройство сигнализации о попытке подбора кода;
    датчик открытия двери.
 
    Взаимодействие  элементов изображено на структурной схеме устройства (Рисунок 2.1).

    Рисунок 2.1 - Структурная схема устройства
 
 
 
 
 
      3 Выбор и обоснование элементной базы

      3.1 Исполнительный элемент электромеханического замка

 
      В настоящее время на рынке представлено большое количество различных электрозамков. Электрозамки управляются дистанционно, путем подачи напряжения, и могут быть использованы совместно с аудио и видеодомофонами любых типов, кодовыми панелями, считывателями магнитных карт и электронных ключей и т.п. Электрозамки могут применяться для построения "шлюзовых" систем из двух и более дверей, а также в любых других случаях, когда необходимо дистанционно открывать дверь.
      Различают два основных класса электрозамков: электромагнитные и электромеханические. Электромагнитные замки - это электромагнит  в чистом виде: при подаче на него напряжения ответная механическая планка притягивается. Если нет напряжения, то нет и удержания.
      За  счет отсутствия механически перемещающихся деталей и простоты конструкции  электромагнитные замки имеют самую  высокую надежность. Усилие отрыва для электромагнитных замков исчисляется  несколькими сотнями килограмм.
К недостаткам электромагнитных замков можно отнести то, что они открываются при отсутствии напряжения.
      Часто электромагнитные замки используются в составе многоквартирных аудиодомофонных  систем. В этом случае, он открывается  кодом с вызывной панели или с  трубки из квартиры, либо просто кнопкой внутри подъезда перед выходом.
      В отличие от электромагнитных, электомеханические замки работают не непрерывно, а  в импульсном режиме, то есть напряжение на замок подается кратковременно при  его открытии, а все остальное  время замок обесточен. При отсутствии напряжения открыть электромеханические замки изнутри можно расположенной на них механической кнопкой, а снаружи - ключом, который входит в комплект поставки. Конструктивно электромеханические замки бывают накладные и врезные.
Для питания  электромеханических замков не обязательно  использовать стабилизированное напряжение, но необходимо обратить внимание, чтобы  источник питания был рассчитан  на достаточно большие токи, необходимые  для открытия электромеханических  замков.
      Для запирания двери коттеджа наиболее целесообразно использовать электромеханический замок, предназаначенный для наружных дверей помещений. Рассмотрим электромеханический замок “ПОЛИС” отечественной фирмы “Оника”. Внешний вид замка показан на рисунке 3.1.1, его технические характеристики [2] – в таблице 3.1.1.

    Рисунок 3.1.1 – Внешний вид замка “ПОЛИС”
 
Таблица 3.1.1Технические характеристики замка “ПОЛИС”
 
Напряжение  питания 12 В
Ток потребления 0.5 А
Диаметр засовов 18 мм
Ход засовов 17 мм
Габаритные размеры корпуса 140x92x30 мм
Масса 1.4 кг
Рабочий диапазон температур -40...+60 град С
 
      Для открытия замка необходимо подать на него напряжение 12В, при этом потребление  тока составит 0,5А. При отключении напряжения замок закрывается под действием пружины. Микроконтроллер, непосредственно, не способен производить коммутацию цепей с большими напряжениями и токами. Кроме того, необходимо обеспечить гальваническую развязку выводов микроконтроллера и цепи привода замка. Для этих целей можно использовать оптопару с выходным каскадом на фототранзисторе, которая будет коммутировать напряжение в цепи базы npn транзистора. При подаче напряжения транзистор откроется и замкнёт цепь питания замка. По своим характеристикам нам подойдёт оптопара импортного производства 4N25 PDIP6. Её характеристики приведены в таблице 3.1.2[1].

Таблица 3.1.2 – Технические характеристики оптопары 4N25 PDIP6.

 
Количество  каналов 1
Постоянное  прямое входное напряжение Uв 1.2
при входном  токе Iвх.,мА 10
Максимальный  входной ток Iвх.макс.,мА 25
Максимальный  выходной ток Iвых.макс.,мА 100
Максимальное  выходное коммутируемое напр 400
Сопротивление изоляции между входной и в 100
Максимальное  напряжение изоляции,В 2500
Рабочая температура, С -45...85
 
      3.2 Клавиатура
 
      Клавиатура  является важной частью кодового замка, и должна быть устойчива к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и действиям злоумышленников, особенно если замок устанавливается на наружной двери дома. В данном устройстве используется клавиатура AK-207 фирмы Accord, выполненная из металла и имеющая защиту от влаги. Внешний вид клавиатуры представлен на рисунке  3.2.1, технические характеристики клавиатуры – в таблице 3.2.1 [3]. В таблице 3.2.2 приводится назначение контактов клавиатуры [3].
 
Таблица 3.2.1 - Технические характеристики клавиатуры AK-207
Контакты 20мA, 24В
Сопротивление контактов 200 Ом макс.
Ресурс нажатий на каждую кнопку 1000000
Рабочая температура, С от -20 до +60
Температура хранения, С от  -40 до +65
 
 

 
Рисунок 3.2.1 – внешний вид клавиатуры AK-207

Таблица 3.2.2 - Назначение выводов клавиатуры

Номер вывода Назначение
1 Колонка  2
2 Ряд  1
3 Колонка  1
4 Ряд  4
5 Колонка  3
6 Ряд  3
7 Ряд  2
 
 
 
 
 
 
 
     3.3 Устройство сигнализации открытия двери
 
 
      Для извещения пользователя о том, что дверь открыта, будет использоваться световая сигнализация. Для этого подойдёт светодиод зелёного цвета АЛ336В. Его технические характеристики представлены в таблице 3.3.1 [1].

Таблица 3.3.1 – Характеристики светодиода АЛ336В

 
Материал GaP
Цвет  свечения зеленый
Длина волны,нм 563
Минимальная сила света Iv мин.,мКд 20
при токе Iпр.,мА 10
Видимый телесный угол,град 5
Форма линзы круглая
Максимальное  прямое напряжение ,В 2.8
Максимальное  обратное напряжение ,В 2
Максимальный  импульсный прямой ток,мА 60
Рабочая температура ,С -60...70
 
 
      3.4 Устройство сигнализации о попытке подбора кода
 
      При попытке подбора кода замка для  уведомления об этом жильцов дома целесообразно использовать звуковой сигнал. Для этого можно использовать излучатель звука со встроенным генератором рабочей частоты. Такое устройство не требует подачи на вход высокочастотного сигнала для его работы. Достаточно просто обеспечить напряжение питания. Пьезоэлектрический излучатель звука SMA-21-P10 фирмы Sonitron обладает подходящими характеристиками [1] (таблица 3.4.1). Внешний вид устройства показан на рисунке 3.4.1.
      

Рисунок 3.4.1 – внешний  вид излучателя звука SMA-21-P10

Таблица 3.4.1 –  Характеристики излучателя звука SMA-21-P10

 
Тип пьезоэлектрический
Встроенный  генератор есть
Частота,Гц 3300
Номинальное рабочее напряжение,В 1.5-24
Максимальный  ток ,мА 3.8
Интенсивность звука,дБ 85
Толщина корпуса h,мм 9
Диаметр(ширина) корпуса d,мм 21
Рабочая температура,С -40...85

      3.5 Датчик открытия двери

 
      Для определения момента открытия двери будет использоваться контактный герконовый датчик. Для этой цели нам подходит датчик DC-2541 фирмы Aleph (рисунок 3.5.1). Его технические характеристики приведены в таблице 3.5.1.[1]

Рисунок 3.5.1 – Внешний  вид датчика

Таблица 3.5.1 - Технические  характеристики датчика.

 
Габаритные  размеры, мм. Геркон: 61х18х15
Зазор мм. 22
Коммутируемое напряжение 28 В, 0,5 А, 3 Вт
Примечание Для деревянных и металлических дверей
 
      3.6 Микроконтроллер
 
      Основными требованиями, предъявляемыми к микроконтроллеру в этом проекте, являются:
    наличие параллельных портов ввода-вывода в количестве, достаточном для подключения всех устройств, входящих в структурную схему системы;
    достаточно высокая надёжность и стабильность работы;
    возможность работы в расширенном температурном диапазоне.
       Для выполнения поставленной задачи подходят микроконтроллеры с архитектурой MCS-51, поскольку они доступны, относительно просты, и их возможностей вполне достаточно для обеспечения функционирования данного устройства.
       Первым  двум требованиям удовлетворяют  все производимые на данный момент микроконтроллеры с архитектурой MCS-51. Большинство моделей имеют модификации, рассчитанные на расширенный температурный диапазон. Исходя из этого, выбор производился из наиболее дешёвых изделий известных фирм, чтобы минимизировать стоимость системы. В итоге, был выбран микроконтроллер AT89S51 фирмы Atmel.
       Корпорация Atmel (США), являясь на сегодняшний  день одним из признанных мировых лидеров в производстве изделий современной микроэлектроники, хорошо известна на российском рынке электронных компонентов. Основанная в 1984 году, фирма Atmel определила сферы приложений для своей продукции как телекоммуникации и сети, вычислительную технику и компьютеры, встраиваемые системы контроля и управления, бытовую технику и автомобилестроение.
       Atmel выпускает широкий спектр микроконтроллеров,  основанных на архитектуре MCS-51. Данная линейка микроконтроллеров включает изделия в корпусах стандартных типоразмеров с поддержкой функции внутрисистемного программирования, а также, производные разновидности микроконтроллеров (ROMLESS, ROM, OTP и FLASH) в малогабаритных корпусах с 20-ю выводами. Некоторые из устройств, также, имеют поддержку высокоскоростного (х2) режима работы ядра, который, по- требованию, удваивает внутреннюю тактовую частоту для CPU и периферийных устройств.
       AT89S51 – экономичный высокопроизводительный КМОП 8-разрядный микроконтроллер с 4 кБ внутрисхемно программируемой флэш-памятью. Устройство производится с использованием технологии Atmel энергонезависимой памяти большой емкости и совместимо по системе команд и расположению выводов со стандартным микроконтроллером 80C51. Встроенная флэш-память может быть запрограммирована внутрисхемно или с помощью обычного программатора энергонезависимой памяти. За счет комбинации 8-разрядного ЦПУ с внутрисхемно программируемой флэш-памятью на одном кристалле AT89S51 от Atmel является мощным микроконтроллером, обеспечивающим высокую гибкость и рентабельность решений для многих задач встроенного управления.
       AT89S51 (рисунок 3.6.1) имеет следующие стандартные характеристики: 4 кБ флэш-памяти, 128 байт ОЗУ, 32 линии ввода-вывода, сторожевой таймер, два указателя данных, два 16-разрядных таймера-счетчика, 5-векторная 2-уровневая система прерываний, полнодуплексный последовательный порт, встроенный генератор и схема тактирования. Кроме того, AT89S51 разработан со статической логикой для работы на частоте вплоть до 0 Гц и поддерживает два программно настраиваемых режима снижения энергопотребления [4]:
    В режиме холостого хода (Idle) останавливается  ЦПУ, но ОЗУ, таймеры-счетчики, последовательный порт и система прерываний продолжают функционировать. В экономичном  режиме (Power-down) сохраняется информация в ОЗУ, но остановлен генератор, выключены все остальные функциональные блоки до внешнего запроса на прерывание или аппаратного сброса.
 
 
 
 
 
 
    Отличительные особенности микроконтроллерa AT89S51:
- совместимость с серией MCS-51;
- 4 кБ флэш-памяти с внутрисхемным программированием (ISP) 
    Износостойкость: 1000 циклов записи/стирания;

- рабочий диапазон питания 4.0…5.5В;
- потребление тока 30мА;
- полностью статическое функционирование : 0 …33 МГц;
- три уровня защиты памяти программ;
- внутреннее ОЗУ размером 128 x 8;
- 32 программируемые линии ввода-вывода;
- два 16-разрядных таймера-счетчика;
- шесть источников прерываний;
- полнодуплексный канал последовательной связи на УАПП;
- режимы снижения потребления: холостой ход и экономичный;
- восстановление прерываний при выходе из экономичного режима;
- сторожевой таймер;
- двойной указатель данных;
- флаг выключения питания;
- быстрое время программирования;
- гибкое внутрисхемное программирование (побайтный или постраничный режимы) [5].
Структурная схема микроконтроллера [4] представлена на рисунке 3.6.2.

Рисунок 3.6.1 - Внешний вид и расположение выводов AT89S51

 
 
      Назначение основных выводов микросхемы:
      - VCC – напряжение питания;
      - GND – земля;
    - VDD – напряжение питания, подводимое только к ядру и встроенной памяти программ;
    - P0,P1,P2,P3 – двунаправленные порты ввода-вывода;
      - EA – доступ к внешней памяти;
      - RxD – выход приёмника UART;
      - TxD – выход передатчика UART;
      - PSEN – переключатель разрешения внешней памяти;
    - ALE – разрешение защёлкивания старшей части адреса при доступе к внешней памяти
    - XTAL1, XTAL2 – выводы для подсоединения внешнего кварцевого резонатора;
      - RESET – вход сброса[5].
      

Рисунок 3.6.2 – структурная схема микроконтроллера AT89S51

 
      Микроконтроллер выпускается в нескольких вариантах [5] (таблица 3.6.1).
 
 
 
 
 
 
 
Таблица 3.6.1 – варианты исполнения микроконтроллера
Частота, МГц Напряжение  питания, В Код для заказа Корпус Температурный диапазон
24 4.0…5.5 AT89S51-24AC 44A Коммерческий 
(0…+70°С)
AT89S51-24JC 44J
AT89S51-24PC 40P6
24 4.5…5.5 AT89S51-24AI 44A Коммерческий 
(-40…+85°С)
AT89S51-24JI 44J
AT89S51-24PI 40P6
33 4.5…5.5 AT89S51-33AC 44A Коммерческий 
(0…+70°С)
AT89S51-33JC 44J
AT89S51-33PC 40P6
 
 
      Для выполнения поставленной задачи, как  было сказано выше, нам нужен микроконтроллер, рассчитанный на коммерческий диапазон температур
(-40…+85°С). Тип корпуса в данном случае роли не играет, так как в корпусе кодового замка входной двери дома достаточно места для расположения любого из них.
 
3.7 Стабилизатор напряжения
 
      Для питания микроконтроллера элементов необходим стабилизированный источник питания напряжением +5В, причем максимальный ток нагрузки не должен быть меньше суммарного потребления тока всеми элементами цепи, которое составляет 30+10+10+3,8=53,8мА. В качестве стабилизатора лучше всего использовать микросхему КР1157ЕН5А. Она обеспечивает достаточную стабильность выходного напряжения и осуществляет фильтрацию помех, амплитуда которых может достигать 1В. При установке ее на дополнительный радиатор максимальный ток нагрузки составляет около 0.1А. Помимо этого микросхема имеет защиту от короткого замыкания.
 
Серия КР1157ЕН5А - трехвыводные стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением в диапазоне от 5В до 27 В, могут найти применение в широком спектре радиоэлектронных устройств. Диапазон напряжений, перекрываемых данной серией стабилизаторов, позволяет использовать их в качестве источников питания, логических систем, измерительной техники, устройств высококачественного воспроизведения и других радиоэлектронных устройств. Несмотря на то, что основное назначение этих приборов - источники фиксированного напряжения, они могут быть использованы и как источники с регулированием напряжения и тока путем добавления в схемы их применения внешних компонентов. Внешние компоненты могут быть использованы для ускорения переходных процессов. Входной конденсатор необходим только в том случае, если регулятор находится на расстоянии более 5 см от фильтрующего конденсатора источника питания. Внешний вид и типовая схема включения приведены на рисунках 3.7.1 и 3.7.2 соответственно. Технические характеристики представлены в таблице 3.7.1.[1]
Основные особенности:
- Встроенная  защита от перегрева;
- Встроенный ограничитель тока КЗ;
- Коррекция зоны безопасной работы выходного транзистора;
- Диапазон температур хранения -55 ... +150С;
- Рабочий диапазон температур кристалла -45 ... +100С.

    Рисунок 3.7.1 – Внешний вид и расположение выводов стабилизатора КР1157ЕН5А
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.