Выпускная квалификационная работа

По специальности «радиомеханик»

Тема «Дубликатор домофонных ключей»

Выполнил: ученик 11 «А» класса

средней школы № 1

Чернышов М.С.

Учитель: Зиняков В.Н.

Владимир 2012

Содержание

Ведение

1.Выбор и анализ вариантов………

2.Технологическая карта…………….

3.Рассчёт себестоимости……………

4.Заключение

Введение

Домофоны сейчас есть практически везде, по крайней мере там, где дома выше 3-х этажей. Следовательно, ключ от домофона есть у большей части населения. Теряют эти ключи так же часто, как и обычные.

Выбор и анализ вариантов

Приступая к работе, я ознакомился с некоторыми видами дубликаторов домофонных ключей

Есть два варинта, дубликаторов домофонных ключей.

1) Работающий с компьютером через USB-порт - МКА-01U

2) Автономное устройство - Keymaster.

Рассмотрим певый вариант

USB адаптер MKA-01U(далее адаптер)предназначен для переноса настроечной информации (параметры настройки домофонов, контроллеров, коды абонентских ключей и т.д.) из установленных на различных объектах средств ограничения доступа (СОД) в персональный компьютер(ПК), ведения базы данных такой информации и, в случае необходимости, быстрого восстановления работоспособности СОД путем переноса сохраненной информации в соответствующее устройство. В качестве носителей информации могут выступать микросхемы EEPROM, установленные в устройствах СОД или ключи Dallas iButtontm DS1996(L).

Функциональные возможности USB адаптера MKA-01U

Адаптер подключается к USB-разъему компьютера посредством стандартного кабеля USB A-B. Программа, работающая на ПК, взаимодействует с программой адаптера (микрокодом), используя специально разработанную систему команд. Функциональные возможности адаптера определяются как управляющей программой, работающей на ПК, так и микрокодом, «прошитым» в адаптере.

Адаптер MKA-01U построен на базе микроконтроллера ATMEL AVR ATMega16, обладающего возможностью самопрограммирования. Поэтому при обновлении версии программы микрокод адаптера (в случае необходимости) будет обновлен автоматически. Прилагаемая к адаптеру версия программы является первой тестовой версией, поддерживающей чтение / запись микросхем I2C EEPROM серии 24Сxx и ключей Dallas iButtontm DS1996(L). По мере совершенствования программы в нее будут добавляться модули, позволяющие редактировать настройки устройств СОД непосредственно на ПК, добавлять / убирать / импортировать абонентские ключи, а также программировать ключи (включая создание дубликатов ключей).

Рис.1

На рис.1 представлена схема Адаптер MKA-01U.

+ простая схема

+ немного радиоэлементов

- устройство работает от ПК и тем самым является не портативным.

Краткое описание конструкции.

Минимальная конфигурация предполагает, что устройством можно будет пользоваться без основного ЖКИ-дисплея. Вся информация для пользователя дублируется тремя светодиодами. Работа основного дисплея так же поддерживается – то есть, если его подключить, он будет работать и в минимальной конфигурации. Однако весь функционал полной версии в минимальной конфигурации будет недоступен. Возможно только чтение ключей, определение их типа и запись кода на заготовку. Для управления устройством достаточно лишь одной кнопки S1. Поддерживаются так же функции выхода в спящий режим по тайм-ауту и контроль за напряжением батареи.

Светодиоды можно использовать любых цветов, предлагаемая схема носит лишь рекомендательный характер. Но для удобства изложения, описание сигналов будет приведено в соответствии с этой схемой.

Красный (HL1) – индикатор питания, а так же индикатор разряда батареи. Если к МК подключен детектор, то при снижении напряжения питания индикатор начнет светиться прерывистым светом.

Желтый (HL2) – обозначен как «READ», выдает сигнал о чтении ключа. Загорается и горит постоянно, если в памяти устройства находится ключ, и оно готово к записи. Если индикатор не горит – значит, ключа в памяти нет.

Зеленый (HL3) – обозначен как «WRITE», выдает сигнал о записи заготовки. Загорается на короткое время (около 3-х сек.) по окончании процесса записи. При этом, если индикатор горит нормальным светом – запись произведена успешно, а если мерцающим – ошибка.

Дубликатор данной версии умеет записывать ключи в трёх форматах: Dallas, Метаком и Cyfral. Для этого используется 3-х форматная заготовка ТМ-01. Выбор формата записи производится автоматически и определяется форматом ключа, прочитанного или загруженного в память. Т.е. ключ «Dallas» будет записан в формате Dallas, ключ «Метаком» – как Метаком, «Cyfral» – как Cyfral.

Запись ключей

Ключ «Метаком» может быть записан в формате Dallas в двух вариантах перекодировки: М1 – в прямом виде, и М2 – с переворотом кода. Сразу же после чтения ключа мы видим на дисплее его код в кодировке М1. Если надо перекодировать его в М2, нажмите кнопку S1 два раза (т.е., перейдите в режим записи, а затем – в режим чтения). Вы увидите, что код перевернулся. Для записи, как обычно, нажмите 1 раз кнопку S1 и приложите заготовку. Если еще раз нажать кнопку S1 два раза, не производя запись, код перевернется в исходное положение.

Для ключей «Cyfral» также поддерживаются две перекодировки: С1 – это тот код, который Вы видите на дисплее после считывания ключа и С3 – инвертированный прямой код с переворотом. Остальные перекодировки не поддерживаются.

Чтобы выйти из режима записи без переворота кода, нажмите кнопку S2 или S3.

При использовании перекодировок ключи «Метаком» и «Cyfral» автоматически переводятся в тип Dallas. То есть, допустим, если был прочитан ключ «Метаком», и был выполнен переворот кода, то этому ключу с перевернутым кодом присваивается тип «Dallas». Если его теперь попробовать записать на заготовку ТМ-01, то он и будет записан как Dallas, т.к. это перекодировка М2. При обратном перевороте кода ключ обратно переводится в тип Метаком.

Важное замечание: переворот кода произойдет только в том случае, если был прочитан ключ в формате «Метаком» или «Cyfral». Допустим, если прочитать ключ «Метаком» и скопировать его код на заготовку RW-1990, то он запишется в формате Dallas. Если теперь прочитать записанный ключ, то мы увидим на дисплее тот же самый код, но тип ключа сменится с «Метаком» на «Dallas». И если его попытаться перевернуть двойным нажатием кнопки S1, то ничего не произойдет.

Данная версия копировщика предусматривает только чтение ключей из базы, сохранять прочитанные ключи копировщик не может. Ключи записываются в базу программатором, при программировании микроконтроллера и это является его главным минусом

Дубликатор домофонных ключей

Рис. 2

На Рис.1 представлена плата полной конфигурации, которая содержит подключенные модули для управления питанием (при переходе в спящий режим по тайм-ауту) и детектор снижения уровня напряжения. Так же без каких-либо переделок может использоваться со всеми совместимыми прошивками под это железо.

Работа с устройством.

В полной конфигурации устройства, если подключены кнопки S2, S3 и индикатор, появится доступ ко всем функциям устройства через программное меню. Управление при работе с меню стандартное, при этом кнопке S1 отведена роль «Enter», S2 – «назад», S3 – «вперед». Всего имеется 9 функций:

1. чтение ключа (оно же – просмотр кода, находящегося в оперативной памяти),

2. запись ключа (в этом режиме возможна запись нескольких заготовок подряд),

3. сравнение ключей (прикладываемый ключ сравнивается с имеющимся в памяти),

4. редактирование кода ключа (уже имеющегося в памяти),

5. создание нового ключа (тот же редактор по сути, но создается новый ключ),

6. определение типа заготовки (из числа тех, что устройство может записывать),

7. загрузка кода ключа из EEPROM (всего можно хранить 16 ключей),

8. сохранение ключа в EEPROM (сохранение идет в первую свободную ячейку),

9. удаление ключа из EEPROM.

Управление питанием. В устройстве предусмотрена возможность перехода в спящий режим по тайм-ауту. Если в течение 5 минут не производилось никаких действий: не читались ключи и/или не нажимались кнопки, устройство переходит в спящий режим. При этом гасятся все светодиоды, на выходе А6 устанавливается высокий уровень, запирающий транзистор VT1. При этом снимается питание с индикатора и с детектора пониженного напряжения. В этом состоянии устройство потребляет ток около 8…10 мкА.

Пробуждение устройства можно произвести либо выключением-включением питания – для этого необходимо предусмотреть такой же выключатель, как показано на схеме (чтобы при выключении устройства снимался заряд с конденсаторов С1 – С3). Либо – нажать и удерживать около 2-х секунд любую кнопку до появления на индикаторе заставки и зажигания светодиодов. После этого кнопку можно отпустить, и устройство войдет в нормальный режим. Второй способ предпочтительнее, так как в этом случае, если в оперативной памяти имелся прочитанный ключ, он не пропадает.

Как уже ясно из описания, данная функция является настраиваемой аппаратно: после старта микроконтроллер считывает уровень, присутствующий на линии А6. Если там обнаруживается уровень лог. 0, то считается, что управление питанием заблокировано, и перехода в спящий режим никогда не произойдет. Если же там обнаруживается уровень лог. 1, то функция автоматического управления питанием считается включенной.

МК получает лог. 1 на линии А6 через P-N переход транзистора VT1, поэтому в этом случае функция будет включена.

Для использования детектора разряда батареи, потребовалось подобрать резистор R4 и стабилитрон VD2. При указанных на схеме номиналах детектор срабатывает при падении напряжения ниже 4,7 вольта. Однако, до впаивания в плату, эти детали желательно подобрать на макетке, чтобы выставить нужный конкретно порог срабатывания. Детали детектора необходимо подобрать так, чтобы напряжение, измененное прямо на стабилитроне, составляло около 4,2 вольта (при нормальном питании на входе устройства). То есть, оно должно быть примерно на 0,5 вольта ниже выбранного порога срабатывания детектора.

Детектор пониженного напряжения. Позволяет проконтролировать начало разряда батарей при автономном питании устройства. При срабатывании детектора на его выходе появляется уровень лог. 0. Получив его, МК сигнализирует об этом пользователю: красный светодиод HL1, если он подключен к линии А7, начинает светиться прерывистым светом. А если с устройством в течение нескольких секунд не производится никаких действий, на индикаторе появляется надпись: «Батарея разряжена!». При нажатии любой клавиши (или прикладывании ключа к считывателю в режиме чтения-записи-сравнения) это сообщение убирается, а предыдущее, которое было на индикаторе до него, восстанавливается. Но во время следующей паузы работы с устройством сообщение «Батарея разряжена!» появится снова. И так далее.

Данная функция так же является настраиваемой: при отсутствии в схеме детектора достаточно лишь постоянно подать уровень лог. 1 на вход А2, и МК всегда будет видеть полную батарею. При использовании в устройстве прошивки можно просто соединить выводы 1 и 2 МК между собой. Данная ситуация отслеживается программно, поэтому ложного срабатывания при нажатии на кнопку S1 не произойдет. Однако, для возможности использовать другие, совместимые прошивки, лучше всего сделать это через отдельный резистор, соединенный с + питания.

Кстати, из автономных источников питания наиболее оптимальным оказалась батарея из 4-х «пальчиковых» аккумуляторов. Каждый из них, имея полный заряд, выдает около 1,28 вольта, в дальнейшем уровень напряжения уменьшается до 1,2 вольта. Что в сумме как раз дает нужное напряжение 5,12…4,8 вольта. И никаких дополнительных стабилизаторов!

Некоторые детали, отмеченные на схеме «звездочкой», потребуют подбора под конкретные условия. Во-первых, номинал и мощность резистора R9, ограничивающего ток подсветки индикатора, подбирается индивидуально под каждый индикатор. Например, для моего индикатора требуется резистор сопротивлением около 10 Ом.

Во-вторых, делитель R10-R11 подбираются по оптимальному уровню контраста изображения на индикаторе. Примерные величины этих сопротивлений указаны на схеме. В принципе, можно заменить этот делитель одним переменным резистором.

И, наконец, если будет использоваться детектор разряда батареи, потребуется подобрать резистор R4 и стабилитрон VD2. При указанных на схеме номиналах детектор срабатывает при падении напряжения ниже 4,7 вольта. Однако, до впаивания в плату, эти детали желательно подобрать на макетке, чтобы выставить нужный конкретно Вам порог срабатывания. Детали детектора необходимо подобрать так, чтобы напряжение, измененное прямо на стабилитроне, составляло около 4,2 вольта (при нормальном питании на входе устройства). То есть, оно должно быть примерно на 0,5 вольта ниже выбранного порога срабатывания детектора.

В качестве дисплея может быть использован любой 2-х строчный ЖКИ-индикатор с 16-ю символами в строке, имеющий контроллер HD44780 и русифицированную таблицу символов, либо совместимый с ним. В моей конструкции, например, использовался самый дешевый индикатор, который я смог найти: FDCC1602B-FLYYBW-51LR. На печатной плате полной конфигурации разведены 4 отверстия для крепления индикатора, расстояние между отверстиями – 80 х 31 мм. Специального разъема под индикатор не предусмотрено, поскольку конструкций индикаторов довольно много, и каждый имеет своё расположение контактов. Индикатор соединяется с платой при помощи небольшого жгута или шлейфа, который подпаивается к подписанным контактам на плате