Proiectul implementeaza o incuietoare simpla cu alarma si cateva feature-uri suplimentare.
Folosind un keypad, un client poate introduce o parola (stocata in ROM, adica flash-uita deja in memoria arduino-ului, care poate fi configurata la achizitia incuietorii). In cazul in care parola introdusa este corecta, vom actiona un servomotor care deblocheaza incuietoarea. In caz contrar un buzzer va incepe sa atentioneze o incercare nereusita si cante un sunet ascutit timp de cateva secunde.
Pentru a introduce un nivel suplimentar de securitate, vom permite deblocarea alarmei doar daca parola a fost introdusa de o persoana (pentru a combate incercarile de deblocare ale unui robot, sau pur si simplu ca un failsafe suplimentar). Acest lucru il vom face cu un senzor de temperatura. Clientul va trebui sa introduca parola in timp ce se aseza in fata senzorului (montat in alarma); iar senzorul va permite deschiderea doar daca va detecta caldura.
Deoarece senzorul de temperatura este inconsistent si nu da rezultate exact de multe ori, am introdus si un feature in care putem da toggle la verificarea temperaturii dupa ce introducem parola. Daca apasam tasta 'A' de pe keypad, feature-ul sa va dezactiva daca era activat (sau va fi activat daca era dezactivat inainte).
Am introdus si 2 mecanisme de timeout in incuietoare:
Terminarea timerelor duce la resetarea mecanismului si pornirea alarmei.
Aceasta alarma ar putea fi folosita la o intrare de bloc / intrare intr-un institutie cu usurinta deoarece este foarte usor de produs la un cost redus.
Schema electrica:
Am folosit Arduino IDE (TODO Link) pentru a scrie programul. Bibliotecile folosite sunt:
Programul foloseste 4 obiecte principale initializate global:
Printre celelalte variable globale ale systemului, avem si parola pe care o introduce user-ul si parola corecta cu care este ea verificata. Practic parola de referinta pe care utilizatorul tebuie sa o introduca sa afla in ROM-ul sistemului. (read-only din punctul de vedere al utilizatorului)
Functii implementare:
Initializeaza ecranul cu informatiile pe care ar trebui sa le vada user-ul la inceput, adica un prompt pentru a-i spune sa introduca parola
Functia principala de arduino va initializa componentele sistemului: lcd-ul, buzzer-ul (il va opri deoarece el default face zgomot), servo-ul (si va pozitiona bratul la 0 grade), senzorul de temperatura DHT11, timerul 2 folosit pentru feature-uri de timeout (descrise mai jos). Am folosit timer 2 pentru timeout deoarece celelalte 2 timere erau folosite de bibliotecile servo-ului si a DHT-ului. Am ales sa folosesc un prescaler de 1024 si intreruperea TIMER2_COMPA_vect
Reseteaza progresul facut de user in introducerea parolei. Avem cateva variabile in care se tine minte starea parolei introduse de user, iar apeland aceasta functie vom reseta acest progres.
Intreruperea setata pe timer2, tot ce face ea este sa decrementeze un contor. Vom folosi aceasta intrerupere pentru a seta niste timeout-uri pentru anumite operatii. Spre exemplu daca dorim ca o anumita funcite/actiune din aplicatie sa aiba un anumit timeout (si nu vrem sa facem busy waiting) vom seta variabila counter la o valoare specifica timpului pe care vrem sa il dam ca timeout si vom verifica in fiecare iteratie din loop daca valoarea variabilei a ajuns sub 0 (timpul a expirat). Cand se intampla asta vom declansa un alt eveniment si vom trata situatia de timeout. De asemenea avem un mecanism si pentru cazul in care operatia s-a incheiat inainte ca timerul sa ajunga la 0. In acest caz nu vom mai verifica valoarea variabilei si vom continua flow-ul obisnuit al programului.
O functie triviala care verifica pe baza tabelului ASCII daca caracterul primit este o cifra sau nu.
Functia se uita la progresul parolei introduse de user si afiseaza in functie de cate cifre mai are de introdus informatii pe ecran. Daca user-ul mai are de introdus cifre vom afisa ce a introdus pana in momentul respectiv si un prompt pentru a introduce in continuare. Cand am introdus toate cele 4 cifre ale parolei vom afisa parola finala introdusa si vom continua cu validarea acesteia.
Functia va verifica daca parola introdusa de user este aceasi cu cea memorata in ROM (ca variabila globala in cod).
Functia va tine buzzerul pornit timp de cateva secunde si va afisa mesajul primit ca parametru pe ecran.
Servo-ul se va deschide gradual (de la 0 grade la 130 de grade) pentru a permite cutiei sa se deschida in totalitate.
Vom inchide servo-ul gradual (de la 130 la 0 grade). Se apeleaza dupa open_door() si permite cutiei sa se inchida pana la capat.
Functia va deschide usa, va astepta cu ea ridicata un timp (2 secunde setat de mine), iar apoi o va inchide.
Vom sterge orice avem pe ecran in momentul de fata si vom afisa prompt-ul de introducere a parolei.
Functia verifica anumite functionalitati cheie ale incuietorii cum ar fi:
Am vazut cate feature-uri aditionale poate sa aiba o simpla alarma, plecand de la ideea de o alarma simple cu keypad si buzzer am ajuns sa introduc feature-uri precum: senzor de temperatura pentru detectia persoanei care deblocheaza alarma, timout la introducerea parolei, timeout la detectia persoanei, etc.
Totusi, aceste feature-uri vin cu diferite trade-off uri si requirement-uri, spre exemplu:
Proiectul a fost interesant de realizat si a fost un challenge atat la nivel software si la nivel hardware, am invatat skill-uri noi precum lipire pinilor: am lipit singur (si cu ajutorul laborantului) un driver I2C de un LCD
De asemenea codul proiectului poate fi vazut si pe github
Alegerea tema proiect si dat comanda de piese, asigurat ca piesele primite functioneaza
Conturarea proiectului, a workflow-ului alarmei si a requirement-urilor software pentru fiecare componenta in parte
Lipire piese, asamblare hardware, punerea proiectului in cutie si fixarea lui
Implementarea alarmei in software si terminarea proiectului