Proiectul este o încuietoare inteligentă pentru ușă. Acesta include funcționlitatea de deschidere prin intermediul unei parole setată la început de către utilizator. De asemenea, pentru ieșirea din cameră, pe aceeași ușă, include funcționalitatea de deschidere fără autentificare, prin simpla apăsare a unui buton.

Scopul proiectului este securizarea zonelor private(încăperi, clădiri, instituții) și limitarea accesului neautorizat.

Proiectul a pornit de la ideea de siguranță și eficientizare a securității. Chiar dacă în prezent există sisteme de securitate cu mult mai avansate, consider că acest proiect este util prin prețul realizării, prin potențialul de dezvoltare și prin simplitatea utilizării de către persoane fără cunoștințe din domeniul IT sau al electronicii.

Schemă bloc

Descrierea componentelor

• Mircrocontroller-ul Arduino Uno gestionează toate celelalte componente.
• Ledul RGB semnalizează cu verde sau roșu starea deschisă/închisă a ușii.
• Buzzer-ul semnalizează sonor introducerea unei parole greșite, deschiderea sau închiderea ușii.
• Servo motoarele execută acțiunea de deschidere/închidere a ușii.
• Senzorul Ultrasonic HC-SR04++ verifică dacă exista persoane care traverseaza usa, atunci cand este deschisa.
• Tastatura matriceală 4×4 ajută la introducerea parolelor.
• LCD 1602 cu Interfață ajută la setarea si vizualizarea parolelor și informațiilor legate de starea ușii.

Listă de componente

• Arduino Uno R3
• Breadboard 830 puncte
• Fire tată-tată, tată-mamă
• Rezistențe 220ohm
• 2 x Micro Servomotor SG90 90º
• Ultrasonic HC-SR04+
• Buzzer
• Pushbutton
• Tastatură matriceală 4×4 cu cunector pin de tip mamă
• LCD 1602 cu Interfață

Schema electrică

Poze proiect hardware

Detali tehnice:

• Mediu de dezvoltare VSCode + PlatformIO
• Cod scris in C++
• Librariile utilizate: keypad, liquidcrystal_i2c, servo, newPing

Structura codului:

Codul este struturat in 3 etape:

• definirea variabilelor, perifericelor si functiilor secundare
• setarea variabilelor globale si a perifericelor
• executia propriu zisa a codului

Etapa 1: Sunt definite variabilele globale(ex: password) care ajuta la gestionarea logicii de securitate a usii, dar si functii ajutatoare playTone(pentru folosirea buzzer-ului), * delayMicroseconds_custom (pentru a se evita functile de delay clasice, functia custom citeste un timer). Sunt implementate si functiile:

• getDistance() - masoara distanta dintre usa si cel mai apropiat obiect. Prin acest proces, aflam daca prin usa trece o persoana in momentul respectiv sau nu, de unde rezulta ca stim daca putem inchide usa in acel moment.
• openDoor() - logica de deschidere a usii. Se actioneaza servomotoarele si buzzer-ul simultan si se verifica permanent distanta folosind getDistance(). Daca nu se afla nimeni in cadrul usii, se actioneaza servomotarele si se inchide usa. In paralel cu acest proces, ledul RGB semnalizeaza cu verde si rosu starile deschisa si inchisa a usii.
• accessDenied() - refuzarea accesului, se afiseaza detallile.

Sunt definite perifericele utilizate: buzzer-ul, butonul, tastatura matriceala 4×4, LCD-I2C, servomotoarele, senzorul HC-SR04. Din cauza faptului ca senzorul HC-SR04 si buzzer-ul folosesc generic acelas timer, a fost nevoie de setarea a 2 timere diferite, cate unul pentru fiecare dispozitiv. Sunt implementate si intreruperile pentru buton, senzorul HC-SR04 si buzzer.

Etapa 2: In functia de setup sunt setate perifericele(ledul RGB, LCD-ul, servomotoarele) si pinii asociati fiecaruia. De asemenea este setata si parola care va ramane fixata pe tot parcursul executiei codului. Logica de setare a parolei a fost gandita prin stari. Consideram starea de start in care utilizatorului i se cere o parola de 6 cifre. Codul nu va executa nimic pana nu sunt intrduse 6 caractere. Dupa introducere, utilizatorului i se va cere sa confirme parola. Daca nu va confirma parola, utilizatorului i se va cere sa introduca o parola noua, adica sa ia procesul de la capat. Atunci cand utilizatorul confirma parola, etapa de setup se incheie. Tot acest proces de setup este semnalizat prin lumina albastra a ledului.

Etapa 3: Este etapa propriu zisa de executie a codului. In acest moment, usa este inchisa si exista 2 modalitati de a o deschide: prin apasarea simpla a butonului sau prin introducerea parolei setate. Ambele metode vor apela functia de deschidere a usii. In schimb, introducerea gresita a parolei nu va deschide usa si va semnalata auditiv si vizual pe LCD.

Proiectul functioneaza conform asteptarilor. Usa se deschide si se inchide corect.

Un proiect foarte interesant care m-a ajutat sa-mi fixez cunostintele dobandite la laborator. De asemenea, am avut ocazia sa lucrez cu mai multe dipozitive periferice de diverse tipuri si care m-au pus in situatii inca neintalnite.

Arhiva proiect: proiect_pm_la.zip

1. Pagina PM de pe OCW: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm
2. Arduino Uno sheet: https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet.pdf
3. Plusivo Wireless Super Starter Kit: https://kits.plusivo.com/