Prezentare: Proiectul reprezintă un sistem de securitate pentru controlul accesului, care validează identitatea utilizatorilor pe baza tag-urilor sau cardurilor RFID. La scanarea unui card autorizat, sistemul acționează un mecanism de blocare (simulat printr-un servomotor), afișează un mesaj personalizat de bun venit pe un ecran LCD cu interfață și emite un semnal sonor de confirmare.

Scopul proiectului: Scopul principal este crearea unei yale electronice inteligente care să permită gestionarea utilizatorilor (adăugare/ștergere) direct din interfața fizică a dispozitivului. Acest lucru se va realiza printr-un “Master Card” care accesează un mod de configurare, salvând noile ID-uri în memoria non-volatilă (EEPROM) a microcontroller-ului.

Ideea de la care am pornit: Ideea a pornit de la sistemele clasice de control acces din clădirile de birouri sau hoteluri. Am dorit să dezvolt o versiune interactivă a acestora, care să ofere nu doar siguranță, ci și un feedback vizual personalizat și auditiv pentru utilizator.

Utilitate: Pentru mine, este o oportunitate excelentă de a integra simultan mai multe protocoale de comunicație (SPI) și funcții hardware avansate (Timere, PWM, Întreruperi și EEPROM) pe un singur microcontroller. Pentru alții, un astfel de sistem poate fi scalat și integrat în viața reală pentru a securiza dulapuri, cutii de valori sau chiar ușa unei camere.

Arhitectura sistemului este centrată în jurul unui microcontroller ATmega328P și este împărțită în trei blocuri logice principale: Input, Procesare și Output.

• Blocul de Procesare (Unitatea Centrală): Microcontroller-ul gestionează mașina de stări (State Machine) a întregului sistem. Acesta stochează în memoria internă EEPROM baza de date cu UID-urile cardurilor valide. Procesorul interoghează constant intrările, iar în funcție de datele primite, schimbă starea sistemului (ex. din “Așteptare” în “Acces Permis” sau “Mod Administrator”) și comandă perifericele de ieșire.
• Blocul de Input (Intrări):
  • Modulul RFID RC522: Citește tag-urile și comunică cu unitatea centrală prin protocolul SPI.
  • Buton tactil (Exit Button): Permite deschiderea manuală a ușii din interior. Este conectat la un pin setat să declanșeze o întrerupere externă hardware, asigurând un răspuns imediat al sistemului.
• Blocul de Output (Ieșiri):
  • Display LCD Afișează mesaje de status și saluturi personalizate.
  • Servomotor SG90: Reprezintă acționarea fizică (zăvorul). Este controlat prin generarea unui semnal PWM.
  • Buzzer pasiv: Oferă feedback auditiv (bip scurt pentru succes, bip lung pentru eroare), controlat tot prin semnale PWM cu frecvențe variabile.

Sistemul este montat pe breadboard în jurul unei plăci ATmega. Toate componentele sunt conectate și sistemul răspunde corect la scanarea cardurilor.

• RC522: alimentat la 3.3 V (foarte important — modulul se arde la 5 V!). Comunică cu ATmega prin SPI, deci folosește pinii D10-D13 (sunt pinii dedicați pentru SPI pe Arduino Uno). Pinul RST este pus pe D7.
• LCD
• Servomotor SG90: semnalul pe D9, un pin care poate genera semnal PWM (necesar pentru a controla unghiul motorului).
• Buzzer pasiv: conectat la D3, tot un pin PWM, ca să poată genera sunete de frecvențe diferite.
• LED roșu: anodul pe D4 printr-un rezistor de 220 Ω (ca să nu se ardă LED-ul), catodul la GND.
• Buton: un capăt pe D2, celălalt la GND. D2 a fost ales pentru că poate declanșa o întrerupere — adică Arduino reacționează imediat când butonul e apăsat, fără să aștepte să termine ce face în acel moment.

Schema separă cele două surse de alimentare (3.3 V doar pentru RC522, 5 V pentru restul) și cele două magistrale de comunicare (SPI pentru RC522, toate cu masă comună pe breadboard.

Codul este scris în limbajul C, direct cu regiștri (bare-metal), fără framework-ul Arduino. Am folosit Microchip Studio 7 pentru scriere și compilare, iar placa o programez prin debugger-ul mEDBG de pe ATmega328P Xplained Mini, folosind interfața ISP.

Nu am folosit nicio bibliotecă externă. Tot codul este scris de mine, direct pe regiștri, pentru că cerința a fost să lucrez la nivel de regiștri, nu cu funcții gata făcute de tip digitalWrite().

Singurele header-e incluse sunt cele standard din AVR-libc:

• <avr/io.h> — definițiile de regiștri ale ATmega328P
• <avr/interrupt.h> — macro-ul ISR() și sei() / cli()
• <util/delay.h> — întârzieri (_delay_ms, _delay_us)

Driverul pentru LCD (HD44780, pe 4 biți) și driverul pentru cititorul RFID (MFRC522) le-am scris eu de la zero, în loc să folosesc biblioteci gata făcute de tip LiquidCrystal sau MFRC522.

Noutatea proiectului este că am scris tot codul de la zero, fără biblioteci, și că utilizatorii se pot adăuga direct de pe dispozitiv. Cardul autorizat nu este scris fix în cod: dacă ții butonul apăsat 3 secunde, intri într-un mod de înrolare în care scanezi un card nou, iar UID-ul lui se salvează în EEPROM. Astfel cardul rămâne salvat chiar și după ce oprești curentul.

Fiecare temă de laborator are un rol concret în proiect:

• Lab 1 — Întreruperi externe (INT0): butonul de ieșire este legat pe PD2 ca întrerupere pe front căzător. Așa sistemul reacționează imediat la apăsare, fără să aștepte bucla principală.
• Lab 2 — Timere și PWM hardware: Timer1 generează semnalul de 50 Hz pentru servo (pe OC1A), iar Timer2 generează sunetele buzzer-ului cu frecvență variabilă (pe OC2B). Ambele semnale sunt produse de hardware.
• Lab 3 — SPI: cititorul RFID comunică prin SPI, configurat la nivel de regiștri. LCD-ul este paralel, deci nu folosesc I²C — protocolul serial demonstrat este SPI.
• Lab 4 — USART: îl folosesc pentru debugging — afișează în Serial Monitor versiunea cititorului RFID la pornire și UID-ul fiecărui card scanat.
• Lab 5 — EEPROM: salvez UID-ul cardului master în EEPROM, ca să nu se piardă când opresc placa.

Exemplu — configurarea Timer1 pentru semnalul PWM al servo-ului:

void servoInit(void) {
    DDRB |= (1 << PB1);                                  // OC1A iesire
    TCCR1A = (1 << COM1A1) | (1 << WGM11);               // Fast PWM, TOP=ICR1
    TCCR1B = (1 << WGM13) | (1 << WGM12) | (1 << CS11);  // prescaler 8
    ICR1   = 39999;                                      // perioada 20ms = 50Hz
    OCR1A  = SERVO_CLOSED;                               // pozitia initiala
}

Exemplu — întreruperea pe buton (ISR scurt, doar ridică un flag):

ISR(INT0_vect) {
    exitRequested = 1;
}

La pornire, programul inițializează toate componentele (LCD, USART, întrerupere, timere, SPI, RFID), încarcă UID-ul master din EEPROM și intră în starea de standby (“Sistem Blocat”).

Apoi, în bucla principală, sistemul așteaptă două lucruri:

• Butonul: apăsare scurtă deschide bariera; apăsare lungă (3 secunde) intră în modul de înrolare și salvează un card nou.
• Un card RFID: dacă UID-ul cardului e același cu cel salvat în EEPROM, se acordă accesul; dacă nu, accesul e refuzat.

Reacțiile sistemului:

• Acces aprobat: LCD scrie “Acces Aprobat”, LED-ul se aprinde, buzzer-ul cântă scurt și vesel, servo-ul deschide bariera 3 secunde, apoi se închide.
• Card invalid: LCD scrie “Card Invalid!”, LED-ul clipește, buzzer-ul scoate un sunet lung și grav, bariera rămâne închisă.

^ Funcție ^ Rol ^

Am testat pe rând, nu tot odată:

• SPI / RFID: întâi am verificat în Serial Monitor că apare versiunea cititorului (la modulul meu apare 0x82), ca să fiu sigur că SPI-ul merge. Apoi am verificat că apare UID-ul când scanez un card.
• INT0: am verificat că bariera se deschide la apăsarea butonului.
• Servo: am verificat vizual cele două poziții.
• Buzzer: am verificat că sună diferit la succes față de eroare.
• EEPROM: am înrolat un card, am oprit curentul, am repornit, iar cardul tot funcționa — deci datele s-au păstrat.

• Servo: am ajustat valorile poziției până când bariera a ajuns exact unde voiam (jos = blocat, sus = deschis). La început aveam un servo de 360° care nu poate ține o poziție fixă, așa că l-am înlocuit cu unul standard.
• RFID: cardul trebuie pus lipit de antenă, altfel nu citește.
• LCD: contrastul se reglează dintr-un potențiometru până se vede textul.

• Întrerupere scurtă: în ISR doar setez un flag, restul muncii o fac în bucla principală.
• PWM hardware: semnalele pentru servo și buzzer sunt generate de timere, nu de procesor.
• Debounce buton: la început butonul declanșa de două ori din cauza contactului mecanic. Am rezolvat dezactivând întreruperea pe durata acțiunii și ștergând flag-ul de întrerupere (EIFR) înainte de a o reactiva.

https://github.com/raresdadulescu003-code/SmartAccessSystem-PM/tree/main