This is an old revision of the document!
Smart Lock
Introducere
Acest proiect implementează o încuietoare inteligentă bazată pe un microcontroller ATmega328P, care permite accesul printr-un cod PIN de 4 cifre definit de utilizator.
Ce face proiectul:
- Permite introducerea unui cod PIN de 4 cifre prin intermediul a 3 butoane de navigare (UP, DOWN, OK)
- Afișează feedback în timp real pe un display LCD 16×2
- Deblochează un mecanism prin intermediul unui servo motor la introducerea PIN-ului corect
- Permite schimbarea PIN-ului printr-un buton dedicat
- Implementează un mecanism de protecție anti-brute-force (lockout după 3 încercări greșite)
Scop: Crearea unui sistem electronic funcțional care combină input digital, afișare, control al unui actuator mecanic și stocare persistentă, simulând logica unei încuietori electronice reale.
Ideea de pornire: Am pornit de la dorința de a realiza un sistem de securitate accesibil pentru spații private, care să poată fi utilizat fără chei fizice și care să ofere posibilitatea de schimbare facilă a codului de acces.
Utilitate:
- Pentru utilizatori: înlocuiește cheile fizice cu un cod ușor de reținut și schimbat
- Pentru mine: integrează multiple concepte din electronică digitală - GPIO, PWM, comunicație I2C, timere, într-un singur proiect coerent
Descriere generală
Sistemul este organizat în jurul microcontrollerului ATmega328P (placă XMINI), care coordonează toate modulele hardware și implementează logica aplicației printr-o mașină de stări.
Module hardware:
- ATmega328P-XMINI: microcontrollerul central care rulează firmware-ul
- LCD 1602 I2C: afișează interfața utilizator (mesaje, cifre PIN, feedback)
- 4 butoane tactile: input pentru navigare PIN și schimbare cod
- LED RGB: indicator vizual al stării sistemului (verde/roșu/albastru)
- Servo SG90: actuator mecanic pentru deblocare/blocare
- Modul MB102: sursă de alimentare separată pentru servo (5V stabil)
- Baterie 9V: sursa primară de energie pentru MB102
Module software:
- Driver I2C (TWI): comunicație cu LCD-ul prin protocolul I2C
- Driver LCD: comenzi de inițializare, scriere caractere, control cursor
- Driver PWM Servo: generare semnal PWM la 50Hz cu Timer1 pentru control poziție
- Driver GPIO + Debounce: citire butoane cu eliminare contact bouncing
- Driver EEPROM: salvare/citire PIN persistent
- Mașină de stări (FSM): logica principală a aplicației
Interacțiune între module: Butoanele generează evenimente care sunt procesate de mașina de stări, care la rândul ei actualizează LCD-ul, controlează servo-ul prin PWM, schimbă culoarea LED-ului RGB și citește/scrie din EEPROM.
Hardware Design
Listă de componente
| Componentă | Cantitate | Rol în proiect |
|---|---|---|
| Placa ATmega328P-XMINI | 1 | Microcontroller principal |
| Display LCD 1602 cu modul I2C | 1 | Afișare interfață utilizator |
| Servo motor SG90 | 1 | Actuator mecanism blocare |
| Modul de alimentare MB102 | 1 | Regulator 5V pentru servo |
| Baterie 9V | 1 | Sursa primară de energie |
| Conector baterie 9V cu mufă DC | 1 | Conectare baterie la MB102 |
| Breadboard 400 puncte | 1 | Prototipare conexiuni |
| Buton tactil 6x6mm | 4 | Input utilizator |
| LED RGB cu catod comun | 1 | Indicator status |
| Rezistor 220Ω | 3 | Limitare curent canale R/G/B LED |
| Condensator electrolitic 470µF / 35V | 1 | Filtrare alimentare servo |
| Fire jumper M-M și M-F | ~20 | Conexiuni între componente |
Software Design
Mediu de dezvoltare
- PlatformIO (extensie pentru VSCode) - build system și upload pe placă
- avr-gcc - compilator pentru AVR
- avrdude - utilitar de programare prin debugger-ul mEDBG integrat în XMINI
- Limbaj: C99 (bare-metal, fără framework Arduino)
Biblioteci 3rd-party folosite
- avr-libc - biblioteca standard AVR (avr/io.h, avr/interrupt.h, avr/eeprom.h, util/delay.h)
- lcd_i2c - driver minimal I2C pentru LCD (modificat și integrat în proiect)
Algoritmi și structuri de date
1. Mașină de stări finite (FSM):
typedef enum { STATE_LOCKED, // Sistemul afișează "Introduceti PIN" STATE_ENTERING_PIN, // Utilizatorul introduce cifră cu cifră STATE_VERIFYING, // Compară PIN-ul introdus cu cel salvat STATE_UNLOCKED, // Servo deschis, LED verde, auto-lock dupa N sec STATE_SET_OLD_PIN, // Verifica PIN-ul vechi inainte de schimbare STATE_SET_NEW_PIN, // Introducere PIN nou + salvare in EEPROM STATE_LOCKOUT // 3 incercari gresite -> blocare 30s } system_state_t;
2. Debouncing software pentru butoane:
- Timer interrupt la 10ms care eșantionează starea butoanelor
- Un buton e considerat apăsat doar dacă e citit ca LOW de 3 ori consecutiv
- Detecție flanc descendent pentru a genera un singur eveniment per apăsare
3. Generare PWM pentru servo:
- Timer1 configurat în mod Fast PWM, ICR1=39999 (perioadă 20ms la 16MHz)
- Modificare OCR1A între 1000 (1ms = 0°) și 4800 (2.4ms = 180°)
4. Stocare în EEPROM:
- Adresa 0x00: flag “first boot” (1 byte)
- Adresele 0x01-0x04: cele 4 cifre ale PIN-ului
- Adresa 0x05: contor încercări greșite (resetat la lockout)
5. Anti-brute-force (lockout):
- Contor de încercări greșite consecutive
- La 3 încercări → tranziție în STATE_LOCKOUT pentru 30 secunde
- Pe LCD se afișează countdown în timp real
- Toate butoanele ignorate în timpul lockout-ului
Funcții implementate (etapa 3)
De completat la etapa finală cu lista funcțiilor și descrierea lor./ ===== Rezultate Obținute ===== ===== Concluzii ===== ===== Download ===== ===== Jurnal ===== * 01.05.2026 Achizitionarea pieselor * 08.05.2026 Prima versiune a documentatiei ===== Bibliografie / Resurse ===== ==== Resurse Hardware ==== ==== Resurse Software ====
