This is an old revision of the document!
Sistem complet de securitate
Introducere
Proiectul constă în realizarea unui sistem de securitate bazat pe ESP32-CAM, care combină un mecanism de control acces cu un sistem de detecție și captură foto. Accesul este realizat cu ajutorul unui cititor RFID PN532 și al unei cartele/breloc RFID, iar deschiderea fizică a barierei este simulată cu ajutorul unui servomotor. În paralel, un senzor IR KY-032 detectează prezența unui obiect sau a unei persoane în zona barierei, iar camera integrată în ESP32-CAM poate realiza o captură foto care va fi transmisă prin WiFi către calculator.
Scopul proiectului este de a simula un sistem de acces inteligent, în care intrarea este permisă doar în urma autentificării cu o cartelă validă. În cazul unei treceri detectate în zona barierei, sistemul poate salva sau transmite o dovadă vizuală prin intermediul camerei.
Ideea proiectului a pornit de la sistemele reale de control acces utilizate în parcări, clădiri de birouri sau zone securizate. Acestea combină de obicei un mecanism de autentificare, o barieră fizică și un sistem de monitorizare. Proiectul este util deoarece integrează mai multe concepte hardware și software studiate la laborator: comunicație între module, control de actuator, citirea senzorilor, programare/depanare prin UART și transmiterea datelor prin WiFi.
Descriere generală
Descrierea modulelor și interacțiunea hardware-software:
Microcontroller-ul ESP32-CAM: Reprezintă unitatea centrală a sistemului. Acesta coordonează citirea cartelei RFID, citirea senzorului IR, controlul servomotorului și captura foto. ESP32-CAM are integrată o cameră și modul WiFi, ceea ce permite transmiterea imaginilor către calculator sau către o interfață de monitorizare.
Modulul RFID PN532: Este utilizat pentru identificarea utilizatorului pe baza unei cartele sau a unui breloc RFID. Comunicarea dintre PN532 și ESP32-CAM se realizează prin interfața I2C. ESP32-CAM citește UID-ul cartelei și decide dacă accesul este permis sau respins.
Modulul de detecție IR KY-032: Este folosit pentru detectarea prezenței în zona barierei. Senzorul este conectat la un pin GPIO al plăcii ESP32-CAM și transmite un semnal digital în funcție de existența unui obstacol în fața sa. Acest modul poate fi folosit pentru detectarea unei treceri prin zona controlată.
Modulul de control mecanic - Servomotor SG90: Servomotorul controlează mișcarea barierei de acces. Acesta primește de la ESP32-CAM un semnal PWM, prin care poziția barierei este modificată. În cazul unei cartele valide, bariera este ridicată, iar după un interval de timp aceasta revine în poziția inițială.
Modulul de programare și depanare CP2102: Convertorul USB-UART este folosit pentru încărcarea programului pe ESP32-CAM și pentru afișarea mesajelor de debug în timpul dezvoltării. Comunicarea dintre calculator și ESP32-CAM se realizează prin UART.
Modulul de alimentare: În etapa de dezvoltare, ESP32-CAM și modulele conectate la acesta sunt alimentate prin CP2102/USB. Servomotorul este alimentat separat de la o sursă externă de 5V, pentru a evita resetarea plăcii în timpul mișcării motorului. Masa sursei externe este conectată la masa ESP32-CAM pentru a avea o referință comună a semnalului PWM.
Fluxul principal al sistemului:
- utilizatorul apropie cartela sau brelocul RFID de cititorul PN532;
- ESP32-CAM citește UID-ul cartelei prin I2C;
- dacă UID-ul este autorizat, servomotorul ridică bariera;
- senzorul IR monitorizează zona de trecere;
- la detectarea unei treceri, ESP32-CAM poate realiza o captură foto;
- imaginea este transmisă prin WiFi către calculator/interfața de monitorizare.
Concepte utilizate:
- I2C - comunicația cu modulul RFID PN532;
- GPIO - citirea senzorului IR KY-032;
- PWM - controlul servomotorului SG90;
- UART - programarea și depanarea ESP32-CAM prin CP2102;
- WiFi - transmiterea capturii foto către calculator.
Hardware Design
Lista de componente:
| Nr. Crt. | Denumire componentă | Nr. bucăți |
|---|---|---|
| 1 | Placă ESP32-CAM cu cameră integrată | 1 |
| 2 | Convertor USB-UART CP2102 | 1 |
| 3 | Cititor RFID/NFC PN532 | 1 |
| 4 | Cartelă / breloc RFID compatibil PN532 | 1 |
| 5 | Senzor IR KY-032 | 1 |
| 6 | Servomotor SG90 | 1 |
| 7 | Sursă externă 5V / 3A pentru servomotor | 1 |
| 8 | Mufă alimentare mamă 2.1 x 5.5 mm cu borne | 1 |
| 9 | Rezistențe 4.7 kΩ pentru pull-up I2C, dacă modulul PN532 nu le are integrate | 2 |
| 10 | Breadboard / placă de prototipare | 1 |
| 11 | Fire Dupont tată-tată / tată-mamă | mai multe |
Maparea principală a conexiunilor:
| Modul | Pin modul | Pin ESP32-CAM / conexiune |
|---|---|---|
| PN532 | VCC | 3.3V |
| PN532 | GND | GND |
| PN532 | SDA | GPIO14 |
| PN532 | SCL | GPIO15 |
| KY-032 | VCC | 3.3V |
| KY-032 | GND | GND |
| KY-032 | OUT/S | GPIO13 |
| SG90 | semnal | GPIO12 |
| SG90 | VCC | 5V extern |
| SG90 | GND | GND sursă externă + GND ESP32-CAM |
| CP2102 | 5V | 5V ESP32-CAM |
| CP2102 | GND | GND ESP32-CAM |
| CP2102 | TX | GPIO3 / U0R |
| CP2102 | RX | GPIO1 / U0T |
| ESP32-CAM | GPIO0 | GND doar în timpul programării |
- Modulul PN532 va fi configurat în modul I2C.
- Servomotorul va fi alimentat separat, deoarece poate consuma un curent mai mare în timpul mișcării.
- GND-ul sursei externe a servomotorului trebuie conectat la GND-ul ESP32-CAM.
- Nu se va folosi card microSD, pentru a păstra disponibili pinii necesari celorlalte module.
- Dacă modulul PN532 nu are rezistențe de pull-up integrate pentru I2C, se vor adăuga două rezistențe de 4.7 kΩ între SDA și 3.3V, respectiv SCL și 3.3V.
Software Design
Descrierea codului aplicației firmware:
TODO
Planificat:
- inițializarea camerei ESP32-CAM;
- inițializarea comunicației I2C pentru modulul PN532;
- citirea UID-ului cartelei RFID;
- verificarea UID-ului într-o listă de cartele autorizate;
- controlul servomotorului prin PWM;
- citirea senzorului IR prin GPIO;
- transmiterea capturii foto prin WiFi;
- afișarea mesajelor de debug prin UART.
Mediu de dezvoltare și librării:
TODO
Posibile librării:
- bibliotecă pentru ESP32-CAM;
- bibliotecă pentru PN532;
- bibliotecă pentru control PWM/servo;
- biblioteci WiFi pentru ESP32.
Rezultate Obţinute
TODO
Concluzii
TODO
Download
TODO
Jurnal
TODO
Bibliografie/Resurse
TODO
