В настоящее время электронные ключи для домофона и аналогичные настолько широко распространены, что многие постоянно носят с собой несколько штук от замков, ограничителей доступа и устройств сигнализации. Разработанное автором устройство представляет собой эмулятор ключей для домофона, оно позволяет записать в память и воспроизвести код восьми разных ключей. Используя это устройство, можно не носить с собой все ключи.

Основой устройства является микро­контроллер PIC16F84A, и оно моде­лирует работу самой простой микросхе­мы — DS1990A. Другие микросхемы эмулировать слож­нее из-за наличия встроенной в них памяти. Использование эмулятора поз­воляет делать виртуальные копии клю­чей, но при этом у него нет главного преимущества ключей для домофона — энерго­независимости. Если контроллер элек­тронного замка использует только серийный номер ключа, то эмулятор будет работать и с ключами на основе других микросхем — DS1991—DS1996. Устройство успешно проверено в рабо­те с различными электронными замками и показало высокую надежность.

Описание работы электронных клю­чей на основе микросхемы DS1990A (далее ключ) можно найти в [1]. Чтобы эмулировать ключ для домофона, необходимо вос­произвести его эквивалентную элек­трическую часть и алгоритм работы. Микроконтроллер PIC16F84A имеет все возможности для решения этой задачи. Внутренняя EEPROM объемом 64 байта позволяет хранить восемь кодов клю­чей по 8 байт каждый. Устройство можно условно разделить на две части: счи­тыватель кода и эмулятор. Для упроще­ния конструкции для них использован один разъем, по форме и габаритам совпадающий с корпусом F5 MicroCan.



Схема устройства показана на рис. 1. Микроконтроллер работает по програм­ме, коды которой приведены в таблице. В ней же указана его конфигурация.
Была выбрана тактовая частота мик­роконтроллера 10 МГц, позволяющая реализовать требуемые временные па­раметры для входных и выходных сиг­налов В режиме считывания кода клю­ча резистор R4 подключен к линии пи­тания +5 В через линию порта RAO, а информационный сигнал поступает на линию порта RA4. В режиме эмуляции линия порта RA4, соединенная с линией порта RB0, образует выход и вход клю­ча соответственно. С помощью резис­тора R13 имитируется ток, "потребляе­мый" ключом (около 5 мкА). Стабили­трон VD1 и резистор R12 выполняют за­щитные функции.

Элементы светодиодного индикато­ра HG1 с общим анодом подключены к разным портам, что не очень удобно с точки зрения разработки программы, но
позволяют подключать непосредствен­но к печатной плате провода для внутри­схемного программирования микро­контроллера. Питание устройства — от одного гальванического элемента (на­пряжение 1,5 В) типоразмера АА. Мак­симальный потребляемый ток — 75 мА. Для питания микроконтроллера DD1 и светодиодного индикатора HG1 приме­нены повышающий преобразователь напряжения на транзисторах VT1, VT2 [2, 3] и стабилизатор напряжения DA1.
Программа эмулятора реализует сле­дующие функции: чтение кода ключа с сохранением в памяти, извлечение из памяти номера ранее сохраненного и его "воспроизведение". Наиболее слож­ной оказалась задача правильно реали­зовать функцию MASTER RESET, т. е. ус­тановку в исходное состояние. Дело в том, что разные считыватели по-разно­му обнаруживают "прикладывание" ключа. В некоторых на приемном кон­такте установлено напряжение +5 В, и они реагируют на кратковременный спад этого напряжения при подключе­нии ключа. Другие опрашивают контакт периодически. Есть и такие, у которых на контакт поступает минусовое напря­жение, и они определяют подключение ключа по нулевому уровню напряжения.

Поэтому применен следующий при­ем: прерывания запрещаются, a T0IF (разряд переполнения таймера) прове­ряется программно одновременно с проверкой наличия плюсового напря­жения в одном цикле. Это позволяет определить, когда происходит прину­дительный сброс или питание на ключ подано при первом прикосновении. Также для повышения надежности счи­тывания данных от ключа использована программная проверка флага прерыва­ния от RB0, но не в обработчике преры­ваний, а в самой программе:

btfss INTCON, INTF
goto ...

вместо:

btfsc PORTB.RBO
goto ....

Если прерывания от RBO запретить, то разряд INTF в регистре INTCON можно анализировать программно, что дает несколько преимуществ. Во-пер­вых, на входе блока прерываний уста­новлен триггер Шмитта. Это сущест­венно повышает помехоустойчивость в случае неустойчивого контакта. Во-вто­рых, использование программного чте­ния флага прерывания позволяет асин­хронно определить начало фронта с помощью программного опроса со­стояния входа и спада импульса благо­даря установке флага прерывания. Это облегчает задачу синхронизации уст­ройства с мастером. После обнаруже­ния подключения программа формиру­ет импульс присутствия и переходит к приему команды от замка. Если это команда READ ROM (ЗЗН) то эмулятор начинает выдачу кода семейства ключа, се­рийного номера и контрольной суммы. После прочтения "клю­ча" целевым устрой­ством эмулятор вы­ключают. Программа написана на языке ассемблера MPASM и отлажена в среде MPLAB IDEV8.10.



После включения эмулятора на инди­каторе HG1 отобра­жается цифра 0. По­следовательно нажи­мая на кнопку SB1 "Номер", выбирают номер текущей запи­си от 0 до 7. В этом режиме можно выби­рать номер записи и сохранить в памя­ти под этим номером код нового ключа. Так, после выбора, например, номера 0 прикладывают к считывателю ключ (рис. 2). Кратковременно высвечи­вается символ "Р" (Program), что оз­начает успешную запись кода ключа в память под этим номером. Следует об­ратить внимание, что контроль содер­жимого памяти не осуществляется, по­этому новая запись всегда стирает пре­дыдущую запись без предупреждения. Эмуляцию ключа начинают после выбора номера записи с нажатия на кнопку SB2 "Старт". При этом на инди­каторе высвечивается "тире" (элемент G). Теперь можно приложить устрой­ство к считывателю замка взамен стан­дартного ключа.

В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-33 (R4— R12), остальные — для поверхностного монтажа Р1-12, РН1-12 типоразмера 0805. Оксидные конден­саторы — импортные малогабаритные, С5 — К10-17, остальные — керамичес­кие для поверхностного монтажа типо­размера 0805. Кнопки SB1 и SB2 — с самовозвратом SDTX размерами 6x6 мм и высотой 9,5 мм. Если приме­нить кварцевый резонатор в корпусе с тремя выводами и встроенными кон­денсаторами, конденсаторы С1 и СЗ не устанавливают. Трансформатор намо­тан на магнитопроводе К10x6x4,5 из феррита 2000НМ. Каждую обмотку на­матывают вдвое сложенным проводом, соединяя затем конец одного провода с началом другого. Обмотка I содержит 10x2 витков, а обмотка II —70x2 витков провода ПЭВ-2 0.2.



Для изготовления печатных плат при­менен односторонне фольгированный стеклотекстолит толщиной 1,5 мм. Все­го печатных плат две, сборку начинают с платы, на которой размещены элементы преобразователя напряжения и свето­диодный индикатор (рис. 3). Сначала собирают преобразователь напряже­ния, стабилизатор и проверяют их ра­ботоспособность. После подачи пита­ния на конденсаторе С2 должно быть напряжение около 9 В, а на выходе ста­билизатора DA1 — 5 В. Если преобразо­ватель не работает, возможно, придет­ся поменять местами выводы; одной из обмоток трансформатора. Кнопки устанавливают со стороны печатных проводников. У светодиодного инди­катора отгибают выводы под прямым углом, немного укорачивают и припаивают к печатным проводникам как эле­мент для поверхностного монтажа. Затем впаивают резисторы R5—R11 и меж платные перемычки из оголенного провода. Эти резисторы и перемычки выполняют функцию соединителей двух плат.



Затем монтируют плату универсального ключа для домофона, на которой установлен микроконтроллер (рис. 4). Его предварительно программируют. Но возможно и внутрисхемное про­граммирование, для этого к плате при­паивают провода от программатора. Элементы для поверхностного монтажа устанавливают со стороны печатных проводников. Аккуратно соединяют две платы этажеркой (рис. 5) так, чтобы печатные проводники были на внешней стороне, а перемычки и выводы резис­торов попали в соответствующие от­верстия. Общая высота сборки, заме­ренная по внешним поверхностям плат, не должна превышать 10 мм.



Сборку помещают в пластмассо­вый корпус-кассету BAT/HOLDER АА2 SBH-321AS, предназначенный для двух элементов типоразмера АА, а именно на место одного элемента (рис. 6). Движковый выключатель питания уже встроен в указанный корпус. Конст­рукция контактного устройства показа­на на рис. 7. В корпусе 1 делают отвер­стия для индикатора, толкателей кно­пок и делают отверстие под потайной винт М2,5. Само устройство состоит из внешнего элемента 2 (стакан из латуни с толщиной стенок 1 мм), изолятора 3 толщиной 2 мм (полистирол) и цент­рального элемента 4 (латунь) толщиной 2,5 мм с резьбой М2,5 в центре. Перед сборкой под внешний элемент 2 и кре­пежный винт прокладывают оголенные провода 5, которые соединяют с соот­ветствующими элементами на плате. Срез под углом 45° на центральном эле­менте 4 предназначен для соединения с ключом, код которого считывают. Внешний вид эмулятора показан на рис. 8.




Дальнейшим усовершенствованием конструкции может быть применение более мощного микроконтроллера, на­пример PIC16F628A. Это позволит уве­личить объем памяти для хранения кодов шестнадцати ключей. При этом, используя одну из линий порта, напри­мер, RA3 и десятичную точку на индика­торе, можно отображать номера боль­ше 9. Взамен повышающего преобра­зователя и гальванического элемента на 1,5 В возможно применить батарею питания на 12 В — А27 или А23. Это по­зволит упростить конструкцию, но на­дежность работы при этом снизится, по­скольку емкость этих батарей сущест­венно меньше, чем одного элемента АА.



Качаем код программы универсального ключа для домофона kod.rar [6,2 Kb] (cкачиваний: 1555)

Источник: Радио 7'2010