Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
Факультет № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика»
Кафедра № 301
«Системы автоматического и интеллектуального управления»
Курсовая работа по дисциплине
«Микропроцессорные устройства систем управления»
Тема: «Разработка кодового замка»
Расчётно-пояснительная записка
Выполнил студент группы 3В-402Б
Князь В. В.
Руководитель: доц. Кафедры 301
к.т.н. Можаев Виктор Александрович
Москва
2014 г.
Содержание:
Список сокращений: 3
Цель работы 4
Техническое задание на проектирование 4
Краткий обзор технической литературы по теме проекта 5
Выбор и обоснование структурной схемы объекта проектирования 6
Построение функциональной и принципиальной схемы, выбор и расчёт её отдельных элементов 7
Разработка программного обеспечения 15
Выводы 23
Список сокращений:
СКУД – система кодового удалённого доступа;
RFID – система радиочастотной идентификации
ШИМ – широтно-импульсный модулятор;
Цель работы
Разработка кодового замка, ограничивающего доступ в помещение, на базе микроконтроллера MB90F591G.
Техническое задание на проектирование
Требуется разработать устройство, ограничивающее доступ в помещение, удовлетворяющее следующим требованиям:
Кодовый замок ограничивает доступ в помещение и активируется при закрытой двери;
в нормальном состоянии замок закрыт;
управлением замок выполняется одной кнопкой;
чтобы открыть замок нужно нажать кнопку, после чего:
контроллер трижды генерирует световой сигнал длительностью шесть секунд с паузой в одну секунду;
во время каждого светового сигнала нужно определённое число раз нажать кнопку;
введённые таким образом три числа являются кодом, открывающим замок;
если набранный код не совпадает с эталоном, включается сигнал тревоги (световой и звуковой) и схема ввода кода блокируется;
замок приходит в исходное состояние через 10 секунд после прекращения попыток ввести код;
устройство должно быть реализовано на микроконтроллере MB90F591G.
Краткий обзор технической литературы по теме проекта
В настоящее время широко востребованы автоматические системы ограничения доступа в помещения. В связи с этим актуальной является задача разработки надёжных электромеханических устройств, которые будут способны заменить традиционные системы ограничения доступа в помещение, использующие механические замки. Благодаря исключению механических деталей из элементов системы, отвечающих за идентификацию пользователя и проверку прав доступа, повышается срок службы и надёжность системы. Электронные ключи и коды также способны обеспечить более высокую степень защиты, чем классические механические ключи и замки штифтовых, дисковых и других конструкций.
В книге А.П. Кашкарова «Системы безопасности и устройства кодового доступа: просто о сложном» рассматриваются радиоэлектронные устройства ограничения доступа и сигнализации. Рассматриваются примеры работы систем кодового удалённого доступа (СКУД) и систем радиочастотной идентификации (RFID), основанных на акустомагнитных метках.
Книга «Радиоэлектроника, автоматика и элементы ЭВМ» А.Н. Богатырёва посвящена основам проектирования простейших электронных устройств автоматизации и цифровых конечных автоматов. В качестве примера приведена схема кодового замка, реализованного с помощью мультивбиратора и дешифратора.
В книге Билла Филлипса «Всё о замках и слесарном деле» («The Complete Book of Locks and Locksmithing») приведён широкий обзор существующих механических и электромеханическим систем ограничения доступа в помещения и примеры их применения на практике. По мнению автора наиболее перспективными средствами ограничения доступа в помещение являются электромагнитные замки и электромеханические защёлки.
В настоящее время перспективными являются системы ограничения доступа в помещение, реализованные с использованием микроконтроллеров. Применение микроконтроллера в качестве управляющего элемента схема ограничения доступа в помещение позволяет снизить электропотребление системы, повысить её устойчивость к взлому, а также облегчает задачу программирования и внесения изменений в алгоритм работы системы.
В книге «Микроконтроллеры 16-разрядные семейства 16LX фирмы Fujitsu. Справочное пособие» приводится подробное руководство по использованию модулей микроконтроллеров фирмы Fujitsu, а также описывается система команд и среда разработки, используемая для программирования.
Выбор и обоснование структурной схемы объекта проектирования
Техническое задание на проектирование позволяет выделить следующие структурные элементы, которые должные входить в состав объекта проектирования:
кнопочный блок ввода кода;
блок световой сигнализации;
блок звуковой сигнализации;
блок управления на основе микроконтроллера MB90F591G;
электромеханическое устройство ограничения доступа в помещение.
В качестве электромеханического устройства ограничения доступа в помещение может быть использован электромагнитный замок или электромеханический замок.
Электромагнитные замки целесообразно использовать в системах с приоритетом безопасности, где требуется обеспечить беспрепятственный выход людей из помещения в случае внештатного отключения электропитания (например, при пожаре). Электромеханические замки, напротив, находят применение в системах с приоритетом защиты, где ограничение доступа в помещение должно сохраняться в случае аварийного отключения питания (банковские ячейки, сейфы).
Согласно техническому заданию: в нормальном состоянии замок закрыт. Следовательно, разрабатываемый кодовый замок должен работать в соответствии с принципом приоритета защиты. Это позволяет использовать в качестве устройства ограничения доступа в помещение электромеханический замок.
Таким образом структурная схема объекта проектирования имеет вид, показанный на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема объекта проектирования.