Arduino Projekt: Türsicherheitssystem: Unterschied zwischen den Versionen
Zur Navigation springen
Zur Suche springen
| Zeile 415: | Zeile 415: | ||
if (taste=='*') | if (taste=='*') | ||
{ | { | ||
Serial.println("Tür verriegelt"); | |||
delay(2000); | |||
servoBlau.write(90); //Servomotor zum Verriegeln auf 90 Grad ansteuern | |||
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH); | |||
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW); | |||
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur ersten Zeicheneingabe freischalten | |||
goto Anfang; // Damit das Zeichen "*" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird | |||
} | } | ||
if (taste=='#') | if (taste=='#') | ||
{ | { | ||
if (c1==p1&&C2==p2&&c3==p3&&c4==p4) //wird geprüft, ob die Eingaben Codezeichen übereinstimmen | |||
{ | { | ||
Serial.println ("Code korrekt, Schloss offen"); | |||
servoBlau.write(0); //Servomotor zum Öffnen auf 0 Grad ansteuern. | |||
digitalWrite(ROTE_LED, LOW); | |||
digitalWrite(GRUENE_LED, HIGH); | |||
} | } | ||
else // ist das nicht der Fall, bleibt das Schloss gesperrt | else // ist das nicht der Fall, bleibt das Schloss gesperrt | ||
{ | { | ||
Serial.println ("Code falsch, Schloss gesperrt"); | |||
falscheEingabe += 1; | |||
if(falscheEingabe == 3) // Wenn der Code 3-mal falsch eingegeben wurde | if(falscheEingabe == 3) // Wenn der Code 3-mal falsch eingegeben wurde | ||
| Zeile 445: | Zeile 445: | ||
noTone(SOUND_BUZZER); | noTone(SOUND_BUZZER); | ||
} | } | ||
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH); | |||
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW); | |||
delay(2000); | |||
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Der Zugang für die erste Zeicheneingabe wird wieder freigeschaltet | |||
goto Anfang; // Damit das Zeichen "#" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird. | |||
} | } | ||
} | } | ||
| Zeile 456: | Zeile 456: | ||
if (z1==0) // Wenn das erste Zeichen noch nicht gespeichert wurde. | if (z1==0) // Wenn das erste Zeichen noch nicht gespeichert wurde. | ||
{ | { | ||
c1=taste; //Unter der Variablen "C1" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert | |||
Serial.print("Die Taste "); | |||
Serial.print(c1); | |||
Serial.println(" wurde gedrückt"); | |||
z1=1; z2=0; z3=1; z4=1; // Zugang zur zweiten Zeicheneingabe freischalten | |||
goto Anfang; | |||
} | } | ||
if (z2==0) | if (z2==0) | ||
{ | { | ||
c2=taste; //Unter der Variablen "C2" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert | |||
Serial.print("Die Taste "); | |||
Serial.print(c2); | |||
Serial.println(" wurde gedrückt"); | |||
z1=1; z2=1; z3=0; z4=1; // Zugang zur dritten Zeicheneingabe freischalten | |||
goto Anfang; | |||
} | } | ||
if (z3==0) | if (z3==0) | ||
{ | { | ||
c3=taste; //Unter der Variablen "C3" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert | |||
Serial.print("Die Taste "); | |||
Serial.print(c3); | |||
Serial.println(" wurde gedrückt"); | |||
z1=1; z2=1; z3=1; z4=0; // Zugang zur vierten Zeicheneingabe freischalten | |||
goto Anfang; | |||
} | } | ||
if (z4==0) // Wenn das vierte Zeichen noch nicht gespeichert wurde | if (z4==0) // Wenn das vierte Zeichen noch nicht gespeichert wurde | ||
{ | { | ||
c4=taste; //Unter der Variablen "C4" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert | |||
Serial.print("Die Taste "); | |||
Serial.print(c4); | |||
Serial.println(" wurde gedrückt"); | |||
z1=1; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur weiteren Zeicheneingabe sperren | |||
} | } | ||
} | } | ||
Version vom 7. September 2023, 11:50 Uhr
Autor: Justin Frommberger
Aufgabenstellung
- Ziel des Projektes ist, ein Türsicherheitssystem zu simulieren.
- Die Aufgabe besteht darin, die Tür mit einem vierstelligen Zahlencode zu öffnen (LED leuchtet grün).
- Wird der Code 3-mal falsch eingegeben, ertönt ein Warnsignal und die LED leuchtet rot.
- Alle Eingaben müssen auf dem seriellen Monitor angezeigt werden.
⇒ Für den Fall, dass kein Arduino zur Verfügung steht, kann ein webbasierter Arduino Emulator verwendet werden. [klicken]
[Abb. 2: UML]
Benötigte Materialien
| Nr. | Anz. | Beschreibung | Bild |
|---|---|---|---|
| ① | 1 | Funduino Arduino UNO R3 |  |
| ② | 1 | Typ 2 |  |
| ③ | 20+ | Jumperkabel, männlich/männlich |  |
| ④ | 1 | Steckbrett |  |
| ⑤ | 2 | LED Rot/Grün |  |
| ⑥ | 3 | Widerstand 120 Ω |
 |
| ⑦ | 1 | TowerPro SG90 Servomotor |  |
| ⑧ | 1 | Piezo Lautsprecher |  |
| ⑨ | 1 | 4x4 Tastenfeld |  |
Vorab wichtig zu wissen
Servomotor Kabel
| Schwarz oder Braun | Masse (GND) |
| Rot | VCC/+ 5 V |
| Organe, Gelb oder Weiß | PWM-Signal |
Tastenfeld
Definition Tastenfeld [klicken]
Aufbau Schaltung
In Abb. 4 wird die Schaltung für das Projekt "Tür Sicherheitssystem" dargestellt.
Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung des Projekts aufgebaut werden.
Programmierung
Es ist wichtig, die [Programmierrichtlinien] beim Programmieren einzuhalten.
Bibliotheken einfügen
Laden Sie für das Projekt die Bibliothek für das Tastenfeld 4x4 herunter.
Benötigt werden die Bibliotheken Servo.h und Keypad.h.
[Quelltext 1: TSS.ino]
| Lösung |
/* Benötigte Bibliotheken */
#include <Keypad.h>
#include <Servo.h>
|
Initialisierung Arduino
1. Tastenfeld initialisieren
Ziel ist es, alle benötigten Variablen für die Funktion zu definieren: Keypad tastenfeld = Keypad(makeKeymap(Hexa_Keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
- ROWS sind die Anzahl der Spalten und COLS sind die Anzahl der Zeilen. Diese werden als Variable festgelegt.
- Daraufhin müssen rowPins und colPins über eine Array-Zuweisung ihren Ziffern zugeordnet werden.
- Zum Schluss muss die hexaKeys Matrix aufgebaut werden. Hier wird jede Ziffer für das Tastenfeld festgelegt.
[Quelltext 2: TSS.ino]
| Lösung |
/* Tastenfeld */
/* Größe des Keypads definieren */
const byte COLS = 4; //4 Spalten
const byte ROWS = 4; //4 Zeilen
byte colPins[COLS] = {2,3,4,5}; //Definition der Pins für die 3 Spalten
byte rowPins[ROWS] = {6,7,8,9}; //Definition der Pins für die 4 Zeilen
/* Ziffern und Zeichen des Keypads festlegen */
char hexaKeys[ROWS][COLS]={
{'D','#','0','*'},
{'C','9','8','7'},
{'B','6','5','4'},
{'A','3','2','1'}
};
Keypad tastenfeld = Keypad(makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); //Das Keypad kann ab sofort mit "Tastenfeld" angesprochen werden
|
2. Tastenfeld Variablen
Benötigte Variablen zum:
- Festlegen des Passwortes, jeder Buchstabe einzeln
- Speichern der aktuell gedrückten Taste
- Speichern der vier gedrückten Tasten
- Verhindern einer falschen Position bei der Eingabe
[Quelltext 3: TSS.ino]
| Lösung |
/* Variablen */
char p1='1';char p2='2';char p3='3';char p4='A'; // Vier Zeichen des Passwortes eingegeben
char taste; //Taste ist die Variable für die jeweils gedrückte Taste auf dem Tastenfeld
char c1, c2, c3, c4; // Speichern der gedrückten Tasten
byte z1=0, z2, z3, z4; // Falsche Position zuordnen wird verhindert
|
3. Motor, Buzzer und RGB initialisieren
| LED | 12 und 13 |
| Motor | 11 |
| Buzzer | 10 |
⇒ pinMode();
⇒ Servo.h
[Quelltext 4: TSS.ino]
| Lösung |
/* Motor */
Servo servoBlau; //Servomotor Definition
/* Buzzer */
const byte SOUND_BUZZER = 10; // Buzzer ist an Pin 10 angeschlossen
unsigned int sound = 500; // Frequenz von 500 Hertz
byte falscheEingabe; // Für eine falsche Eingabe
/* RGB */
const byte ROTE_LED = 12; //Rote LED ist an Pin 12 angeschlossen
const byte GRUENE_LED = 13; //Grüne LED wird an Pin 13 angeschlossen
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(ROTE_LED, OUTPUT); //Die LEDs werden als Ausgang festgelegt
pinMode(GRUENE_LED, OUTPUT);
servoBlau.attach(11); //Der Servomotor ist an Pin 11 angeschlossen
}
|
Richtige Reihenfolge der Eingabe
Wichtig ist, dass die Ziffern richtig eingegeben werden.
- So muss sich eine Funktion überlegt werden, welche dies ermöglicht.
- Zur Verwendung kommen nun die Variablen für die falsche Eingabe.
- Auch muss die Variable Taste ihre Werte erhalten.
- Die gedrückte Taste wird in der c1-4 Variable abgespeichert, um später das Passwort zu überprüfen.
Tipp:
- Nachdem die erste Ziffer gedrückt wurde, öffnet sich die Eingabe für die zweite Ziffer usw.
- Benötigt wird hierfür eine
if-Bedingungund einegotoFunktion. - Die Taste bekommt mit der Funktion
tastenfeld.getKey();ihre Ziffer.
[Quelltext 5: TSS.ino]
| Lösung |
void loop()
{
Anfang: // Goto Anfang
taste = tastenfeld.getKey();
/* Richtige Reihenfolge des Passwortes erstellen */
if (z1==0) // Wenn das erste Zeichen noch nicht gespeichert wurde.
{
c1=taste; //Unter der Variablen "C1" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c1);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=0; z3=1; z4=1; // Zugang zur zweiten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z2==0)
{
c2=taste; //Unter der Variablen "C2" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c2);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=0; z4=1; // Zugang zur dritten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z3==0)
{
c3=taste; //Unter der Variablen "C3" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c3);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=1; z4=0; // Zugang zur vierten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z4==0) // Wenn das vierte Zeichen noch nicht gespeichert wurde
{
c4=taste; //Unter der Variablen "C4" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c4);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur weiteren Zeicheneingabe sperren
}
}
}
|
Tür öffnen und schließen
- Für das Öffnen der Tür wird die Taste (#) verwendet. Um die Tür zu verriegeln, wird die Taste (*) genutzt.
- Wenn die Tür offen ist, leuchtet die LED Grün, und Rot, wenn die Tür geschlossen ist.
- Der Motor soll sich beim Schließen zu 90 Grad, beim Öffnen wiederum zu 0 Grad drehen.
- Überprüfe vor dem Öffnen, ob das Passwort korrekt eingegeben wurde.
Tipp:
- Benötigt werden if-Else Funktionen, die nach der bestimmten Taste abfragen und die Anweisung dann ausführen.
- Nutzen Sie Vergleichsoperatoren zum Abfragen des Passwortes.
[Quelltext 6: TSS.ino]
| Lösung |
void loop()
{
Anfang: // Goto Anfang
taste = tastenfeld.getKey();
if (taste)
{
if (taste=='*')
{
Serial.println("Tür verriegelt");
delay(2000);
servoBlau.write(90); //Servomotor zum Verriegeln auf 90 Grad ansteuern
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH);
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW);
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur ersten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang; // Damit das Zeichen "*" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird
}
if (taste=='#')
{
if (c1==p1&&c2==p2&&c3==p3&&c4==p4) //wird geprüft, ob die eingaben Codezeichen übereinstimmen
{
Serial.println ("Code korrekt, Schloss offen");
servoBlau.write(0); //Servomotor zum Öffnen auf 0 Grad ansteuern.
digitalWrite(ROTE_LED, LOW);
digitalWrite(GRUENE_LED, HIGH);
}
else // ist das nicht der Fall, bleibt das Schloss gesperrt
{
Serial.println ("Code falsch, Schloss gesperrt");
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH);
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW);
delay(2000);
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Der Zugang für die erste Zeicheneingabe wird wieder freigeschaltet
goto Anfang; // Damit das Zeichen "#" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird.
}
}
|
Einbrecher Warnung!
Die Zusatzaufgabe ist, einen Buzzer ertönen zu lassen, wenn das Passwort 3-mal falsch eingegeben wurde.
Tipp:
- Bei einer falschen Eingabe wird die Variable hochgezählt.
- Wenn die Variable 3 erreicht, ertönt der Buzzer.
⇒ tone();
[Quelltext 7: TSS.ino]
| Lösung |
if (taste=='#')
{
if (c1==p1&&c2==p2&&c3==p3&&c4==p4) //wird geprüft, ob die eingaben Codezeichen übereinstimmen
{
Serial.println ("Code korrekt, Schloss offen");
servoBlau.write(0); //Servomotor zum Öffnen auf 0 Grad ansteuern.
digitalWrite(ROTE_LED, LOW);
digitalWrite(GRUENE_LED, HIGH);
}
else // ist das nicht der Fall, bleibt das Schloss gesperrt
{
Serial.println ("Code falsch, Schloss gesperrt");
falscheEingabe += 1;
if(falscheEingabe == 3) // Wenn der Code 3 mal falsch eigegeben wurde
{
Serial.println("Besitzer wurde benachrichtigt!");
tone(SOUND_BUZZER, Sound);
delay(8000);
noTone(SOUND_BUZZER);
}
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH);
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW);
delay(2000);
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Der Zugang für die erste Zeicheneingabe wird wieder freigeschaltet
goto Anfang; // Damit das Zeichen "#" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird.
}
}
|
Musterlösung
| Lösung Code |
/* Benötigte Bibliotheken */
#include <Keypad.h>
#include <Servo.h>
/* Tastenfeld */
/* Größe des Keypads definieren */
const byte COLS = 4; //4 Spalten
const byte ROWS = 4; //4 Zeilen
byte colPins[COLS] = {2,3,4,5}; //Definition der Pins für die 3 Spalten
byte rowPins[ROWS] = {6,7,8,9}; //Definition der Pins für die 4 Zeilen
/* Ziffern und Zeichen des Keypads festlegen */
char hexaKeys[ROWS][COLS]={
{'D','#','0','*'},
{'C','9','8','7'},
{'B','6','5','4'},
{'A','3','2','1'}
};
Keypad tastenfeld = Keypad(makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); //Das Keypad kann ab sofort mit "Tastenfeld" angesprochen werden
/* Variablen */
char p1='1';char p2='2';char p3='3';char p4='A'; // Vier Zeichen des Passwortes eingegeben
char taste; //Taste ist die Variable für die jeweils gedrückte Taste auf dem Tastenfeld
char c1, c2, c3, c4; // Speichern der gedrückten Tasten
byte z1=0, z2, z3, z4; // Falsche Position zuordnen wird verhindert
/* Motor */
Servo servoBlau; //Servomotor Definition
/* Buzzer */
const byte SOUND_BUZZER = 10; // Buzzer ist an Pin 10 angeschlossen
unsigned int sound = 500; // Frequenz von 500 Hertz
byte falscheEingabe; // Für eine falsche Eingabe
/* RGB */
const byte ROTE_LED = 12; //Rote LED ist an Pin 12 angeschlossen
const byte GRUENE_LED = 13; //Grüne LED wird an Pin 13 angeschlossen
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(ROTE_LED, OUTPUT); //Die LEDs werden als Ausgang festgelegt
pinMode(GRUENE_LED, OUTPUT);
servoBlau.attach(11); //Der Servomotor ist an Pin 11 angeschlossen
}
void loop()
{
Anfang: // Goto Anfang
taste = tastenfeld.getKey();
if (taste)
{
if (taste=='*')
{
Serial.println("Tür verriegelt");
delay(2000);
servoBlau.write(90); //Servomotor zum Verriegeln auf 90 Grad ansteuern
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH);
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW);
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur ersten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang; // Damit das Zeichen "*" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird
}
if (taste=='#')
{
if (c1==p1&&C2==p2&&c3==p3&&c4==p4) //wird geprüft, ob die Eingaben Codezeichen übereinstimmen
{
Serial.println ("Code korrekt, Schloss offen");
servoBlau.write(0); //Servomotor zum Öffnen auf 0 Grad ansteuern.
digitalWrite(ROTE_LED, LOW);
digitalWrite(GRUENE_LED, HIGH);
}
else // ist das nicht der Fall, bleibt das Schloss gesperrt
{
Serial.println ("Code falsch, Schloss gesperrt");
falscheEingabe += 1;
if(falscheEingabe == 3) // Wenn der Code 3-mal falsch eingegeben wurde
{
Serial.println("Besitzer wurde benachrichtigt!");
tone(SOUND_BUZZER, sound);
delay(8000);
noTone(SOUND_BUZZER);
}
digitalWrite(ROTE_LED, HIGH);
digitalWrite(GRUENE_LED, LOW);
delay(2000);
z1=0; z2=1; z3=1; z4=1; // Der Zugang für die erste Zeicheneingabe wird wieder freigeschaltet
goto Anfang; // Damit das Zeichen "#" nicht im folgenden Abschnitt als Codeeingabe gewertet wird.
}
}
/* Richtige Reihenfolge des Passwortes erstellen */
if (z1==0) // Wenn das erste Zeichen noch nicht gespeichert wurde.
{
c1=taste; //Unter der Variablen "C1" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c1);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=0; z3=1; z4=1; // Zugang zur zweiten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z2==0)
{
c2=taste; //Unter der Variablen "C2" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c2);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=0; z4=1; // Zugang zur dritten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z3==0)
{
c3=taste; //Unter der Variablen "C3" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c3);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=1; z4=0; // Zugang zur vierten Zeicheneingabe freischalten
goto Anfang;
}
if (z4==0) // Wenn das vierte Zeichen noch nicht gespeichert wurde
{
c4=taste; //Unter der Variablen "C4" wird nun die aktuell gedrückte Taste gespeichert
Serial.print("Die Taste ");
Serial.print(c4);
Serial.println(" wurde gedrückt");
z1=1; z2=1; z3=1; z4=1; // Zugang zur weiteren Zeicheneingabe sperren
}
}
}
|
Quelle: Link
→ zurück zum Hauptartikel: BA: Arduino-Projekte für die Lehre