Введение

Целью данного курсового проекта является разработка конструкции печатной платы цифрового кодового замка с инфракрасным ключом на основе микроконтроллера. Для осуществления поставленной цели необходимо: разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции; Выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств; Использовать средства и методы автоматизированного проектирования при разработке цифровых устройств; Определять показатели надежности и качества проектируемых цифровых устройств; Выполнять требования нормативно – технической документации.изучить принцип работы схемы, произвести подбор элементной базы изделия в соответствии с техническими требованиями устройства, выбрать класс точности и группу жесткости, подобрать материал и метод изготовления печатной платы, рассчитать размеры монтажных отверстий и контактных площадок под поверхностный монтаж, произвести расчет надежности и осуществить подбор конструкционных материалов. (это из примера, сам заполнишь, когда будешь делать заключение, то есть на последнем этапе выполнения курсового)

Замок — механическое, электронное или комбинированное устройство фиксации. Применяется для запирания дверей, крышек, ёмкостей и пр. Различие по типу механизмов:

• Сувальдный

• Цилиндровые

• Реечные

• Электронные

• Кодовые

Сувальдный замок– на сегодняшний день являются самым лучшим решением для металлических входных дверей в жилых домах. Работа сувальдного замка заключается во взаимодействии бородок ключа с пластинами сувальд в замке. Сколько нарезок на ключе, столько сувальд содержит замок. Если будет малейшее несовпадение, замок не откроется. Не рекомендуется применение замков с менее чем 6-ю сувальдами, в противном случае защита будет слабой. Такой тип замка может включать в себя защиту от забивания ригелей или функцию «перекодировка замков», с помощью которой при потере ключа можно самостоятельно перекодировать замок.

Цилиндровые замки – работают по принципу выставления комбинации небольших цилиндриков на определенной высоте. Несовпадение хоть одной из высот растворяет все надежды на открывание замка. Секретность цилиндрового замка напрямую зависит от количества цилиндрических элементов и их расположения. Возможно комбинирование цилиндровых замков с сувальдными, а также по желанию заказчика может быть осуществлена дополнительная защита двери броненакладками и бронелистами. Какую бы дверь вы не выбрали, выбор замка должен быть осознанным.

Реечные замки – применяются для гаражных ворот, ангаров, сараев, технических ворот. В силу низких защитных характеристик реечные замки не допускается устанавливать в квартирных стальных входных дверях.

Электронные замки – это название раньше могло ассоциироваться с автомобилем, но сегодня их все чаще стали применять для защиты дома. Открываются набором определенной комбинации, либо с использованием брелока.

Кодовые замки – это замки, как правило, старого типа. Чаще применяются для подъездных дверей. Использование такого вида замка для домашних дверей возможно только с новейшими версиями.

Разрабатываемое устройство будет принадлежать к группе электронных замков.

1 Описание принципиальной схемы

1.1 Описание работы схемы

Основой конструкции как ключа, так и замка является микроконтроллер ATtiny2313 фирмы Atmel. Передача сигналов осуществляется в ИК диапазоне последовательным кодом старт-стопным методом.

Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная кодового замка

Схема кодового замка показана на рисунке 1. Он находится в режиме ожидания, пока на фотодиод VD1 не поступит ИК сигнал, который преобразуется в электрические импульсы. Этот сигнал усиливается специализированной микросхемой DA1, и на ее выходе (вывод 8) формируются прямоугольные информационные импульсы, поступающие на линию PDO (вывод 2) микроконтроллера DD1. Он работает по программе, коды которой приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Код программы

Сразу после подачи питающего напряжения происходят инициализация и запись из ППЗУ в его регистры восьмиразрядных "секретных" слов. Информационные импульсы, поступающие на линию PDO, сравниваются с ними, и при совпадении с первым из слов происходит дальнейшая обработка информации. Если коды всех слов совпадут, на выходе PD5 микроконтроллера на несколько секунд установится высокий уровень, транзистор VT1 откроется, реле сработает и своими контактами К1.1 подаст питающее напряжение на электромагнит (соленоид), который и откроет дверной замок. Затем транзистор VT1 закроется и замок вернется в исходное состояние. Напряжение питания усилителя-формирователя DA1 и микроконтроллера DD1 стабилизировано интегральным стабилизатором DA2.

Схема ключа представлена на рисунке 3. Он представляет собой передатчик ИК сигналов и питается от одного гальванического элемента. На микросхеме DA1 собран преобразователь напряжения 1,5/5 В.

Рисунок 3 – Схема электрическая принципиальная ключа

Активизация ключа осуществляется подачей выключателем SA1 питающего напряжения. Микроконтроллер DD1 работает по программе, коды которой приведены на рисунке 4, и хранит в своей памяти кодовые слова ключа.

Рисунок 4 – Код программы

Но пока контакты кнопки SB1 не замкнуты, микроконтроллер DD1 формирует "пустые" кодовые слова, содержащие нули. После нажатия на кнопку SB1 микроконтроллер формирует на линии PD1 (вывод 3) последовательность импульсов, соответствующих кодовым словам. Эти импульсы открывают транзистор VT1, и на излучающий диод VD1 поступает импульсное напряжение.

При замене "секретных" слов надо изменить их коды в текстах программ, как замка, так и ключа, и затем их заново откомпилировать. Питают замок от сетевого блока питания напряжением 12В. Для работы устройства при отсутствии сетевого напряжения необходимо применить бесперебойный блок питания или дополнить его батареей гальванических элементов или аккумуляторов, обеспечивающей работу соленоида. Питание от сетевого источника и батареи подают на устройство через развязывающие диоды.

1.2 Подбор элементной базы

1.2.1 Резисторы

В данном устройстве используется 8 резистора (R1-R8), 7 из которых имеют номинальную мощность - 0,125 Вт и типоразмер С2-23 (R1-R4,R6-R8), 1 с номинальной мощностью – 0,5 Вт и типоразмером С1-4 (R5).

Резисторы типоразмера С2-23 (R1-R7) – постоянные металлопленочные

неизолированные резисторы предназначены для работы в электрических цепях переменного, постоянного и импульсного тока. Технические параметры резистора типа C2-23 представлены в таблице 1. Изображение с размерами резистора C2-23 представлено на рисунке 5.

Таблица 1 - Технические параметры резистора типа С2-23

№	Наименование	Значение
1	Вариант установки	011
2	Номинальное сопротивление, Ом	100;1к;300;470;200;51;
4	Точность, %	5
5	Номинальная мощность, Вт	0,125
6	Максимальное рабочее напряжение, В	200
7	Температура эксплуатации, °C	-60 - +70
8	Техническое условие	ОЖО.467.104

Рисунок 5 - размеры резистора С2-23

Резисторы типоразмера С1-4 - с углеродистым проводящим слоем. Применяется в цепях импульсного, постоянного и переменного тока. Используется как элемент навесного монтажа. Является неизолированным резистором. Технические параметры резистора типа С1-4 представлены в таблице 2. Изображение с размерами резистора С1-4 представлено на рисунке 6.

Таблица 2 - Технические параметры резистора типа С1-4

Рисунок 6 - размеры резистора типоразмера С1-4

1.2.2 Конденсаторы

В данном устройстве используется 16 конденсаторов (С1-С16), 8 из которых электролитические К50-35 (C1-C5,C8,C10,C15) и 8 постоянной емкости К10-17Б (C6,C7,C9,C11-C14,C16).

Конденсаторы К50-35 - конденсаторы импортные оксидно-электролитические алюминиевые полярные. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов. Технические параметры конденсатора типа К50-35 представлены в таблице 3. Изображение с размерами конденсатора К50-35 представлено на рисунке 7.

Таблица 3 - Технические параметры конденсатора типа К50-35

Рисунок 7 - размеры конденсатора К50-35

Конденсаторы К10-17Б - однослойные керамические конденсаторы постоянной ёмкости. Предназначены для эксплуатации в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Технические параметры конденсатора типа К10-17Б представлены в таблице 4. Изображение с размерами конденсатора К10-17Б представлено на рисунке 8.

Таблица 4 - Технические параметры конденсатора типа К10-17Б

Рисунок 8 - размеры конденсатора К10-17Б

1.2.3 Приборы электровакуумные и полупроводниковые

Используется фотодиод ФД256 (VD1), светодиод АЛ107Б (VD4), диод Шоттки (VD2) и полупроводниковый диод КД522Б (VD3).

Фотодиод кремниевый ФД256 - предназначен для применения в качестве приемников и датчиков инфракрасного излучения в составе оптико-электронной аппаратуры, систем фотоэлектрической автоматики и бесконтактного измерения температуры, вычислительной и измерительной техники в диапазоне длин волн от 0.5 до 1.9 мкм. Технические параметры фотодиода типа ФД256 представлены в таблице 5. Изображение с размерами фотодиода типа ФД256 представлено на рисунке 9.

Таблица 5 - Технические параметры фотодиода типа ФД256

Рисунок 9 - размеры фотодиода ФД256

Диоды Шоттки 1N5817– полупроводниковое устройство, обладающее низким падением напряжения при прямом включении. Барьером Шоттки служит металл-полупроводниковый переход, пропускающий электрическую цепь только в одном направлении. Технические параметры диода Шоттки типа 1N5817

представлены в таблице 6. Изображение с размерами диода Шоттки типа 1N5817

представлено на рисунке 10.

Таблица 6 - Технические параметры диода Шоттки типа 1N5817