Arduino与Proteus仿真实例-密码门禁控制仿真

密码门禁控制仿真

1、应用介绍

本文将演示如何实现密码门禁控制逻辑仿真。

此次仿真主要涉及如下内容：

密码输入、更新、验证
门禁控制逻辑

此次仿真将使用继电器和直流电机作为电子门禁元件仿真器件。

在前面的文章中，对密码输入、更新、验证、储存，做了详细的仿真，请参考：

Arduino与Proteus仿真实例-密码输入、验证与更新仿真

在前面的文章中，对继电器控制仿真，请参考：

Arduino与Proteus仿真实例-继电器驱动仿真

2、仿真电路原理图

此次仿真电路原理图如下：

仿真电路分如下模块：

LCD驱动电路：按四线SPI驱动连接
键盘驱动电路：由PCF8574驱动4x4矩阵键盘
继电+直流电机驱动电路

3、仿真代码实现

在本次实例中，主要使用到如下开源库：

1）导入依赖头文件

#include <LiquidCrystal.h>
#include <Keypad\_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>

2）创建LCD1602对象和定义继电器引脚

// LCD1602
LiquidCrystal lcd(12, 11,5, 4, 3, 2);// RS、RW，D0~D7
#define LOCK\_RELAY\_PIN 7

3）定义矩阵键盘对象

#define KEYPAD\_I2CADDR 0x20
// I2C键盘
const byte ROWS = 4; // 4行
const byte COLS = 4; // 4列
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'\*','0','#','D'}
};
// PCF8574IO映射
byte rowPins[ROWS] = {0, 1, 2, 3}; // 连接矩阵键盘行引脚
byte colPins[COLS] = {4, 5, 6, 7}; // 连接矩阵键盘列引脚

TwoWire \*jwire = &Wire;   // I2C总线
Keypad_I2C kpd( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS, KEYPAD_I2CADDR, PCF8574, jwire );

4）定义密码储存变量

#define PASSWORD\_ADDR 0x10 // 密码储存地址
#define PASSWORD\_INIT\_ADDR 0x01 // 密码状态地址
#define PASSWORD\_LEN 0x06 // 密码长度
#define PASSWORD\_UPDATE "\*#01#\*" // 密码更新
#define PASSWORD\_CMD\_COMPARE 0x01 // 密码验证
#define PASSWORD\_CMD\_UPDATE 0x02 // 密码更新

const char inited_password[PASSWORD_LEN] = {'1','2','3','4','5','6'}; // 默认密码
char saved_password[PASSWORD_LEN] = {0}; // EEPROM储存的密码
char current_password[PASSWORD_LEN] = {0}; // 当前输入密码
char password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE; // 密码操作命令

5）密码初始化

// 初始化密码
void init\_password(){
  int isInited = 0;
  isInited = EEPROM.read(PASSWORD_INIT_ADDR);
  if(isInited != 1){ // 密码未初始化
    int addr = PASSWORD_ADDR;
    for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
      EEPROM.write(addr,inited_password[i]); // 写入默认密码
      addr++;
    }
    EEPROM.write(PASSWORD_INIT_ADDR,1); // 更新密码标志
    Serial.println("initialized password");
  }
}

6）密码读取

// 读取密码
void read\_password(){
  int addr = PASSWORD_ADDR;
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    saved_password[i] = (char)EEPROM.read(addr);
    addr++;
  }
}

7）密码比较

// 读取密码
void read\_password(){
  int addr = PASSWORD_ADDR;
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    saved_password[i] = (char)EEPROM.read(addr);
    addr++;
  }
}

8）密码更新

// 更新密码
void update\_password(char\* pass){
  int addr = PASSWORD_ADDR;
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    EEPROM.write(addr,inited_password[i]);
    addr++;
  }
  Serial.println("password updated");
}

bool is\_update\_password(char\* pass){
  return(pass[0] == '\*' && pass[1] == '#' && pass[2] == '0' && pass[3] == '1' && pass[4] == '#' && pass[5] == '\*');
}

9）门禁控制

// 开锁
void unlock\_door(){
  digitalWrite(LOCK_RELAY_PIN,LOW);
  delay(3000);
  digitalWrite(LOCK_RELAY_PIN,HIGH);
}
// 关锁
void lock\_door(){
  digitalWrite(LOCK_RELAY_PIN,HIGH);
}

10）设备初始化

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  init\_password();
  read\_password();
  pinMode(LOCK_RELAY_PIN,OUTPUT);
  digitalWrite(LOCK_RELAY_PIN,HIGH);
  Serial.print("inited password:");
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    Serial.print((char)saved_password[i]);
  }
  Serial.println();
  lcd.begin(16, 2);  // 设置LCD的行和列
  // 键盘初始化
  jwire->begin();
  kpd.begin();
}

11）门锁控制逻辑实现

unsigned char index = 0; // 当前密码输入索引 
bool is_updating_password = false; // 当前页面是否正在更新密码
void loop() 
{
   char key = kpd.getKey();
   if(key){
     if(password_cmd == PASSWORD_CMD_COMPARE){
        current_password[index] = key;
        if(index == 0){
          lcd.clear();
        }
        lcd.setCursor(index, 0);
        lcd.print('\*');
     }else{
        if(index == 0){
          is_updating_password = true;
        }
        saved_password[index] = key;
        current_password[index] = key;
        lcd.setCursor(index, 2);
        lcd.print((char)key);
     }
     Serial.print("index:");
     Serial.print(index);
     Serial.print(",key=");
     Serial.println(key);
     index++;
   }
   if(index == 6){
     lcd.clear();
     lcd.setCursor(0,0);
     if(is\_update\_password(current_password)){
       password_cmd = PASSWORD_CMD_UPDATE;
     }
     if(password_cmd == PASSWORD_CMD_UPDATE){
       if(!is_updating_password){
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Update Password:");
       }else{
         is\_update\_password(current_password);
         lcd.clear();
         lcd.setCursor(0,0);
         lcd.print("Password Updated");
         password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE;
         is_updating_password = false;
       }
     }else{
        password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE;
        if(compare\_password(current_password)){
          lcd.print("Lock opened");
          unlock\_door();
        }else{
          lcd.print("Password Failed");
          lock\_door();
        }
     }
     index = 0;
   }
}