Система контроля доступа на Arduino Nano и RFID-модуле RC-522

Проекты · 13 апреля 2025

Электрозамок открывается картой или паролем, а настройки и база ключей хранятся в EEPROM. Разбираем логику работы, схему и карту памяти проекта.

Состав и назначение

Системы контроля доступа — от простых электрозамков до пропускных комплексов на предприятиях — решают одну задачу: не пустить посторонних на охраняемый объект. Описанный проект реализует её на Arduino Nano. Открыть замок можно двумя способами: приложить зарегистрированную RFID-карту или набрать пароль. В устройстве используются RFID-приёмник RC-522, матричная клавиатура, LCD-дисплей 16х2 с интерфейсом I2C, модуль реле для управления электрозамком и пьезоэлектрический излучатель. Ключами служат пластиковые карты из комплекта RC-522.

Рабочий режим

После включения устройство подаёт звуковой сигнал, реле остаётся обесточенным, а на дисплее три секунды держится стартовая надпись.

Затем система переходит в рабочий режим и предлагает приложить карту или ввести пароль. Цифры набираются на клавиатуре, клавиша [#] подтверждает ввод, [*] отменяет его.

Если карта есть в базе или пароль верен, раздаётся сигнал и на реле подаётся питание на время от 1 до 9 секунд — оно задаётся в настройках. Дисплей сообщает об успешном доступе и показывает, сколько ещё замок будет открыт. При неверном пароле или незнакомой карте выводится мигающее сообщение об ошибке со своим звуковым сопровождением.

Меню администратора

Второй режим служит для регистрации и удаления карт, смены паролей и настройки. Чтобы попасть в него, в рабочем режиме вводят специальный пароль и нажимают [#]. По умолчанию это 1234567, позже его можно заменить. По пунктам меню перемещаются клавишами [A] и [B], [#] открывает подменю, [*] возвращает на уровень выше.

• EDIT RFID DATA — работа с базой ключей. В неё помещается до 30 кодов (число при необходимости можно увеличить). На экране виден номер ячейки и код привязанной карты либо надпись «empty». По нажатию [#] ячейку можно заполнить или перезаписать, очистить либо оставить как есть. При регистрации на поднесение карты отводится 5 секунд, после чего сообщается, удалась ли запись. Удаление подтверждается надписью «CARD DELETED».
• ACCESS PASSWORD — смена пароля, которым открывается замок.
• ADMIN PASSWORD — смена пароля входа в меню администратора.
• SET OPEN TIME — время удержания замка открытым, от 1 до 9 секунд; задаётся нажатием нужной цифры.

Перед написанием программы полезно свести все экраны и переходы в единую карту меню — она служит шпаргалкой при разработке.

Особенности схемы

RC-522 работает по SPI, поэтому линии MISO, MOSI и SCK привязаны к аппаратным SPI-выводам Arduino Nano и переназначить их нельзя. Выводы SS и RST можно подключить к любым пинам, указав их номера в скетче. Дисплей общается по I2C: у Nano это A4 (SDA) и A5 (SCL). Клавиатура, излучатель и реле занимают ещё 10 выводов, и ресурсов платы на всё хватает.

• RC-522 питается от 3,3 В — более высокое напряжение может вывести его из строя.
• Реле в проекте управляется уровнем 5 В; встречаются и 12-вольтовые релейные модули, это нужно учитывать.
• Излучатель — пьезоэлектрический, без встроенного генератора, подключён к выводу A1. Обычный динамик с большой вероятностью сожжёт этот выход.

Карта памяти EEPROM

Все настройки должны переживать отключение питания, поэтому хранятся в энергонезависимой памяти. UID каждой RFID-метки состоит из 4 байт; перед ним записывается ещё один байт-признак: 1 — ключ зарегистрирован, 0 — ячейка свободна. Таким образом, одна запись занимает 5 байт, а 30 ключей — адреса с 0 по 149. Для Nano с её 1024 ячейками EEPROM это немного.

Оба пароля имеют длину 7 цифр, то есть по 7 байт. Отдельная ячейка отведена под время удержания реле. Ещё один байт по адресу 500 служит признаком первого запуска: при самом первом включении программа заполняет память значениями по умолчанию, а в дальнейшем её не трогает, чтобы не стереть пользовательские данные.

Библиотеки

Скетч опирается на три библиотеки: New-LiquidCrystal-master для работы с LCD по шине I2C, Keypad-master для матричной клавиатуры и rfid-master для модуля RC-522. Сам код получился объёмным и в исходной статье не приводится; автор отмечает, что постарался подробно прокомментировать ключевые места, чтобы программу было проще дорабатывать под себя.

← Все статьи