CraftDuino и RFID-модуль RC522. Обзор, подключение, тестовый скетч. Хардварный “Свой-чужой” – RoboCraft

Урок 10. контроль доступа. rfid-rc522 servo arduino – описания, примеры, подключение к arduino

#include <Servo.h>
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h> // библиотека "RFID".
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);
unsigned long uidDec, uidDecTemp;  // для храниения номера метки в десятичном формате
Servo servo;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Waiting for card...");
  SPI.begin();  //  инициализация SPI / Init SPI bus.
  mfrc522.PCD_Init();     // инициализация MFRC522 / Init MFRC522 card.
  servo.attach(6);
  servo.write(0);  // устанавливаем серву в закрытое сосотояние
}
void loop() {
  // Поиск новой метки
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
    return;
  }
  // Выбор метки
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
    return;
  }
  uidDec = 0;
  // Выдача серийного номера метки.
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i  )
  {
    uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i];
    uidDec = uidDec * 256   uidDecTemp;
  }
  Serial.println("Card UID: ");
  Serial.println(uidDec); // Выводим UID метки в консоль.
  if (uidDec == 3763966293) // Сравниваем Uid метки, если он равен заданому то серва открывает.
  {
    tone(5, 200, 500); // Делаем звуковой сигнал, Открытие
    servo.write(90); // Поворациваем серву на угол 90 градусов(Отпираем какой либо механизм: задвижку, поворациваем ключ и т.д.)
    delay(3000); // пауза 3 сек и механизм запирается.
    tone(5, 500, 500); // Делаем звуковой сигнал,  Закрытие
  }
  servo.write(0);  // устанавливаем серву в закрытое сосотояние
}

if (uidDec == 3763966293) // Сравниваем Uid метки, если он равен заданному то сервопривод открывает задвижку.

Craftduino и rfid-модуль rc522. обзор, подключение, тестовый скетч. хардварный "свой-чужой" – robocraft

/**
* Read a card using a mfrc522 reader on your SPI interface
* Pin layout should be as follows (on Arduino Uno):
* MOSI: Pin 11 / ICSP-4
* MISO: Pin 12 / ICSP-1
* SCK: Pin 13 / ISCP-3
* SS: Pin 10
* RST: Pin 9
*
* Script is based on the script of Miguel Balboa.
* New cardnumber is printed when card has changed. Only a dot is printed
* if card is the same.
*
* @version 0.1
* @author Henri de Jong
* @since 06-01-2022
*/

#include <SPI.h>
#include <RFID.h>

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN);

// Setup variables:
    int serNum0;
    int serNum1;
    int serNum2;
    int serNum3;
    int serNum4;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();
  rfid.init();

}

void loop()
{

    if (rfid.isCard()) {
        if (rfid.readCardSerial()) {
            if (rfid.serNum[0] != serNum0
                && rfid.serNum[1] != serNum1
                && rfid.serNum[2] != serNum2
                && rfid.serNum[3] != serNum3
                && rfid.serNum[4] != serNum4
            ) {
                /* With a new cardnumber, show it. */
                Serial.println(" ");
                Serial.println("Card found");
                serNum0 = rfid.serNum[0];
                serNum1 = rfid.serNum[1];
                serNum2 = rfid.serNum[2];
                serNum3 = rfid.serNum[3];
                serNum4 = rfid.serNum[4];

                //Serial.println(" ");
                Serial.println("Cardnumber:");
                Serial.print("Dec: ");
		Serial.print(rfid.serNum[0],DEC);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[1],DEC);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[2],DEC);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[3],DEC);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[4],DEC);
                Serial.println(" ");

                Serial.print("Hex: ");
		Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[2],HEX);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[3],HEX);
                Serial.print(", ");
		Serial.print(rfid.serNum[4],HEX);
                Serial.println(" ");
             } else {
               /* If we have the same ID, just write a dot. */
               Serial.print(".");
             }
          }
    }

    rfid.halt();
}

serNum0 = rfid.serNum[0];
serNum1 = rfid.serNum[1];
serNum2 = rfid.serNum[2];
serNum3 = rfid.serNum[3];
serNum4 = rfid.serNum[4];

Serial.println("Card found");
Serial.println("Cardnumber:");
for (i = 0; i < 5; i  )
{
  Serial.print(rfid.serNum[i]);
  Serial.print(" ");
  reading_card[i] = rfid.serNum[i];
}

for (i = 0; i < 5; i  )
{
  if (reading_card[i]!=master[i])
    {
      break;
    }
}
if (i == 5)
{
  allow();
}
else
{
  denied();
}

/*
www.lab409.ru
Danil Borchevkin
15/12/2022

* MOSI: Pin 11 / ICSP-4
* MISO: Pin 12 / ICSP-1
* SCK: Pin 13 / ISCP-3
* SS: Pin 10
* RST: Pin 9
*/

#include <SPI.h>
#include <RFID.h>

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
#define BLUE_LED 6
#define YELLOW_LED 7

RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN);

unsigned char reading_card[5]; //for reading card
unsigned char master[5] = {114,13,207,204,124}; // allowed card
unsigned char i;

void indication(int led);
void allow();
void denied();

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();
  rfid.init();
  pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);
  pinMode(YELLOW_LED, OUTPUT);
}

void loop()
{
    if (rfid.isCard())
    {
        if (rfid.readCardSerial())
        {
                /* Reading card */
                Serial.println(" ");
                Serial.println("Card found");
                Serial.println("Cardnumber:");
                for (i = 0; i < 5; i  )
                {
		  Serial.print(rfid.serNum[i]);
                  Serial.print(" ");
                  reading_card[i] = rfid.serNum[i];
                }
                Serial.println();
                //verification
                for (i = 0; i < 5; i  )
                {
                  if (reading_card[i]!=master[i])
                  {
                    break;
                  }
                }
                if (i == 5)
                {
                  allow();
                }
                else
                {
                  denied();
                }
         }
    }
    rfid.halt();
}

void allow()
{
  Serial.println("Access accept!");
  indication(BLUE_LED);
}
void denied()
{
  Serial.println("Access denied!");
  indication(YELLOW_LED);
}
void indication(int led)
{
  digitalWrite(led, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(led, LOW);
}

Rc522 – rfid-модуль 13.56 мгц карта брелок

Тестирование и настройка готового дупликатора

Для описанного выше проекта вам понадобится специальный футляр, чтобы аккуратно разместить все компоненты и сохранить их в целости.

Вы можете создать корпус с помощью SketchUp, который имеет интуитивно понятный интерфейс с простыми кнопками, такими как Ластик, Линии и Инструмент рулетки.

Размеры коробки: 120 х 125 х 37 мм.

Если вы новичок в Sketchup, вам необходимо ознакомиться со следующими руководствами по SketchUp:

Коробка для корпуса устройства (вид сверху)Коробка для корпуса устройства (вид снизу)

Прежде чем разрабатывать кейс для проекта, следует учесть следующие аспекты:

• Вид сверху:
  — 2 отверстия для светодиодов (5,2 мм).
  — 1 для ЖК-дисплея (42,2 x 7,3 мм).
  — 1 отверстие для кабеля (16 x 10,5 мм).
• Вид снизу:
  — 1 отверстие для клавиатуры (27 × 10 мм).

Далее можно соотнести размеры и соорудить пластиковый корпус. Также вы можете изменить дизайн по своему усмотрению.

Все тело с модулями, расположенными внутри

Rfid модуль rc522 чтение запись

Аппаратная часть

Чтобы ввести код, вам понадобится библиотека LiquidCrystal_I2C.h в среде Arduino IDE. Библиотека позволяет подключать ЖК-дисплей к Arduino. Встроенная библиотека LiquidCrystal_I2C упрощает отображение символов на ЖК-дисплее.

Библиотека mfrc522

Установите версию MFRC522 (домашняя страница) через диспетчер библиотек).

Библиотека включает несколько примеров, а также компонент для Fritzing. Для первого знакомства запустите скетч DumpInfo. В комментариях указаны варианты подключения разных карт. Стандартный вариант для Arduino Uno / Nano.

Когда вы поднесете карту к дверному монитору, вы увидите большую таблицу данных. Дождитесь полной загрузки данных и обратите внимание на данные в блоке 0 — там вы можете увидеть идентификатор.

Но нет необходимости вручную считывать информацию из массива данных, идентификатор можно получить с помощью вызова функции. В начале стоит отдельная строка Card UID: 77 E7 BC 3A.

Возьмем упрощенный пример. Суть в следующем. Инициализируем объект класса MFRC522 и проверяем различные условия. Если карта не поднесена к считывателю, то выходим из функции loop (), если не можем прочитать карту, то также выходим из функции. Если оба условия все же соблюдаются (есть карта и данные с нее), то выполняем требуемый код.

Носим карту и брелок из комплекта (MIFARE 1 КБ), а также транспортные карты Москвы (MIFARE Ultralight или Ultralight C). Идентификатор карты отображается в десятичном формате.

Вход по пропускам

Каждая вкладка имеет собственный идентификатор, который можно найти после наброска библиотеки DumpInfo. Запоминаем идентификатор и пишем наш скетч для проверки. Если идентификатор совпадает, отображается сообщение (включить светодиод, открыть ворота и т.д.).

Программа не пустила меня к себе на порог, а вот кота пустили. «Умный дом» — угроза человечеству.

Запись и чтение пользовательских данных

Давайте посмотрим на два примера, включенных в библиотеку: rfid_write_personal_data и rfid_read_personal_data. Они позволяют записывать, а затем читать данные с карты.

Сначала загрузите скетч для записи данных. После перепрошивки подносим карту к считывателю; в дверном мониторе предлагается ввести фамилию, которую необходимо дополнить решёткой. После успешного ввода вам необходимо ввести имя и еще раз с последним символом решетки.

Затем прошиваем доску вторым примером и снова приносим карту. Считыватель прочитает данные и передаст их на дверной монитор.

Необходимые материалы

Для создания проекта Arduino, дубликатора ключей внутренней связи, вам потребуются следующие компоненты:

1. Arduino Nano.
2. RFID RC522.
3. Пьезоэлектрический зуммер.
4. 2x светодиодный монитор.
5. 2х 330 резисторов.
6. Клавиатура 4 × 4.
7. Адаптер I2C для LCD.
8. LCD16X2BL.

Подключение rc522 к arduino uno

RC522 работает с метками диапазона HF по протоколу MIFARE.

Модуль RC522 имеет SPI-интерфейс. В SPI используются четыре цифровых сигнала:

• MOSI — выход ведущего, вход ведомого (англ. Master Out Slave In). Служит для передачи данных от ведущего устройства ведомому.
• MISO — вход ведущего, выход ведомого (англ. Master In Slave Out). Служит для передачи данных от ведомого устройства ведущему.
• SCLK или SCK — последовательный тактовый сигнал (англ. Serial Clock). Служит для передачи тактового сигнала для ведомых устройств.
• CS или SS — выбор микросхемы, выбор ведомого (англ. Chip Select, Slave Select).

Также, стоит отметить, что при подключении к Ардуино используется питание на 3.3 В.

Подключение к плате esp32

Плата ESP32 имеет другую распиновку, чем Arduino Uno, поэтому схема подключения будет следующей.

Библиотека MFRC522 должна работать без проблем.

Подключение модуля к плате arduino

Рассмотрим подключение модуля к плате Arduino. Нам понадобятся следующие детали:

Подключение модуля RFID-RC522 к плате Arduino по будем производить по схеме соединений на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема соединений для подключения RFID модуль RC522 к плате Arduino

На платах Arduino есть разъём ICSP. Он используется для работы по интерфейсу SPI. Назначение контактов разъёма ICSP представлено на рисунке 4. Поэтому можно для соединений использовать контакты разъёма ICSP.

Рисунок 4. Распиновка разъёма ICSP Arduino для интерфейса SPI

Предназначение дубликатора домофонных ключей

Используя микроконтроллер Arduino, вы можете скопировать ключ внутренней связи, если случайно потеряете его.

RFID означает радиочастотную идентификацию. Устройство выполняет ту же функцию, что и штрих-код или магнитная полоса на обратной стороне кредитной карты. Предоставляет уникальный идентификатор для этого объекта. И точно так же, как штрих-код или магнитная полоса, RFID необходимо сканировать для получения информации.

RFID используется в этом проекте для чтения данных с RFID-меток и отправки информации в энергонезависимую память MCU.

Идентификатор, считанный тегами, сравнивается с сохраненной информацией и, если он совпадает, дверь открывается.

Принцип работы дубликатора на ардуино

Каждый ключ имеет внутреннее соединение с дверью домофона — этот номер служит идентификатором ключа. Этот номер ключа внутренней связи определяет, правильно ли вы добавили ключ. Поэтому принцип работы дубликатора ключей домофона на Arduino довольно прост: сначала нужно проверить «разрешенный» ключ, затем присвоить такой же номер другому ключу-клону.

Проверяя номер из своей базы данных разрешенной скорости передачи, он откроет дверь. Ключи внутренней связи, которые мы будем подключать к дупликатору Arduino (иногда называемому iButton или Touch Memory), считываются и записываются на 1-проводном интерфейсе. Поэтому схема подключения очень проста.

Программа

Для работы с модулем RC522 можно использовать либо стандартную библиотеку, либо библиотеку MFRC522, написанную специально под данный модуль.

Давайте попробуем прочитать информацию с карты. Воспользуемся для этого скетчем DumpInfo из библиотеки RC522.

Программная часть

Мы подключим клавиатуру для отображения чисел на ЖК-дисплее для Arduino и скопируем ключ, который мы вводим с клавиатуры.

Keypad.h — это библиотека, которая позволяет Arduino читать клавиатуру матричного типа.

В этом проекте используется клавиатура 4×4.

В таблице показано подключение платы Arduino к клавиатуре. Контакты клавиатуры подключены к цифровым выходным контактам Arduino. Вывод D6 использовался для зуммера, потому что это был вывод ШИМ.

Штырь для клавиатуры Штырь Arduino

Связь между Arduino, ЖК-дисплеем и клавиатуройЖК-дисплей и клавиатура подключены к Arduino

Итак, давайте добавим RFID. В этом случае карта RFID использует протокол связи SPI, в котором Arduino будет действовать как ведущее устройство, а считыватель RFID — как ведомое устройство. Кардридер и метки предназначены для связи на частоте 13,56 МГц.

Это важный шаг, поскольку он помогает нам считывать данные с карты и определять, соответствует ли идентификатор информации, хранящейся в EEPROM. Если он совпадает, он предоставит нам доступ и отобразит «Разблокировано». В противном случае на ЖК-дисплее отобразится «Заблокировано».

Связь между Arduino, LCD и RFIDДомофон на Arduino, LCD и RFID

Следующий шаг — добавить зуммер и 2 светодиода для имитации системы контролируемого доступа. Взгляните на схему ниже. Зуммер настроен на звуковой сигнал каждый раз, когда мы получаем доступ (разблокирован). Красный светодиод всегда горит в заблокированном состоянии, но зеленый светодиод горит в разблокированном состоянии.

Для защиты модулей нужно использовать 3D-печать корпуса. Если у вас нет 3D-принтера, вы можете просто использовать пластиковый корпус, в который можно поместить все компоненты. Это очень полезно, потому что модули будут размещены внутри, а единственными частями из коробки будут светодиоды, клавиатура и ЖК-дисплей.

Схема подключения, показывающая соединение между Nano, ЖК-дисплеем, клавиатурой, RFID и звуковым сигналом

Создание дубликатора своими руками

ЖК-дисплей имеет 16 контактов, что слишком много для домофона Arduino Nano, поэтому важно иметь адаптер I2C. Это позволяет вам управлять дисплеем с помощью всего двух сигнальных контактов на Arduino. Это полезно из-за небольшого количества контактов, которые необходимо контролировать MCU.

LCD контакты

ЖК-дисплеи имеют параллельный интерфейс, что означает, что микроконтроллер должен одновременно управлять несколькими контактами интерфейса для управления дисплеем. В таблице ниже представлено описание каждого из контактов на английском языке:

Характеристики контактов

Во-первых, давайте подключим ЖК-дисплей к I2C. Для этого требуется адаптер I2C LCD (LCD1602). Адаптер преобразует ЖК-дисплей 16 x 2 в ЖК-дисплей с последовательным интерфейсом I2C, которым можно управлять через Arduino с помощью всего 2 проводов.

Соединения между Arduino и LCD

Функции библиотеки

PCD_DumpVersionToSerial () — отправляет версию прошивки считывателя на дверной монитор

PICC_IsNewCardPresent () — Проверяет отправленную метку

PICC_ReadCardSerial () — считывает данные с метки

PICC_DumpToSerial () — загружает данные метки в монитор порта

PICC_GetType () — тип карты

PICC_GetTypeName — имя карты

Купить модуль RC-522 на AliExpress

Часто задаваемые вопросы faq

1. Что делать, если модуль не читает метку?

Интерфейсы и назначение выводов

Микросхема MFRC522 поддерживает интерфейсы SPI, UART и I2C (см. рисунок 2). Выбор интерфейса осуществляется установкой логических уровней на определенных выводах микросхемы. На данном модуле выбран интерфейс SPI.

Рисунок 2. RFID модуль RC522 – назначение выводов

Назначение выводов интерфейса SPI:

Сигнал сброса RST – это сигнал, поступающий от цифрового выхода контроллера. При поступлении сигнала LOW происходит перезагрузка считывателя. Также ридер установкой на RST низкого уровня  сообщает, что находится в режиме сна, для вывода модуля из режима сна необходимо подать на данный вывод сигнал HIGH.