Arduinoセキュリティおよび警報システムプロジェクト

このプロジェクトでは、Arduinoのセキュリティおよびアラームシステムの作成方法を学習します。次のビデオを見るか、以下のチュートリアルを読むことができます。

概要

Aボタンを押してから10秒でアラームが鳴ります。物体を検出するために超音波センサーを使用し、アラームが何かを検出すると、ブザーが音を発し始めます。アラームを停止するには、4桁のパスワードを挿入する必要があります。事前設定されたパスワードは1234ですが、変更することもできます。

Bボタンを押すと、パスワード変更メニューに入ります。続行するには、最初に現在のパスワードを入力してから、新しい4桁のパスワードを入力する必要があります。パスワードが変更されると、次にアラームをアクティブにしたときに、新しいパスワードを入力することによってのみアラームを停止できます。間違ったパスワードを入力すると、再試行する必要があるというメッセージが表示されます。

必要なコンポーネント

次に、このプロジェクトに必要なコンポーネントを見てみましょう。もちろん、Arduinoボード、超音波センサー、LCDディスプレイ、ブザー、4×4キーパッドが必要です。

このArduinoプロジェクトに必要なコンポーネントは、以下のリンクから入手できます。

キーパッド……………………………………..
LCD16×2…………………………………。
超音波センサー………………………
ブザー………………………………………
Arduinoボード…………………………..
ブレッドボードとジャンパー線………

Arduinoアラームシステムの回路図

これが回路図です。

したがって、ブザーの場合、必要なピンは1つだけですが、PWMをサポートするピンが1つ必要です。 4×4キーパッドには8つのピンがあり、そのうちの4つはキーパッドの行用で、4つは列用です。各ボタンは実際にはプッシュボタンスイッチであり、押すと1つの行と列が短くなります。

したがって、たとえば、行1の行を低く設定し、すべての列の行を高く設定した場合、たとえばボタン3を押すと、2つの行の間が短いため、列3の行が低くなります。このような場合、ボタン3が押されたことを登録できます。

このプロジェクトの他の2つのコンポーネント、超音波センサーとLCDディスプレイについては、それらの接続方法と使用方法に関する以前の詳細なチュートリアルを確認できます。

Arduinoアラームシステムのソースコード

次に、Arduinoコードを見てみましょう。コードが少し長いので、理解を深めるために、プログラムのソースコードを各セクションの説明とともにセクションに投稿します。そして、この記事の最後に、完全なソースコードを投稿します。

そのため、LCD用の標準のLiquidCrystalライブラリと、追加でインストールする必要のあるキーパッドライブラリを含める必要があります。次に、ブザーと超音波センサーのピンを定義し、プログラムに必要ないくつかの変数を定義し、キーパッドのキーを定義し、キーパッドとLCDの2つのオブジェクトを作成する必要があります。

#include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library 
#include <Keypad.h>

#define buzzer 8
#define trigPin 9
#define echoPin 10

long duration;
int distance, initialDistance, currentDistance, i;
int screenOffMsg =0;
String password="1234";
String tempPassword;
boolean activated = false; // State of the alarm
boolean isActivated;
boolean activateAlarm = false;
boolean alarmActivated = false;
boolean enteredPassword; // State of the entered password to stop the alarm
boolean passChangeMode = false;
boolean passChanged = false;

const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keypressed;
//define the cymbols on the buttons of the keypads
char keyMap[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {14, 15, 16, 17}; //Row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {18, 19, 20, 21}; //Column pinouts of the keypad

Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(keyMap), rowPins, colPins, ROWS, COLS); 
LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7); // Creates an LC object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

void setup() { 
  lcd.begin(16,2); 
  pinMode(buzzer, OUTPUT); // Set buzzer as an output
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
  pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}Code language: Arduino (arduino)

セットアップセクションでは、LCDを初期化し、ブザーと超音波センサーのピンモードを定義する必要があります。

ループセクションでは、最初にアラームがアクティブになっているかどうかを確認します。したがって、アラームがアクティブになっていない場合、LCDには、アラームをアクティブにするためのAとパスワードを変更するためのBの2つのオプションを提供するプログラムのホーム画面が表示されます。次に、myKeypad.getKey（）関数を使用して、キーパッドのどのボタンが押されたかを読み取ります。それがボタンAの場合、ブザーは200ミリ秒の音を発し、activateAlarm変数がtrueになります。

if (!alarmActivated) {
    if (screenOffMsg == 0 ){
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("A - Activate");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("B - Change Pass");
      screenOffMsg = 1;
    }
    keypressed = myKeypad.getKey();
     if (keypressed =='A'){        //If A is pressed, activate the alarm
      tone(buzzer, 1000, 200);
      activateAlarm = true;            
    }Code language: Arduino (arduino)

その場合、LCDに「アラームがアクティブになります」というメッセージが出力され、whileループを使用して、アラームがアクティブになる前に9秒のカウントダウンが行われます。次に、「Alarm Activated」というメッセージが表示され、アラームデバイスからその反対側のオブジェクトまでの初期距離を測定します。

if (activateAlarm) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm will be");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("activated in");
   
    int countdown = 9; // 9 seconds count down before activating the alarm
    while (countdown != 0) {
      lcd.setCursor(13,1);
      lcd.print(countdown);
      countdown--;
      tone(buzzer, 700, 100);
      delay(1000);
    }
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm Activated!");
    initialDistance = getDistance();
    activateAlarm = false;
    alarmActivated = true;
  }Code language: Arduino (arduino)

したがって、次のステップは、超音波センサーが現在測定されている距離が初期距離よりも小さいかどうかを常にチェックし、10 cmの値で補正します。それが本当の場合は、センサーとアラームの前に物体が現れたことを意味します。有効になります。 tune（）関数がブザーをアクティブにし、enterPassword（）カスタム関数が呼び出されます。

if (alarmActivated == true){
      currentDistance = getDistance() + 10;
      if ( currentDistance < initialDistance) {
        tone(buzzer, 1000); // Send 1KHz sound signal 
        lcd.clear();
        enterPassword();
      }
    }Code language: Arduino (arduino)

このカスタム関数は、アラームがアクティブになっていること、およびアラームを停止するためにパスワードを入力する必要があることを示すメッセージを出力します。したがって、次のwhileループを使用して、キーパッドのボタンを押したかどうかを常にチェックし、ボタンを押すたびにtempPassword変数に追加されます。 4桁を超える数字を入力するか、シャープボタンを押すと、前に入力した数字がクリアされるため、最初からもう一度入力できます。

void enterPassword() {
  int k=5;
  tempPassword = "";
  activated = true;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print(" *** ALARM *** ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Pass>");
      while(activated) {
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
          tempPassword += keypressed;
          lcd.setCursor(k,1);
          lcd.print("*");
          k++;
        }
      }
      if (k > 9 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        k=5;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print(" *** ALARM *** ");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("Pass>");
      }
      if ( keypressed == '*') {
        if ( tempPassword == password ) {
          activated = false;
          alarmActivated = false;
          noTone(buzzer);
          screenOffMsg = 0; 
        }
        else if (tempPassword != password) {
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Wrong! Try Again");
          delay(2000);
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print(" *** ALARM *** ");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Pass>");
        }
      }    
    }
}Code language: Arduino (arduino)

一方、アスタリスクボタンを押すと、現在入力されているパスワードが最初に設定されたパスワードと同じかどうかを確認します。それが本当の場合、アラームは無効になり、ブザーは音を出さなくなり、ホーム画面に戻ります。しかし、パスワードを入力した場合、「間違っています！再試行する！"が表示され、正しいパスワードの入力を再試行する必要があります。

パスワードの変更には、同様の方法を使用します。ここでは、新しいパスワードを設定できるようにするために、最初に現在のパスワードを入力する必要があります。

else if (keypressed =='B') {
      lcd.clear();
      int i=1;
      tone(buzzer, 2000, 100);
      tempPassword = "";
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Current Password");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(">");
      passChangeMode = true;
      passChanged = true;   
      while(passChanged) {      
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
         tempPassword += keypressed;
         lcd.setCursor(i,1);
         lcd.print("*");
         i++;
         tone(buzzer, 2000, 100);
        }
      }
      if (i > 5 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        i=1;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Current Password");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print(">"); 
      }
      if ( keypressed == '*') {
        i=1;
        tone(buzzer, 2000, 100);
        if (password == tempPassword) {
          tempPassword="";
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Set New Password");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print(">");
          while(passChangeMode) {
            keypressed = myKeypad.getKey();
            if (keypressed != NO_KEY){
              if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
                  keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
                  keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
                tempPassword += keypressed;
                lcd.setCursor(i,1);
                lcd.print("*");
                i++;
                tone(buzzer, 2000, 100);
              }
            }
            if (i > 5 || keypressed == '#') {
              tempPassword = "";
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              lcd.clear();
              lcd.setCursor(0,0);
              lcd.print("Set New Password");
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print(">");
            }
            if ( keypressed == '*') {
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              password = tempPassword;
              passChangeMode = false;
              passChanged = false;
              screenOffMsg = 0;
            }            
          }
        }
      }
    }
   }Code language: Arduino (arduino)

Arduinoアラームシステムの完全なソースコードは次のとおりです。

/*
* Arduino Security and Alarm System
*
* by Dejan Nedelkovski,
* www.HowToMechatronics.com
*
*/

#include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library 
#include <Keypad.h>

#define buzzer 8
#define trigPin 9
#define echoPin 10

long duration;
int distance, initialDistance, currentDistance, i;
int screenOffMsg =0;
String password="1234";
String tempPassword;
boolean activated = false; // State of the alarm
boolean isActivated;
boolean activateAlarm = false;
boolean alarmActivated = false;
boolean enteredPassword; // State of the entered password to stop the alarm
boolean passChangeMode = false;
boolean passChanged = false;

const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keypressed;
//define the cymbols on the buttons of the keypads
char keyMap[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {14, 15, 16, 17}; //Row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {18, 19, 20, 21}; //Column pinouts of the keypad

Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(keyMap), rowPins, colPins, ROWS, COLS); 
LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7); // Creates an LC object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

void setup() { 
  lcd.begin(16,2); 
  pinMode(buzzer, OUTPUT); // Set buzzer as an output
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
  pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}

void loop() {
  if (activateAlarm) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm will be");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("activated in");
   
    int countdown = 9; // 9 seconds count down before activating the alarm
    while (countdown != 0) {
      lcd.setCursor(13,1);
      lcd.print(countdown);
      countdown--;
      tone(buzzer, 700, 100);
      delay(1000);
    }
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm Activated!");
    initialDistance = getDistance();
    activateAlarm = false;
    alarmActivated = true;
  }

  if (alarmActivated == true){
      currentDistance = getDistance() + 10;
      if ( currentDistance < initialDistance) {
        tone(buzzer, 1000); // Send 1KHz sound signal 
        lcd.clear();
        enterPassword();
      }
    }

  if (!alarmActivated) {
    if (screenOffMsg == 0 ){
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("A - Activate");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("B - Change Pass");
      screenOffMsg = 1;
    }
    keypressed = myKeypad.getKey();
     if (keypressed =='A'){        //If A is pressed, activate the alarm
      tone(buzzer, 1000, 200);
      activateAlarm = true;            
    }
    else if (keypressed =='B') {
      lcd.clear();
      int i=1;
      tone(buzzer, 2000, 100);
      tempPassword = "";
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Current Password");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(">");
      passChangeMode = true;
      passChanged = true;   
      while(passChanged) {      
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
         tempPassword += keypressed;
         lcd.setCursor(i,1);
         lcd.print("*");
         i++;
         tone(buzzer, 2000, 100);
        }
      }
      if (i > 5 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        i=1;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Current Password");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print(">"); 
      }
      if ( keypressed == '*') {
        i=1;
        tone(buzzer, 2000, 100);
        if (password == tempPassword) {
          tempPassword="";
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Set New Password");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print(">");
          while(passChangeMode) {
            keypressed = myKeypad.getKey();
            if (keypressed != NO_KEY){
              if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
                  keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
                  keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
                tempPassword += keypressed;
                lcd.setCursor(i,1);
                lcd.print("*");
                i++;
                tone(buzzer, 2000, 100);
              }
            }
            if (i > 5 || keypressed == '#') {
              tempPassword = "";
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              lcd.clear();
              lcd.setCursor(0,0);
              lcd.print("Set New Password");
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print(">");
            }
            if ( keypressed == '*') {
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              password = tempPassword;
              passChangeMode = false;
              passChanged = false;
              screenOffMsg = 0;
            }            
          }
        }
      }
    }
   }
 }
}

void enterPassword() {
  int k=5;
  tempPassword = "";
  activated = true;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print(" *** ALARM *** ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Pass>");
      while(activated) {
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
          tempPassword += keypressed;
          lcd.setCursor(k,1);
          lcd.print("*");
          k++;
        }
      }
      if (k > 9 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        k=5;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print(" *** ALARM *** ");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("Pass>");
      }
      if ( keypressed == '*') {
        if ( tempPassword == password ) {
          activated = false;
          alarmActivated = false;
          noTone(buzzer);
          screenOffMsg = 0; 
        }
        else if (tempPassword != password) {
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Wrong! Try Again");
          delay(2000);
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print(" *** ALARM *** ");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Pass>");
        }
      }    
    }
}
// Custom function for the Ultrasonic sensor
long getDistance(){
  //int i=10;
  
  //while( i<=10 ) {
  // Clears the trigPin
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);

  // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // Calculating the distance
  distance = duration*0.034/2;
  //sumDistance += distance;
  //}
  //int averageDistance= sumDistance/10;
  return distance;

}
Code language: Arduino (arduino)

ファイナルタッチ

プロジェクトを完了するために、私はすべてのコンポーネントを取り付けてそれらを互いに接触させたプラスチック製の電気ボックスを使用しました。

以上です。このプロジェクトを楽しんでいただき、下のコメントセクションでお気軽に質問してください。

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