3.1.9 Passwortsperre

Einführung

In diesem Projekt verwenden wir eine Tastatur und ein LCD, um ein Kombinationsschloss zu erstellen. Das LCD zeigt eine entsprechende Aufforderung an, um Ihr Passwort auf der Tastatur einzugeben. Wenn das Passwort korrekt eingegeben wird, wird „Richtig“ angezeigt.

Auf der Grundlage dieses Projekts können wir zusätzliche elektronische Komponenten wie einen Summer, eine LED usw. hinzufügen, um verschiedene experimentelle Phänomene für die Passworteingabe zu realisieren.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/4.1.14_password_lock_list.png

Schaltplan

T-Karte Name

physisch

wiringPi

BCM

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO25

Pin 22

6

25

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin 15

3

22

SPIMOSI

Pin 19

12

10

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/4.1.14_password_lock_schematic.png

Experimentelle Vorgehensweise

Schritt 1: Schaltung aufbauen.

../_images/4.1.14_password_lock_circuit.png

Schritt 2: Verzeichnis ändern.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 3.1.9_PasswordLock_zero.py

Nachdem der Code ausgeführt wurde, wird die Tastatur verwendet, um das Passwort einzugeben: 1984. Wenn auf dem LCD1602 „Richtig“ angezeigt wird, ist das Passwort korrekt eingegeben. Andernfalls wird „FALSCHE TASTE“ angezeigt.

Bemerkung

  • Wenn der Fehler Datei nicht gefunden: [Errno 2] Keine solche Datei oder Verzeichnis: '/dev/i2c-1' auftritt, müssen Sie sich auf I2C-Konfiguration beziehen, um I2C zu aktivieren.

  • Wenn der Fehler Modul nicht gefunden: Kein Modul mit dem Namen 'smbus2' auftritt, führen Sie bitte sudo pip3 install smbus2 aus.

  • Wenn der Fehler OSError: [Errno 121] Remote I/O-Fehler auftritt, bedeutet dies, dass das Modul falsch angeschlossen ist oder das Modul defekt ist.

  • Wenn der Code und die Verkabelung korrekt sind, das LCD jedoch immer noch keinen Inhalt anzeigt, können Sie den Potentiometer auf der Rückseite drehen, um den Kontrast zu erhöhen.

Code

Bemerkung

Sie können den unten stehenden Code Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Bevor Sie dies tun, müssen Sie zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 gehen. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um die Auswirkungen zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
from time import sleep
import LCD1602

class Tastatur:
    def __init__(self, reihen_pins, spalten_pins, tasten):
        """
        Initialisieren der Tastatur mit festgelegten Reihen- und Spaltenpins und Tasten.
        :param reihen_pins: Liste der GPIO-Pins für die Reihen.
        :param spalten_pins: Liste der GPIO-Pins für die Spalten.
        :param tasten: Liste der Tasten in der Tastaturanordnung.
        """
        self.reihen = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in reihen_pins]  # Einrichtung der Reihenpins
        self.spalten = [Button(pin, pull_up=False) for pin in spalten_pins]  # Einrichtung der Spaltenpins
        self.tasten = tasten  # Tastaturanordnung

    def lesen(self):
        """
        Lesen und Zurückgeben einer Liste der aktuell gedrückten Tasten.
        :return: Liste der gedrückten Tasten.
        """
        gedrueckte_tasten = []
        for i, reihe in enumerate(self.reihen):
            reihe.on()  # Aktiviere aktuelle Reihe
            for j, spalte in enumerate(self.spalten):
                if spalte.is_pressed:
                    index = i * len(self.spalten) + j
                    gedrueckte_tasten.append(self.tasten[index])
            reihe.off()  # Deaktiviere Reihe nach Überprüfung
        return gedrueckte_tasten

# Einrichtung der Passwortüberprüfung
LAENGE = 4
passwort = ['1', '9', '8', '4']  # Voreingestelltes Passwort
testwort = ['0', '0', '0', '0']  # Speicherung der Benutzereingabe
tasteIndex = 0  # Index für Eingabetasten

def ueberpruefen():
    """
    Überprüfen, ob das eingegebene Passwort mit dem voreingestellten Passwort übereinstimmt.
    :return: 1 bei Übereinstimmung, 0 sonst.
    """
    for i in range(LAENGE):
        if passwort[i] != testwort[i]:
            return 0
    return 1

def einrichten():
    """
    Einrichten der Tastatur und des LCD-Displays.
    """
    global tastatur, letzte_gedrueckte_taste
    # Pin-Konfiguration für die Tastatur
    reihen_pins = [18, 23, 24, 25]
    spalten_pins = [10, 22, 27, 17]
    tasten = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Tastatur und LCD initialisieren
    tastatur = Tastatur(reihen_pins, spalten_pins, tasten)
    letzte_gedrueckte_taste = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # LCD initialisieren
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WILLKOMMEN!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Geben Sie das Passwort ein')
    sleep(2)

def schleife():
    """
    Hauptschleife zur Handhabung der Tastatureingabe und Passwortüberprüfung.
    """
    global tasteIndex, LAENGE, tastatur, letzte_gedrueckte_taste
    while True:
        gedrueckte_tasten = tastatur.lesen()
        if gedrueckte_tasten and gedrueckte_tasten != letzte_gedrueckte_taste:
            if tasteIndex < LAENGE:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Geben Sie das Passwort ein:")
                LCD1602.write(15 - tasteIndex, 1, gedrueckte_tasten[0])
                testwort[tasteIndex] = gedrueckte_tasten[0]
                tasteIndex += 1

            if tasteIndex == LAENGE:
                if ueberpruefen() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "FALSCHE TASTE!")
                    LCD1602.write(0, 1, "Bitte erneut versuchen")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "RICHTIG!")
                    LCD1602.write(2, 1, "Willkommen zurück")
                tasteIndex = 0  # Tastenindex nach Überprüfung zurücksetzen

        letzte_gedrueckte_taste = gedrueckte_tasten
        sleep(0.1)

try:
    einrichten()
    schleife()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # LCD-Anzeige bei Unterbrechung löschen

Code-Erklärung

  1. Das Skript importiert Klassen zur Verwaltung digitaler Ausgabegeräte und Tasten aus der Bibliothek gpiozero. Es importiert auch die sleep-Funktion aus dem time-Modul, um Verzögerungen in der Ausführung des Skripts zu ermöglichen. Darüber hinaus wird die Bibliothek LCD1602 importiert, um das LCD1602-Display zu steuern.

    #!/usr/bin/env python3
from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
from time import sleep
import LCD1602

  2. Definiert eine benutzerdefinierte Klasse zur Verwaltung der Tastatur. Sie initialisiert die Tastatur mit den angegebenen Reihen- und Spaltenpins und bietet eine Methode lesen, um gedrückte Tasten zu erkennen.

    class Tastatur:
    def __init__(self, reihen_pins, spalten_pins, tasten):
        """
        Initialisieren der Tastatur mit festgelegten Reihen- und Spaltenpins und Tasten.
        :param reihen_pins: Liste der GPIO-Pins für die Reihen.
        :param spalten_pins: Liste der GPIO-Pins für die Spalten.
        :param tasten: Liste der Tasten in der Tastaturanordnung.
        """
        self.reihen = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in reihen_pins]  # Einrichtung der Reihenpins
        self.spalten = [Button(pin, pull_up=False) for pin in spalten_pins]  # Einrichtung der Spaltenpins
        self.tasten = tasten  # Tastaturanordnung

    def lesen(self):
        """
        Lesen und Zurückgeben einer Liste der aktuell gedrückten Tasten.
        :return: Liste der gedrückten Tasten.
        """
        gedrueckte_tasten = []
        for i, reihe in enumerate(self.reihen):
            reihe.on()  # Aktiviere aktuelle Reihe
            for j, spalte in enumerate(self.spalten):
                if spalte.is_pressed:
                    index = i * len(self.spalten) + j
                    gedrueckte_tasten.append(self.tasten[index])
            reihe.off()  # Deaktiviere Reihe nach Überprüfung
        return gedrueckte_tasten

  3. Richten Sie das Passwortüberprüfungssystem ein. LAENGE definiert die Länge des Passworts. passwort ist das voreingestellte richtige Passwort, während testwort verwendet wird, um die Eingabe des Benutzers zu speichern. tasteIndex verfolgt die aktuelle Position in der Benutzereingabe.

    # Einrichtung der Passwortüberprüfung
LAENGE = 4
passwort = ['1', '9', '8', '4']  # Voreingestelltes Passwort
testwort = ['0', '0', '0', '0']  # Speicherung der Benutzereingabe
tasteIndex = 0  # Index für Eingabetasten

  4. Funktion zum Vergleichen des eingegebenen Passworts (testwort) mit dem voreingestellten Passwort (passwort) und zur Rückgabe des Ergebnisses.

    def ueberpruefen():
    """
    Überprüfen, ob das eingegebene Passwort mit dem voreingestellten Passwort übereinstimmt.
    :return: 1 bei Übereinstimmung, 0 sonst.
    """
    for i in range(LAENGE):
        if passwort[i] != testwort[i]:
            return 0
    return 1

  5. Initialisiert die Tastatur und das LCD-Display. Zeigt eine Begrüßungsnachricht und Anweisungen zum Eingeben des Passworts an.

    def einrichten():
    """
    Einrichten der Tastatur und des LCD-Displays.
    """
    global tastatur, letzte_gedrueckte_taste
    # Pin-Konfiguration für die Tastatur
    reihen_pins = [18, 23, 24, 25]
    spalten_pins = [10, 22, 27, 17]
    tasten = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Tastatur und LCD initialisieren
    tastatur = Tastatur(reihen_pins, spalten_pins, tasten)
    letzte_gedrueckte_taste = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # LCD initialisieren
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WILLKOMMEN!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Geben Sie das Passwort ein')
    sleep(2)

  6. Die Hauptschleife zur Handhabung der Tastatureingabe und der Passwortüberprüfung. Sie aktualisiert das LCD-Display basierend auf dem eingegebenen Passwort und gibt Rückmeldung, ob das Passwort korrekt oder inkorrekt ist.

    def schleife():
    """
    Hauptschleife zur Handhabung der Tastatureingabe und Passwortüberprüfung.
    """
    global tasteIndex, LAENGE, tastatur, letzte_gedrueckte_taste
    while True:
        gedrueckte_tasten = tastatur.lesen()
        if gedrueckte_tasten and gedrueckte_tasten != letzte_gedrueckte_taste:
            if tasteIndex < LAENGE:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Geben Sie das Passwort ein:")
                LCD1602.write(15 - tasteIndex, 1, gedrueckte_tasten[0])
                testwort[tasteIndex] = gedrueckte_tasten[0]
                tasteIndex += 1

            if tasteIndex == LAENGE:
                if ueberpruefen() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "FALSCHE TASTE!")
                    LCD1602.write(0, 1, "Bitte erneut versuchen")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "RICHTIG!")
                    LCD1602.write(2, 1, "Willkommen zurück")
                tasteIndex = 0  # Tastenindex nach Überprüfung zurücksetzen

        letzte_gedrueckte_taste = gedrueckte_tasten
        sleep(0.1)

  7. Führt die Einrichtung aus und tritt in die Hauptschleife ein. Ermöglicht ein sauberes Beenden des Programms mit einer Tastaturunterbrechung (Strg+C) und löscht das LCD-Display.

    try:
    einrichten()
    schleife()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # LCD-Anzeige bei Unterbrechung löschen