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アクセスコントロールシステム
このコードの主な機能は、RFIDモジュールを使用したユーザー認証の実行です。 認証に成功すると、ステップモーターを制御してドアを開け、ブザーを鳴らして認証結果を示します。 認証に失敗した場合、ドアは開きません。
シリアルモニターを開いてRFIDカードのIDを表示し、このコードでパスワードを再設定することができます。
必要なコンポーネント
このプロジェクトには以下のコンポーネントが必要です。
全体のキットを購入すると便利です。こちらがリンクです：
名称 |
このキットのアイテム数 |
リンク |
|---|---|---|
Elite Explorer Kit |
300+ |
以下のリンクから別々に購入することもできます。
コンポーネント紹介 |
購入リンク |
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配線図
回路図
コード
注釈
ファイル
09_access_control_system.inoをelite-explorer-kit-main\fun_project09_access_control_systemのパスから直接開くことができます。または、このコードをArduino IDEにコピーしてください。
注釈
1/*
2 The code is designed for an Arduino Uno R4 board and uses an MFRC522 RFID module,
3 a stepper motor, and a buzzer. The system serves as an RFID-based door lock. It
4 reads an RFID card and matches its ID with a pre-defined authenticated ID. If the
5 ID matches, the stepper motor turns to open the door, and a buzzer beeps to indicate
6 success. Otherwise, the buzzer beeps differently to indicate failure.
7
8 Board: Arduino Uno R4
9 Component: MFRC522 Module, Stepper Motor and Buzzer
10*/
11
12
13#include <rfid1.h>
14#include <Stepper.h>
15#include <Wire.h>
16
17#define ID_LEN 4
18
19/*Stepper Motor*/
20const int stepsPerRevolution = 2048; // Steps per revolution for stepper motor
21const int rolePerMinute = 16; // Motor speed in RPM
22const int IN1 = 11;
23const int IN2 = 10;
24const int IN3 = 9;
25const int IN4 = 8;
26
27/*Buzzer*/
28const int buzPin = 12;
29
30/*Authentication Parameters*/
31uchar userIdRead[ID_LEN] = { "" };
32uchar userId[ID_LEN] = { 0x36, 0xE2, 0xC4, 0xF7 }; // Authenticated ID
33bool approved = 0;
34
35RFID1 rfid; //create a variable type of RFID1
36Stepper stepper(stepsPerRevolution, IN1, IN3, IN2, IN4);
37
38void setup() {
39 Serial.begin(9600);
40 stepper.setSpeed(rolePerMinute);
41 pinMode(buzPin, OUTPUT);
42 rfid.begin(7, 5, 4, 3, 6, 2);
43 rfid.init(); //initialize the RFID
44 Serial.println("start");
45}
46
47void loop() {
48 // If not approved, try to read RFID
49 if (approved == 0) {
50 approved = rfidRead();
51 for (int i = 0; i < ID_LEN; i++) {
52 userIdRead[i] = NULL; // Clear read ID
53 }
54 }
55 // If approved, open the door
56 if (approved == 1) {
57 openDoor();
58 approved = 0; // Reset approval flag
59 }
60}
61
62void beep(int duration, int frequency) {
63 for (int i = 0; i < frequency; i++) {
64 digitalWrite(buzPin, HIGH);
65 delay(duration);
66 digitalWrite(buzPin, LOW);
67 delay(100);
68 }
69}
70
71void verifyPrint(bool result) {
72 if (result == true) {
73 beep(100, 3);
74 delay(400);
75 } else {
76 beep(500, 1);
77 delay(400);
78 }
79}
80
81void openDoor() {
82 int doorStep = 512; //This means the door will open to 90 degrees
83 stepper.step(doorStep);
84 for (int i = 0; i < 5; i++) {
85 delay(1000);
86 }
87 stepper.step(-doorStep);
88}
89
90bool rfidRead() {
91 getId();
92 if (userIdRead[0] != NULL) {
93 return idVerify();
94 }
95 return 0;
96}
97
98void getId() {
99 uchar status;
100 uchar str[MAX_LEN];
101 status = rfid.request(PICC_REQIDL, str);
102 if (status != MI_OK) {
103 return;
104 } else {
105 status = rfid.anticoll(str);
106 Serial.println("");
107 Serial.print("Reading Card ID: ");
108 if (status == MI_OK) {
109 for (int i = 0; i < ID_LEN; i++) {
110 userIdRead[i] = str[i];
111 Serial.print("0x");
112 Serial.print(userIdRead[i], HEX);
113 Serial.print(", ");
114 }
115 }
116 delay(500);
117 rfid.halt();
118 beep(150, 1);
119 }
120}
121
122bool idVerify() {
123 for (int i = 0; i < ID_LEN; i++) {
124 if (userIdRead[i] != userId[i]) {
125 verifyPrint(0);
126 return 0;
127 }
128 }
129 verifyPrint(1);
130 return 1;
131}
どのように動作するのか？
以下はコードのステップバイステップの説明です：
Include Library Files: 三つのライブラリファイル
rfid1.h、Stepper.h、Wire.hをインクルードしました。これらのライブラリは、RFIDモジュール、ステップモーター、およびI2C通信との通信に使用されます。Constant Definitions: いくつかの定数を定義しています。これには、
ID_LEN（IDの長さ）、stepsPerRevolution（ステップモーターの1回転あたりのステップ数）、rolePerMinute（ステップモーターの速度）、さらにステップモーターの四つのピン（IN1、IN2、IN3、IN4）、ブザーピン（buzPin）、認証に関連する変数が含まれます。Variable Definitions: 読み取ったユーザーIDを格納するための配列（
userIdRead）、認証されたユーザーID（userId）、成功した認証を示すブール変数（approved）などの変数を定義しました。Object Instantiation: RFIDモジュールとステップモーターとのやり取りに使う二つのオブジェクト
RFID1 rfidとStepper stepperのインスタンスを作成しました。setup():setup()関数では、ステップモーターの速度を初期化し、ブザーピンを出力として設定し、RFIDモジュールを初期化します。loop():loop()関数では、メインロジックが実行されます。approvedが0（まだ認証されていないことを示す）の場合、RFIDモジュールからデータを読み取るためにrfidRead()関数を呼び出し、その後userIdRead配列をクリアします。approvedが1（認証に成功したことを示す）の場合、ドアを開けるためにopenDoor()関数を呼び出し、approvedを0にリセットします。beep(): この関数は、与えられたdurationとfrequencyパラメータに基づいてブザー音を制御します。verifyPrint(): この関数は、resultパラメータに基づいて異なるブザー音を出し、認証が成功したかどうかを示します。openDoor(): この関数は、ステップモーターを制御して、特定の角度（doorStep）までドアを開け、一定期間待ってからドアを閉じます。rfidRead(): この関数はRFIDモジュールからデータを読み取り、まずgetId()を呼び出してユーザーIDを取得し、次にidVerify()を呼び出してユーザーIDが認証されたIDと一致するかどうかを確認します。getId(): この関数はRFIDモジュールからユーザーIDを取得し、userIdRead配列に格納します。読み取りに失敗した場合、ビープ音が鳴ります。idVerify(): この関数はユーザーIDが認証されたIDと一致するかどうかを確認し、成功または失敗した認証を示す音を出します。