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4.1.11 Cerradura de Contraseña

Introducción

En este proyecto, usaremos un teclado y una pantalla LCD para hacer una cerradura de combinación. La pantalla LCD mostrará un mensaje correspondiente para que escribas tu contraseña en el teclado. Si la contraseña se ingresa correctamente, se mostrará «Correcto».

Sobre la base de este proyecto, podemos agregar componentes electrónicos adicionales, como zumbadores, LED y otros, para añadir diferentes fenómenos experimentales para la entrada de contraseña.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/4.1.14_password_lock_list.png

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

Nombre

ARTÍCULOS EN ESTE KIT

ENLACE

Kit Raphael

337

Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE

ENLACE DE COMPRA

Placa de Extensión GPIO

COMPRAR

Protoboard

COMPRAR

Cables de Puente

COMPRAR

Resistor

COMPRAR

I2C LCD1602

COMPRAR

Teclado

-

Diagrama Esquemático

Nombre T-Board

física

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

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/4.1.14_password_lock_circuit.png

Paso 2: Cambia de directorio.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecuta.

sudo python3 4.1.14_PasswordLock_zero.py

Después de ejecutar el código, el teclado se utilizará para ingresar la contraseña: 1984. Si aparece «CORRECT» en el LCD1602, la contraseña es correcta; de lo contrario, aparecerá «WRONG KEY».

Nota

  • Si obtienes el error FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', necesitas consultar Configuración de I²C para habilitar el I2C.

  • Si obtienes el error ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', por favor ejecuta sudo apt install python3-smbus2.

  • Si aparece el error OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa que el módulo está mal conectado o está dañado.

  • Si el código y el cableado están bien, pero la pantalla LCD aún no muestra contenido, puedes girar el potenciómetro en la parte trasera para aumentar el contraste.

Advertencia

Si recibe el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulte Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3

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

class Keypad:
    def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
        """
        Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
        :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
        :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
        :param keys: List of keys in the keypad layout.
        """
        self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configuración de pines de fila
        self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configuración de pines de columna
        self.keys = keys  # Diseño de teclas del teclado

    def read(self):
        """
        Read and return a list of keys that are currently pressed.
        :return: List of pressed keys.
        """
        pressed_keys = []
        for i, row in enumerate(self.rows):
            row.on()  # Activa la fila actual
            for j, col in enumerate(self.cols):
                if col.is_pressed:
                    index = i * len(self.cols) + j
                    pressed_keys.append(self.keys[index])
            row.off()  # Desactiva la fila después de comprobar
        return pressed_keys

# Configuración de verificación de contraseña
LENS = 4
password = ['1', '9', '8', '4']  # Contraseña preestablecida
testword = ['0', '0', '0', '0']  # Almacenamiento de entrada del usuario
keyIndex = 0  # Índice para teclas de entrada

def check():
    """
    Check if the entered password matches the preset password.
    :return: 1 if match, 0 otherwise.
    """
    for i in range(LENS):
        if password[i] != testword[i]:
            return 0
    return 1

def setup():
    """
    Setup the keypad and LCD display.
    """
    global keypad, last_key_pressed
    # Configuración de pines para el teclado
    rows_pins = [18, 23, 24, 25]
    cols_pins = [10, 22, 27, 17]
    keys = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Inicializa el teclado y la LCD
    keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
    last_key_pressed = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # Inicializa la LCD
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
    sleep(2)

def loop():
    """
    Main loop for handling keypad input and password verification.
    """
    global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
    while True:
        pressed_keys = keypad.read()
        if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
            if keyIndex < LENS:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                keyIndex += 1

            if keyIndex == LENS:
                if check() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                    LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                    LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                keyIndex = 0  # Restablecer el índice de teclas después de verificar

        last_key_pressed = pressed_keys
        sleep(0.1)

try:
    setup()
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # Limpiar pantalla LCD al interrumpir

Explicación del Código

  1. El script importa clases para manejar dispositivos de salida digital y botones de la biblioteca gpiozero. También importa la función sleep del módulo time, lo que permite añadir retrasos en la ejecución del script. Adicionalmente, se importa la biblioteca LCD1602 para controlar la pantalla LCD1602.

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

  2. Define una clase personalizada para manejar el teclado. Inicializa el teclado con los pines de filas y columnas especificados y proporciona un método read para detectar las teclas presionadas.

    class Keypad:
    def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
        """
        Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
        :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
        :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
        :param keys: List of keys in the keypad layout.
        """
        self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configuración de pines de fila
        self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configuración de pines de columna
        self.keys = keys  # Diseño de teclas del teclado

    def read(self):
        """
        Read and return a list of keys that are currently pressed.
        :return: List of pressed keys.
        """
        pressed_keys = []
        for i, row in enumerate(self.rows):
            row.on()  # Activa la fila actual
            for j, col in enumerate(self.cols):
                if col.is_pressed:
                    index = i * len(self.cols) + j
                    pressed_keys.append(self.keys[index])
            row.off()  # Desactiva la fila después de comprobar
        return pressed_keys

  3. Configura el sistema de verificación de contraseña. LENS define la longitud de la contraseña. password es la contraseña correcta preestablecida, mientras que testword se usa para almacenar la entrada del usuario. keyIndex rastrea la posición actual en la entrada del usuario.

    # Configuración de verificación de contraseña
LENS = 4
password = ['1', '9', '8', '4']  # Contraseña preestablecida
testword = ['0', '0', '0', '0']  # Almacenamiento de entrada del usuario
keyIndex = 0  # Índice para teclas de entrada

  4. Función para comparar la contraseña ingresada (testword) con la contraseña preestablecida (password) y devolver el resultado.

    def check():
    """
    Check if the entered password matches the preset password.
    :return: 1 if match, 0 otherwise.
    """
    for i in range(LENS):
        if password[i] != testword[i]:
            return 0
    return 1

  5. Inicializa el teclado y la pantalla LCD. Muestra un mensaje de bienvenida e instrucciones para ingresar la contraseña.

    def setup():
    """
    Setup the keypad and LCD display.
    """
    global keypad, last_key_pressed
    # Configuración de pines para el teclado
    rows_pins = [18, 23, 24, 25]
    cols_pins = [10, 22, 27, 17]
    keys = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Inicializa el teclado y la LCD
    keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
    last_key_pressed = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # Inicializa la LCD
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
    sleep(2)

  6. El bucle principal para manejar la entrada del teclado y la verificación de la contraseña. Actualiza la pantalla LCD según la contraseña ingresada y proporciona retroalimentación si la contraseña es correcta o incorrecta.

    def loop():
    """
    Main loop for handling keypad input and password verification.
    """
    global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
    while True:
        pressed_keys = keypad.read()
        if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
            if keyIndex < LENS:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                keyIndex += 1

            if keyIndex == LENS:
                if check() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                    LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                    LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                keyIndex = 0  # Restablecer el índice de teclas después de verificar

        last_key_pressed = pressed_keys
        sleep(0.1)

  7. Ejecuta la configuración y entra en el bucle principal. Permite una salida limpia del programa utilizando una interrupción de teclado (Ctrl+C), limpiando la pantalla LCD.

    try:
    setup()
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # Limpiar pantalla LCD al interrumpir