Файл: Пояснительная записка к курсовой работе Разработка по для кодового замка по курсу Программирование микропроцессоров.docx

В данной курсовой работе произведена разработка программного обеспечения для кодового замка на базе микроконтроллеров ESP8266 и ATMega328p. Также осуществлена разработка программного обеспечения для сервера, поддерживающего Java Virtual Machine.

Вся структура проекта и способ взаимодействия каждой из частей были придуманы мною и реализован в средах разработки ArduinoIDE, Microsoft Visual Code и IntelliJ Idea.

Устройство моего кодового замка очень просто и удобно в использовании для пользователя, а серверное программное обеспечение легко внедряется в уже готовое серверное окружение, что обеспечивает его дешевизну, и минимизацию затрат на внедрение этого устройства в корпоративной среде.

В ходе проектирования приобретен опыт работы и умение проектировать цифровые и микропроцессорные устройства, взаимодействующие сweb-сервисами, а также опыт разработки микросервисных серверных приложений.

Весь исходный код программного обеспечения расположен на сервисе GitHub по ссылке https://github.com/Niatomi/keylock.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Общие сведения и характеристики Arduino. — Текст : электронный // Форум о разработке на Arduino : [сайт]. — 2022. — URL: http://arduino.ru/ (дата обращения: 25.05.2022).
Общие сведения и характеристики NodeMCU. — Текст : электронный // Российское ардуино-сообщество : [сайт]. — 2022. — URL: https://arduinomaster.ru/ (дата обращения: 25.05.2022).
Описание и характеристики LCD 2004 дисплея. — Текст : электронный // Проекты на ардуино : [сайт]. — 2022. — URL: http://arduino-project.net/ (дата обращения: 25.05.2022).
Описание и характеристики пьезоэлемента. — Текст : электронный // Автоблог : [сайт]. — 2022. — URL: https://shamrin.ru/datchik-zummer-chto-eto/ (дата обращения: 25.05.2022).
Описание и характеристики линейного датчика Холла KY-024. — Текст : электронный // Сайт магазина DUINO : [сайт]. — 2022. — URL: https://duino.ru/datchik-kholla-ky-024 (дата обращения: 25.05.2022).
Описание и характеристики Сервоприводы Ардуино SG90. — Текст : электронный // Российское ардуино-сообщество : [сайт]. — 2022. — URL: https://arduinomaster.ru/motor-dvigatel-privod/servoprivody-arduino-sg90-mg995-shema-podklyuchenie-upravlenie/ (дата обращения: 25.05.2022).
Библиотека для отладки на AVR устройствах. — Текст : электронный // Веб-сервис для хостинга IT-проектов и их совместной разработки GitHub : [сайт]. — 2022. — URL: https://github.com/jdolinay/avr_debug (дата обращения: 25.05.2022).
Формализованная спецификация и экосистема множества инструментов, предоставляющая интерфейс между front-end системами. — Текст : электронный // The OpenAPI Initiative (OAI) : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.openapis.org/ (дата обращения: 25.05.2022).
Документация к сURL. — Текст : электронный // сURL : [сайт]. — 2022. — URL: https://curl.se/ (дата обращения: 25.05.2022).
Документация по работе с Postman. — Текст : электронный // Postman API platform for building and using APIs : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.postman.com/ (дата обращения: 25.05.2022).
Building a REST API with Spring. — Текст : электронный // Baeldung : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.baeldung.com/ (дата обращения: 25.05.2022).
Spring MVC. — Текст : электронный // Baeldung : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.baeldung.com/spring-mvc-tutorial (дата обращения: 25.05.2022).
The DTO Pattern (Data Transfer Object). — Текст : электронный // Baeldung : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.baeldung.com/java-dto-pattern (дата обращения: 25.05.2022).
ResponseEntity (Spring Framework 5.3.20 API). — Текст : электронный // Baeldung : [сайт]. — 2022. — URL: https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/javadoc-api/org/springframework/http/ResponseEntity.html (дата обращения: 25.05.2022).
CrudRepository, JpaRepository, and PagingAndSortingRepository in Spring Data. — Текст : электронный // Baeldung : [сайт]. — 2022. — URL: https://www.baeldung.com/spring-data-repositories (дата обращения: 25.05.2022).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Спецификация

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Исходное ПО аппаратного уровня

#include

#include

#define GREEN A0

#define RED A1

#define ZOOMER 10

#define HALL 2

#define SS_PIN A2

#define RST_PIN A3

// Keypad init

const byte ROWS = 3;

const byte COLS = 4;

charhexaKeys[ROWS][COLS] = {

{'1','2','3','A'},

{'4','5','6','0'},

{'7','8','9','C'}

};

byterowPins[ROWS] = {5, 4, 3};

bytecolPins[COLS] = {9, 8, 7, 6};

Keypad customKeypad = Keypad(makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

// LCD init

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 20, 4);

byteupsideDownDegree[8]= {

B00000,

B00000,

B00000,

B00000,

B00000,

B10001,

B01010,

B00100,

};

bytefilledSpace[8]= {

B11111,

B11111,

B11111,

B11111,

B11111,

B11111,

B11111,

B11111,

};

byteunFilledSpace[8]= {

B11111,

B10001,

B10001,

B10001,

B10001,

B10001,

B10001,

B11111,

};

booleanshowPassword = true;

boolean sound = false;

booleanisLocked = false;

volatile unsigned long globalTimeBufferMillis = 0;

byteincorrectCount = 0;

void setup(){

Serial.begin(9600);

Serial.setTimeout(100);

lcd.init();

lcd.backlight();

lcd.createChar(1,upsideDownDegree);

lcd.createChar(2,filledSpace);

lcd.createChar(3,unFilledSpace);

pinMode(GREEN, OUTPUT);

pinMode(RED, OUTPUT);

doorIsOpened();

attachInterrupt(0, doorInteruptAction, FALLING);

}

booleanisAccessFromPassword = false;

voiddoorInteruptAction() {

detachInterrupt(0);

incorrectCount = 6;

if (!isAccessFromPassword) Serial.write("hall:UnauthorizedAccess@");

Serial.flush();

}

void loop() {

attachInterrupt(0, doorInteruptAction, FALLING);

openMenu();

}

voiddoorIsOpened() {

if (digitalRead(HALL)) {

digitalWrite(GREEN, 0);

digitalWrite(RED, 1);

// return false;

} else {

digitalWrite(GREEN, 1);

digitalWrite(RED, 0);

// return true;

}

}

voidopenMenu() {

getConfig();

if (!(incorrectCount>= 3) && !isLocked) {

drawMenu();

listenKeyboardAndChanegeLcd();

} else {

if (isLocked == false)

incorrectCount = 0;

drawBlock();

}

}

voiddrawBlock() {

lcd.clear();

getConfig();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Access blocked");

improvedDelay(5000);

}

voiddrawMenuHeader() {

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Choose action");

lcd.setCursor(0, 1);

for (inti = 0; i< 20; i++) {

lcd.print("-");

}

lcd.setCursor(0, 2);

lcd.print("^");

lcd.setCursor(0, 3);

lcd.write(1);

}

voiddrawMenu() {

drawMenuHeader();

keyAndSettingsScene();

lcd.setCursor(1, 2);

lcd.blink_on();

}

voidkeyAndSettingsScene() {

lcd.clear();

drawMenuHeader();

lcd.setCursor(2, 2);

lcd.print("Keyboard");

lcd.setCursor(2, 3);

lcd.print("Settings");

}

booleanisPriorized = false;

voidgetConfig() {

Serial.flush();

Serial.write("getConfig");

Serial.flush();

longawaitTime = 1000;

longenterWithTime = millis();

while (true) {

if (Serial.available()) {

String expression = Serial.readStringUntil('-');

expression = expression.substring(expression.indexOf(':') + 1, expression.length());

String config = "1";

if (!isPriorized&&expression.charAt(0) == '1') {

sound = true;

} else if (!isPriorized&&expression.charAt(0) == '0') {

sound = false;

}

if (!isPriorized&&expression.charAt(1) == '1') {

showPassword = true;

} else if (!isPriorized&&expression.charAt(1) == '0') {

showPassword = false;

}

if (expression.charAt(2) == '1') {

isLocked = true;

} else {

isLocked = false;

}

Serial.flush();

return;

} else if (millis() - enterWithTime>awaitTime) {

incorrectCount = 0;

drawUpLimitAwaitTime();

return;

}

}

Serial.flush();

}

voidlistenKeyboardAndChanegeLcd() {

byte type = 2;

while (true) {

charcustomKey = customKeypad.getKey();

if (customKey) {

getConfig();

if (sound) tone(ZOOMER, 220, 50);

if (customKey == '2') {

if (type == 2) {

type = 3;

drawScene(type, false);

} else if (type == 3) {

type--;

drawScene(type, true);

} else {

type--;

drawScene(type, false);

}

} else if (customKey == '5') {

if (type == 2) {

openUsingKeypad();

return;

} else if (type == 3) {

openSettings();

return;

} else if (type == 4) {

openSettings();

return;

}

} else if (customKey == '8') {

if (type == 3) {

type = 2;

} else {

type++;

}

drawScene(type, false);

}

}

}

}

voidopenSettings() {

drawMenuSettings();

listenKeyboardOnSettings();

}

voiddrawMenuSettings() {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Settings");

lcd.setCursor(0, 1);

if (showPassword) lcd.write(2);

if (!showPassword) lcd.write(3);

lcd.setCursor(2, 1);

lcd.print("Show password");

lcd.setCursor(0, 2);

if (sound) lcd.write(2);

if (!sound) lcd.write(3);

lcd.setCursor(2, 2);

lcd.print("Sound");

lcd.setCursor(1, 1);

}

voidlistenKeyboardOnSettings() {

bytetypeSetting = 1;

while (true) {

charcustomKey = customKeypad.getKey();

if (customKey) {

if (customKey == '2') {

if (typeSetting == 1) {

typeSetting = 2;

} else {

typeSetting--;

}

lcd.setCursor(1, typeSetting);

} else if (customKey == '5') {

isPriorized = true;

if (typeSetting == 1) {

showPassword = !showPassword;

printSuccesSettingsUpdate();

return;

} else if (typeSetting == 2) {

sound = !sound;

printSuccesSettingsUpdate();

return;

}

} else if (customKey == '8') {

if (typeSetting == 2) {

typeSetting = 1;

} else {

typeSetting++;

}

lcd.setCursor(1, typeSetting);

} else if (customKey == 'C') {

return;

}

}

}

}

voidprintSuccesSettingsUpdate() {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Settings updated");

improvedDelay(1000);

}

voiddrawScene(byte type, booleanisPrevious) {

if (type == 2) {

keyAndSettingsScene();

lcd.setCursor(1, type);

}

if (type == 3) {

keyAndSettingsScene();

lcd.setCursor(1, type);

}

}

String pass = "";

String key = "";

String enteringPassword = "";

voidopenUsingKeypad() {

lcd.clear();

drawCodeHeader();

while (true) {

charcustomKey = customKeypad.getKey();

if (customKey) {

if (sound) tone(ZOOMER, 220, 50);

if (customKey == 'A') {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Password check");

break;

} else if (customKey == 'C') {

enteringPassword = enteringPassword.substring(0, enteringPassword.length() - 1);

drawPassword();

} else {

enteringPassword += customKey;

drawPassword();

}

}

}

applyPassword(!isLocked&&sendPasswordOnCheck(enteringPassword, "keypad"));

enteringPassword = "";

}

charconstPassword[71];

booleansendPasswordOnCheck(String enteringPassword, String type) {

Serial.flush();

for (inti = 0; i
constPassword[i] = '-';

}

String sendingData = "check:" + type + ":" + enteringPassword;

for (inti = 0; i
constPassword[i] = sendingData.charAt(i);

}

Serial.write(constPassword);

Serial.flush();

improvedDelay(2000);

longawaitTime = 10000;

longenterWithTime = millis();

while (true) {

if (Serial.available()) {

String isRight;

isRight = Serial.readStringUntil('*');

Serial.println();

Serial.println(isRight);

if (isRight.indexOf("open") != -1) {

Serial.flush();

return true;

} else if (isRight.indexOf("wrong") != -1) {

Serial.flush();

return false;

}

}

if (millis() - enterWithTime>awaitTime) {

incorrectCount = 0;

drawUpLimitAwaitTime();

return false;

}

}

}

voiddrawUpLimitAwaitTime() {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Uptime server limit");

improvedDelay(1000);

lcd.clear();

}

voidapplyPassword(booleanpasswordIsRight) {

if (passwordIsRight) {

isAccessFromPassword = true;

confirmed();

detachInterrupt(0);

improvedDelay(10000);

checkDoor();

attachInterrupt(0, doorInteruptAction, FALLING);

isAccessFromPassword = false;

} else {

denied();

incorrectCount++;

if (incorrectCount == 3) {

isLocked = true;

sendBlockState();

}

}

}

booleancheckDoor() {

if (!digitalRead(HALL)) {

Serial.flush();

Serial.write("hall:unClosed@");

Serial.flush();

} else {

Serial.flush();

Serial.write("hall:Closed@");

Serial.flush();

}

Serial.flush();

doorIsOpened();

}

voidsendBlockState() {

Serial.flush();

Serial.write("lock");

Serial.flush();

}

voiddrawCodeHeader() {

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Enter your password:");

lcd.setCursor(0, 1);

}

voiddrawPassword() {

lcd.clear();

drawCodeHeader();

lcd.setCursor(0, 1);

if (showPassword) {

lcd.print(enteringPassword);

} else {

for (inti = 0; i
lcd.print("*");

}

}

}

void confirmed() {

drawConfirm();

openLock();

if (sound) confirmSound();

}

voiddrawConfirm() {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Password confirmed");

}

voidopenLock() {

digitalWrite(GREEN, 1);

digitalWrite(RED, 0);

}

voidconfirmSound() {

tone(ZOOMER, 220, 100);

improvedDelay(200);

noTone(ZOOMER);

tone(ZOOMER, 220, 100);

improvedDelay(200);

noTone(ZOOMER);

tone(ZOOMER, 220, 100);

}

void denied() {

drawIncorrectPassword();

deniedSound();

improvedDelay(500);

}

voiddrawIncorrectPassword() {

digitalWrite(GREEN, 0);

digitalWrite(RED, 1);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Password denied");

}

voiddeniedSound() {

tone(ZOOMER, 320, 100);

improvedDelay(200);

noTone(ZOOMER);

tone(ZOOMER, 320, 100);

improvedDelay(200);

noTone(ZOOMER);

tone(ZOOMER, 320, 100);

}

voidimprovedDelay(unsigned intwaitTime) {

globalTimeBufferMillis = millis();

booleancooldownState = true;

while (cooldownState) {

if (millis() - globalTimeBufferMillis>waitTime)

cooldownState = false;

}

}

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Исходное ПО сетевого уровня

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define HTTP 5

#define HARDWARE_INDICATION 4

#define LED_BUILTIN 2

volatile unsigned long globalTimeBufferMillis = 0;

// WiFi, HTTP

// const char* ssid = "Ttk 139";

// const char* password = "631790355";

const char* ssid = "Niatomi";

const char* password = "1234567890";

WiFiClient client;

IPAddresslocal(192, 168, 137, 1);

uint16_t port = 8080;

DynamicJsonDocumentdoc(2048);

unsigned long openerId;

String enteringPassword = "";

void setup() {

WiFi.begin(ssid, password);

pinMode(HTTP, OUTPUT);

pinMode(HARDWARE_INDICATION, OUTPUT);

digitalWrite(HTTP, LOW);

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, LOW);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

delay(500);

Serial.begin(9600);

Serial.setTimeout(5);

}

voidgetPasswords() {

if (client.connect(local, port)) {

digitalWrite(HTTP, HIGH);

// Send HTTP request

client.println("GET /esp HTTP/1.0\r\n");

client.println("Host: " + local.toString() + ":8080");

// Skip HTTP headers

charendOfHeaders[] = "\r\n\r\n";

if (!client.find(endOfHeaders)) {

// Serial.println("Invalid response");

return;

}

deserializeJson(doc, client);

client.stop();

digitalWrite(HTTP, LOW);

}

}

booleancheckPassword(String enteringPassword, String enteringType) {

getPasswords();

for (JsonObject item : doc.as()) {

openerId = item["openerId"];

String type = item["type"];

String value = item["value"];

if (type == enteringType) {

if (value == enteringPassword) {

return true;

}

}

}

openerId = 1;

return false;

}

void loop() {

hardwareListener();

}

voidhardwareListener() {

if (Serial.available()) {

String expression = Serial.readStringUntil('-');

String method = expression.substring(0, expression.indexOf(':'));

expression = expression.substring(expression.indexOf(':') + 1, expression.length());

if (method == "check") {

String type = expression.substring(0, expression.indexOf(':'));

expression = expression.substring(expression.indexOf(':') + 1, expression.length());

enteringPassword = expression.substring(0, expression.length());

if (type == "keypad") {

if (checkPassword(enteringPassword, type)) {

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, HIGH);

Serial.flush();

Serial.write("open*");

Serial.flush();

sendAction("Open");

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, LOW);

} else {

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, HIGH);

Serial.flush();

Serial.write("wrong*");

Serial.flush();

sendAction("WrongKeyAccess");

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, LOW);

}

}

}

if (method == "hall") {

openerId = 1;

expression = expression.substring(0, expression.indexOf('@'));

sendAction(expression);

}

if (method == "getConfig") {

getServerConfig();

}

if (method.indexOf("lock") != -1) {

sendLockConfigAction();

}

if (method.indexOf("config") != -1) {

sendSettingsConfigAction();

}

if (method == "getConfig") {

getServerConfig();

}

Serial.flush();

}

}

voidsendSettingsConfigAction() {

digitalWrite(HTTP, HIGH);

if (client.connect(local, port)) {

client.println("POST /esp/setConfig HTTP/1.1");

client.println("Host: " + local.toString() + ":8080");

client.println();

improvedDelay(200);

client.stop();

}

digitalWrite(HTTP, LOW);

}

voidsendLockConfigAction() {

digitalWrite(HTTP, HIGH);

if (client.connect(local, port)) {

client.println("POST /esp/setLock HTTP/1.1");

client.println("Host: " + local.toString() + ":8080");

client.println();

improvedDelay(200);

client.stop();

}

digitalWrite(HTTP, LOW);

}

booleanre_read_password;

charsendingConfig[12];

voidgetServerConfig() {

String arduinoConfiguration = "config:";

DynamicJsonDocumentconfig(128);

if (client.connect(local, port)) {

digitalWrite(HTTP, HIGH);

// Send HTTP request

client.println("GET /esp/getConfig HTTP/1.0\r\n");

client.println("Host: " + local.toString() + ":8080");

// Skip HTTP headers

charendOfHeaders[] = "\r\n\r\n";

if (!client.find(endOfHeaders)) {

// Serial.println("Invalid response");

return;

}

deserializeJson(config, client);

client.stop();

digitalWrite(HTTP, LOW);

}

boolean sound = config["sound"].as();

booleanshowPassword = config["showPassword"].as();

re_read_password = config["re_read_password"].as();

boolean lock = config["lock"].as();

arduinoConfiguration.concat(sound);

arduinoConfiguration.concat(showPassword);

arduinoConfiguration.concat(lock);

arduinoConfiguration.concat("-");

for (inti = 0; i
sendingConfig[i] = arduinoConfiguration.charAt(i);

}

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, HIGH);

Serial.write(sendingConfig);

Serial.flush();

digitalWrite(HARDWARE_INDICATION, LOW);

}

voidsendAction(String action) {

if (client.connect(local, port)) {

digitalWrite(HTTP, HIGH);

StaticJsonDocument<250>docOut;

docOut["openerId"] = openerId;

docOut["description"] = action;

// Write response headers

client.println("POST /esp HTTP/1.1");

client.println("Host: " + local.toString() + ":8080");

client.println("Content-Type: application/json");

client.println("Connection: close");

client.print("Content-Length: ");

client.println(measureJsonPretty(docOut));

client.println();

serializeJsonPretty(docOut, client);

client.stop();

digitalWrite(HTTP, LOW);

}

}

voidsendHttpAction() {

StaticJsonDocument<48>docOut;

}

voidimprovedDelay(unsigned intwaitTime) {

globalTimeBufferMillis = millis();

booleancooldownState = true;

while (cooldownState) {

if (millis() - globalTimeBufferMillis>waitTime)

cooldownState = false;

}

}

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Антиплагиат

48>250>

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Смотрите также файлы

Остатки имущества и источников его формирования на 1 января 2022 г.docx

Структура периодической системы Наиболее распространёнными являются 3 формы таблицы Менделеева короткая.docx

Сравнительная характеристика видов контроля качества и безопасности медицинской деятельности.docx

Бекітемін Г. Базарова.docx

Требования к электронной презентации.docx

Файл: Пояснительная записка к курсовой работе Разработка по для кодового замка по курсу Программирование микропроцессоров.docx

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Спецификация

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Исходное ПО аппаратного уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Исходное ПО сетевого уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Антиплагиат

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно

Файл: Пояснительная записка к курсовой работе Разработка по для кодового замка по курсу Программирование микропроцессоров.docx

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ 2Спецификация

ПРИЛОЖЕНИЕ 3Исходное ПО аппаратного уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 4Исходное ПО сетевого уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 5Антиплагиат

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Спецификация

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Исходное ПО аппаратного уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Исходное ПО сетевого уровня

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Антиплагиат