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

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

Институт автоматики и информационных технологий

Кафедра «Информационно – измерительная техника»
Пояснительная записка
к курсовой работе Разработка ПО для кодового замка
по курсу Программирование микропроцессоров

Нормоконтроль__________________________________ Д.С. Гордиенко

Руководитель работы ____________________________ Е.В. Мельников

Студент Скляров Д.В.

Группа 2-АИТ-5

Оценка__________________

Срок выполнения__________________

Самара 2022 г.

РЕФЕРАТ
Курсовая работа содержит 54 страниц, 10 рисунков, 6 таблиц, 15 источников, 5 приложений.

ARDUINO, REST АРХИТЕКТУРА, КЛИЕНТ-СЕРВЕРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, РАЗРАБОТКА СЕРВЕРНОГО БЕСПЕЧЕНИЯ НА JAVA SPRING FRAMEWORK, СБОРКА ПРИЛОЖЕНИЙ НА MAVEN,

Целью курсового проекта является ознакомление с основами программирования микроконтроллера и различными датчиками, взаимодействующими с ним, а также приобретение практических навыков в разработке проекта "кодовый замок".

В части анализа реализуемой микропроцессорной системы перечислены основные элементы, использованные в кодовом замке.

В разработке технического задания на программирование перечислены основные архитектурные составляющие, а также расписан ряд задач необходимых для внедрения на каждом из архитектурных слоёв.

В описании используемых компонентов в программируемой системе проведён сбор и анализ информации о каждом из элементов кодового замка.

В разработке необходимого математического обеспечения контроллера приведено описание принципа сравнения паролей и также физическая реализация базы данных.

---

В части описания разработанной структуры программного обеспечения приведено описание и разъяснение принципа связей работы каждого из слоёв системы.

В описании процесса отладки разработанного программного обеспечения приведены используемые инструменты для анализа на работоспособность каждого из слоёв архитектуры.

В описание разработанного и отлаженного программного обеспечения приведено описание для каждого из используемых методов в системе с отсылкой на приложения.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой рассматривается разработка программного обеспечения для кодового замка, предназначенного для использования в сферах деятельности требовательным к безопасности, где необходимо вести запись каждого взаимодействующего с объектом, например, сейфы, серверные, архивы и так далее.

Электронные кодовые замки стали всё более широко распространены в мире. К достоинствам таких замков можно отнести: отсутствие необходимости использования физического ключа, при краже которого злоумышленник может без каких-либо трудностей попасть к объекту; модульность электронных замков, благодаря которой можно использовать, помимо стандартного ввода с клавиатуры, и другие средства аутентификации пользователей. К недостаткам электронных кодовых замков можно отнести: возможность злоумышленника подсмотреть код, для таких случаев предусматривается настройка в кодовом замке, для вывода вводимых

---

символов на экране в виде одного символа, обозначающего всего лишь длину кода; при использовании кодового замка в целях ограничения участников взаимодействия используется набор паролей, но у большинства таких замков нет инструментов для просмотра истории взаимодействий по дате, поэтому нельзя будет точно сказать, кто был последним взаимодействующим. Эта проблема решается внедрением систем автоматизированной регистрации действий.

---

2 АНАЛИЗ РЕАЛИЗУЕМОЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ

В состав электронного кодового замка входят 7 основных компонентов:

1. 
   Плата ARDUINO UNO;
   
2. 
   Плата ESP 8266 NODEMCU;
   
3. 
   Дисплей LCD 2004;
   
4. 
   Матричная клавиатура 4x4;
   
5. 
   Пьезоизлучатель звука KY-006;
   
6. 
   Линейный датчик Холла KY-024.
   
7. 
   Сервопривод SG90
   

3 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Необходимо реализовать кодовый замок с поддержкой записи пользователей по их паролю в базу данных и оповещением главного пользователя о взаимодействии с кодовым замком.

3.1 Аппаратный уровень

Для платы Arduino Uno необходимо сделать:

1. 
   Возможность ввода пароля с матричной клавиатуры
   
2. 
   При помощи Датчика Холла определять в каком положении находится дверца, к которой прикреплён кодовый замок
   
3. 
   Звуковое оповещение всех действий пользователя
   
4. 
   По протоколу связи в таблицах 1.1, 1.2, 1.3 осуществить подключение сетевому уровню кодового замка. И обрабатывать запросы из таблицы 1.4;
   
5. 
   Получение конфигурации от сетевого уровня по запросу getConfig.
   
6. 
   Пользовательский интерфейс на LCD 2004 c возможностью выбора типа используемого пароля и меню настроек. В настройки должны содержать параметры для вывода звука, и сокрытия пароля при вводе.
   

Требования:

1. 
   Для ввода пароля с клавиатуры у пользователя должна быть возможность удаления введённых символов по одному, а также функция отправки пароля на проверку;
   
2. 
   Датчик Холла должен регистрировать непредвиденные случаи, такие как взлом или оставленная в открытом положении дверь после авторизированного пользователя. В случае его срабатывания отправляется запрос, составленный по протоколу связи, на регистрацию данного действия в базу данных и дальнейшей его обработки сервером;
   
3. 
   Настройка параметров звука должна распространяться на каждое пользовательское нажатие с клавиатуры. При отключении этого параметра пьезоэлемент не должен издавать никаких звуков, за исключением звука оповещения о вводе неправильного пароля;
   
4. 
   При включении параметра сокрытия пароля на экране отображается не цифровое отображение пароля, а лишь его количество в символах. Например, вводимый пароль «1234» на экране будет отображён как «****»;
   
5. 
   Конфигурационное сообщение должно представлять из себя сообщение из трех битов, где первый бит – настройка для звука; второй – настройка для отображения пароля; третий – блокировка взаимодействия с кодовым замком.
   
6. 
   При попытке неправильного ввода пароля на третий раз должна осуществляется блокировка устройства, которая может быть снята только с клиентской части Web-приложения.
   
7. 
   При блокировке формируется запрос на сетевой уровень, который в свою очередь отправляет запрос на серверную часть, чтобы переписать модель конфигурации кодового замка.
   

---

Таблица 1.1 – Протокол связи подключения к сетевому уровню

Запрос	check	Type	value
Описание	Запрос на проверку	Тип пароля	Значение введённого пароля
Пример	check:keypad:1234 – отправка на проверку пароля с клавиатуры

Таблица 1.2 – Протокол связи для обработки датчика Холла

Запрос	hall	type
Описание	Обработка датчика Холла	Тип срабатывания
Пример	hall:unAuth – обработка взлома hall:unClosed – обработка незакрытой двери

---