Control de Acceso

“AÑO DE LA CONSOLIDACION DEL MAR DE GRAU”

PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA SISTEMA DE CERRADURAS PARA LAS PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL

INFORME FINAL CURSO

:

SISTEMAS AUTOMATICOS DE CONTROL (SC)

PROFESOR

:

DR. ING. WILLIAM IPANAQUÉ ALAMA

ASESOR

:

- DR. ING. WILLIAM IPANAQUÉ ALAMA - ING. ITALO CHINCHAY ULLOA

INTEGRANTES

:

- AVILA PALACIOS, CARLOS ALBERTO - ROJAS VARONA, NESTOR ANDRÉ - SILVA ALCARRAZ, JEAN CARLO

FECHA

:

LUNES 13 DE JUNIO DEL 2016

SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS P UERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS A UTOMÁTICOS DE CONTROL

Contenido 1.- INTRODUCCIÓN ...................................................................................... ..................................................................................................................... ............................... 4 2.- JUSTIFICACIÓN ............................................ ................................................................................................... ........................................................................... .................... 5 3.- OBJETIVOS .................................................................................................................. ............................................................................................................................. ........... 6 4.- PROPUESTAS PARA UN SISTEMA INTERCONECTADO DE CERRADURAS ELECTRÓNICAS ...... 7 4.1.- Sistema de apertura por código ..................................................................................... ..................................................................................... 8 4.2.-Sistema de apertura a pertura con tarjeta magnética: ............................................... ................................................................... .................... 9 4.3.- Tarjetas Inteligentes .................................................................................................... ....................................................................................................... ... 9 4.4.- Sistema de lectura de tarjetas con código de barras: .................................................... .................................................... 9 4.5.- Sistema de apertura con huella digital (sistema biométrico): ..................................... 10 5.- SISTEMA DE CERRADURAS ELECTRONICAS A IMPLEMENTAR ............................................. 13 5.1.- Descripción del proyecto: ........................................................ ............................................................................................. ..................................... 13 5.2.- Dispositivos del Sistema de Cerraduras Electrónicas .................................................. .................................................... 13 5.2.1.- Microcontrolador Arduino Mega 2560 ............................................... ................................................................. .................. 13 5.2.2.- Microcontrolador Mic rocontrolador Arduino Nano .............................................. ........................................................................... ............................. 16 Entrada y salida................................................. ........................................................................................................ ................................................................ ......... 17 Comunicación ................................................................................................................... ................................................................................................................... 17 Programación.................................................... Programación........................................................................................................... ................................................................ ......... 18 Software de reinicio automático ..................................................................................... ....................................................................................... 18 5.2.3.- Módulo bluetooth HC-06....................................................................................... HC-06....................................................................................... 19 5.2.4.- Módulo bluetooth HC-05....................................................................................... HC-05....................................................................................... 20 5.2.5.- Arduino A rduino UNO ......................................................................................................... ......................................................................................................... 21 5.2.5.- Módulo Wifi ESP 8266 ......................................................................... ........................................................................................... .................. 22 ..................................................................................................... ................................................ .......................................................................................... ..................................... 22 5.2.6.- Relés: ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 23 5.2.7.- Jumper: .......................................................... ................................................................................................................. ......................................................... 23 5.2.8.- Cerradura Eléctrica: ............................................................................................... ............................................................................................... 24 5.2.9.- Teclado: ................................................................................................................. ................................................................................................................. 24 5.2.10.- Lector de Huella Digital: ...................................................................................... ...................................................................................... 25 6.- DIAGRAMA DEL SISTEMA A REALIZAR .................................................... ................................................................................. ............................. 26 7.- CASOS EN LA APERTURA DE LAS PUERTAS PARA P ARA NUESTRO MODELO: ............................... 27 7.1.- Accesos varios: ............................................................................................................. ............................................................................................................. 27 7.2.- Acceso a sala de reuniones: ......................................................................................... ......................................................................................... 27 7.3.- Acceso de alumnos y/o otras personas: ................................................... ....................................................................... .................... 27 7.4.- Acceso puerta principal desde oficina del Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay: ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. 27

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS P UERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS A UTOMÁTICOS DE CONTROL 7.5.- Registro diario de entradas y salidas: .............................................. ........................................................................... ............................. 29 8.- DIAGRAMA GENERAL – CONEXIÓN – CONEXIÓN DE INSTRUMENTOS PARA LAB SAC L-32...................... 29 8.1.- Creación de Página Web................................................. ............................................................................................... .............................................. 29 8.2.- Lazo inalámbrico página web – web – microcontrolador microcontrolador Arduino Mega 2560 ...................... 30 8.3.- Lazo inalámbrico microcontrolador Arduino Mega – Mega – microcontroladores microcontroladores Arduino Nanos ................................................................................................................ .................................................................................................................................... .................... 31 8.3.- Conectividad alámbrica microcontroladores Arduinos – Arduinos – Cerraduras Cerraduras Eléctricas .......... 31 9.- PROGRAMACIÓN P ROGRAMACIÓN EN ARDUINO: ..................................................... .......................................................................................... ..................................... 33 9.1.- CÓDIGO EMPLEADO PARA PUERTA P UERTA PRINCIPAL ................................................... ............................................................ ......... 33 9.2.- CONECTIVIDAD ESP 8266 ............................................... ............................................................................................. .............................................. 34 CONCLUSIONES ........................................................................... ......................................................................................................................... .............................................. 37

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1.- INTRODUCCIÓN La tecnología se ha desarrollado a pasos agigantados para un control específico, llamada domótica. La domótica es un conjunto de sistemas capaces de automatizar un recinto específico, aportando servicios de consumo energético, seguridad, confort y bienestar. El control de este sistema es situado es lugares estratégicos, tanto interno como externo. A medida que la tecnología avanza, después de contar con sistemas de seguridad vía telefónica y no llevar ninguna tarea automática o el cableado siguiendo una comunicación por corriente portadora; se ha llegado hoy en día a su forma inalámbrica, como es el caso de radio frecuencia o de forma digital, sea el bluetooth o redes inalámbricas de internet. Gran parte de ella está enfocada en la seguridad, que a nivel mundial es una necesidad para restringir accesos y proteger bienes materiales. Para ello se tienen sistemas de alarma que constan de controles de acceso mediante de tarjetas magnéticas. Otro tipo de cerradura seria la combinación de cerradura mecánica con sistemas electrónicos de control y seguridad, como también el uso de una clave y una llave (física o tarjeta electrónica) para que brinde mayor seguridad; sin embargo, pueden ser poco común ya que un usuario necesita rapidez para acceder a su recinto. También se puede encontrar sistemas de cerradura y control de acceso mediante la biometría, donde se almacena y documenta una característica física de la persona, de tal manera que ésta y/o autorizada tengan acceso. Esta nueva modalidad aumenta el nivel de seguridad y rapidez para el usuario, solucionando el tema de pérdida de llaves, claves de acceso, entre otros modos de ingreso. Para el accionar del mecanismo se deber un sistema personalizado de tal manera que tenga un control de las salidas y entradas de los usuarios. Para ello está presupuestado que el sistema tenga un reloj interno, el cual lleva la hora del día; siendo notificado inmediatamente inmediatamente al encargado principal del laboratorio. Cabe resaltar que mediante este proyecto se busca presentar todas las alternativas posibles para un sistema de cerradura, con la finalidad de diseñar un sistema eficiente, óptimo, automatizado y 100% seguro; brindando comodidad y seguridad al usuario.

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2.- JUSTIFICACIÓN Todo ser humano tiene la necesidad básica de sentirse seguro, sin embargo, en nuestro país, desde hace ya unos años, viene aumentando el índice de inseguridad, lo cual se ha convertido en un problema al cual hay que prestarle mucha atención y dedicarse tiempo para pensar como remediar este problema, el cual abarca a todos sin importar el estrato económico. Este problema genera muchas pérdidas económicas a los afectados, por consiguiente, consiguiente, afecta el desarrollo económico del país. La indiferencia e incapacidad del Estado de encontrar una solución, ha llevado a que las personas busquen por su propia cuenta estar seguras, lo que los lleva a usar implementos que les proporcionen mayor protección y seguridad en sus viviendas para cuidar su patrimonio. Gracias al avance tecnológico que se viene dando en estos años, se están implementando dispositivos con los que las personas puedan tener mayor control sobre sus bienes, teniendo en cuenta en estos, la resistencia del material, el monitoreo y control, sistemas inteligentes, sistema de aviso en caso sea manipulado por una persona desconocida. Estos dispositivos son las llamadas cerraduras electrónicas, las cuales pueden utilizar código, tarjeta y/o huella digital para la apertura de estas. Teniendo cada una sus ventajas y desventajas que se analizarán que serán las razones con las cuales se diseñará el sistema de cerraduras electrónicas. electrónicas.

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL

3.- OBJETIVOS 





Aprender, entender e implementar un sistema de cerraduras electrónicas mediante el lector de huella digital, teclado y mecánicamente, además de poder implementarlo para que pueda ser manejado vía internet desde cualquier lugar de manera remota. Aplicar los conocimientos adquiridos en el curso a través de las clases y laboratorios explicados y enseñados a lo largo del curso. Plantear nuestro sistema en físico y llegar a comprobar el correcto funcionamiento de sus componentes y a la vez del sistema en general.

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4.- PROPUESTAS PARA UN SISTEMA INTERCONECTADO DE CERRADURAS ELECTRÓNICAS Para un sistema interconectado de cerraduras electrónicas para el laboratorio SAC (Sistemas Automáticos de Control) y oficina se presentan las siguientes ventajas – desventajas: Ventajas:    

Pueden instalarse en cualquier tipo de puerta, ya sean de madera o de metal. Se evita tener que cargar el peso de las llaves en conjunto. Se puede tener gran capacidad de manejo de datos. Tendremos control de las personas que entran y salen por una puerta, quienes entran, en qué fecha y hora.

Desventajas: 

Las desventajas se dan dependiendo del tipo de cerradura, sea por código, por tarjeta o por huella digital.

El sistema trabajará teniendo en cuenta los siguientes casos:  Cuando el Jefe del laboratorio (Dr. Ing. William Ipanaqué) abra la puerta

principal automáticamente, automáticamente, ¿se le dará acceso a la la puerta de su su oficina?

Cuando el Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay accedan a la puerta principal automáticamente tendrán acceso a la puerta de su correspondiente oficina. Este caso es sólo para estas dos personas.  ¿Cómo se podría entrar al laboratorio si la persona que tiene el acceso a la

puerta principal no se encuentra?

Uno de los Ingenieros antes mencionados tendrá la posibilidad de abrir la puerta desde donde se encuentren, es decir, de manera remota. También podrían dar su código personal de acceso a la persona que desee entrar.  ¿Qué pasaría si un alumno quiere visitar a alguna persona que trabaje dentro

del laboratorio?

Tendría que comunicarse con cualquiera de las personas que tengan acceso para que se le pueda permitir el ingreso, esto nos daría la seguridad de que cualquier persona no ingrese y en todo caso que quien ingrese este bajo responsabilidad de la persona que autorizó su ingreso.

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL  ¿Al ingresar con el código, tarjeta o huella digital quedará grabada la fecha y

hora en que ingresó, lo mismo al salir?

Sí, cada ingreso y salida quedarán registradas.  ¿Sólo los Ingenieros antes mencionados tendrá acceso para la entrada

principal?

No, también lo tendrán las personas que trabajan allí y todas aquellas que sean autorizadas por el Ing. Ipanaqué.  ¿El Jefe del laboratorio tendrá acceso a todas las oficinas que existan en el

interior?

Sí, tendrá acceso a todas las oficinas al interior del laboratorio.  ¿Las personas que trabajen dentro del laboratorio tendrán acceso a la puerta

principal?

Sí, como ya se mencionó antes, ellos y las autorizadas por el Jefe del Laboratorio.

4.1.- Sistema de apertura por código Este sistema funciona a partir de la lectura de una clave de acceso que tendrá cada persona autorizada a tener acceso al lugar. Al ingresar la clave mediante un teclado se procederá a verificar si ésta se encuentra registrada y a la vez habilitada y se procederá a activar o no, los demás componentes de la cerradura. Ventajas:  

Sólo la persona que tiene el código podría ingresar En caso el jefe del laboratorio no se encuentre cerca, podría enviar el código c ódigo a la persona autorizada que requiera ingresar. Desventajas:

   

La persona se puede olvidar de su código. Otra persona puede ver el mensaje que se le envía a una segunda persona autorizada para ingresar. Al ingresar el código de la puerta principal, por parte de una segunda persona, se tendrá acceso también a la oficina del jefe del laboratorio. Por seguridad se tendría que cambiar el código cada cierto tiempo o cada vez que el jefe de laboratorio lo de a otra persona.

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4.2.-Sistema de apertura con tarjeta magnética: Este sistema funciona a partir de la lectura de una clave de acceso que tendrá cada persona autorizada a tener acceso al lugar. Al ingresar la clave mediante un teclado se procederá a verificar si ésta se encuentra registrada y a la vez habilitada y se procederá a activar o no, los demás componentes de la cerradura. Ventajas:  

Es más rápido abrir la puerta al usar tarjeta que con un código. No hay que memorizar el código. Desventajas:

   

La tarjeta se puede extraviar. La tarjeta se puede deteriorar. En caso no se encuentre el jefe del laboratorio, si no se tiene la tarjeta no se podrá acceder. Si otra persona roba o encuentra la tarjeta podrá acceder con total facilidad.

4.3.- Tarjetas Inteligentes Es un dispositivo que puede contener o no un microprocesador que, a diferencia de la tarjeta magnética, ésta añade capacidad de cómputo al dispositivo. La forma en que funciona la lectura de éste tipo de tarjeta es mediante una conexión galvánica entre las superficies de contacto de la tarjeta y el lector, comenzando el intercambio de información mediante los puertos de entrada y salida conectados a un terminal serial al equipo que interpretará los datos. El uso de estas tarjetas se encuentra en auge, sin embargo, una desventaja de ellas al prolongar su uso, las superficies de contacto y terminales se desgastan debido a la exposición al medio ambiente, ocasionando corrosión. Esto genera un mantenimiento constante, por lo que es caro.

4.4.- Sistema de lectura de tarjetas con código de barras: El código de barras es una serie de barras y espacios establecidos mediante un código binario. Esta serie puede ser interpretada de manera numérica y alfanumérica por un escáner laser que utiliza la diferencia en la reflexión ocasionada por las barras. Existen diferentes tipos de disposiciones para los códigos de barras, siendo el más popular el código EAN (numero articulo europeo), que representa una mejora del UPC (código universal del producto) que se introdujo en EE.UU. en 1973.

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El sistema es parecido al sistema de tarjeta magnética, pero ésta lleva un código de barras que es leída por medio de una luz láser sin necesidad de introducir la tarjeta por alguna ranura ni de que se trabe en caso no sea validado el código. Ventajas:   

Es más rápido abrir la puerta al usar tarjeta que con un código. No hay que memorizar el código. Con respecto a la tarjeta magnética, no se tendrá que introducir por una ranura evitándose así, desgaste por rozamiento en ellas y en los componentes. Desventajas:

 

 

La tarjeta se puede extraviar. La barra que va en la tarjeta se puede deteriorar. Al ocurrir esto no se podrá acceder, ya que la barra de códigos no podrá ser leía si presenta alguna rayadura. En caso no se encuentre el jefe del laboratorio, si no se tiene la tarjeta no se podrá acceder. Si otra persona roba o encuentra la tarjeta podrá acceder con total facilidad.

4.5.- Sistema de apertura con huella digital (sistema biométrico): La biometría es el estudio automático para el reconocimiento único de humanos basados en uno o más rasgos conductuales o físicos intrínsecos. Las huellas dactilares, las retinas, el iris, los patrones faciales, geometría de la palma de la mano, representan ejemplos de características físicas (estáticas), que mientras características del comportamiento se incluye la firma, el paso y el tecleo (ejemplos dinámicos). En el caso de la voz, se puede considerar una mezcla de características físicas y del comportamiento. comportamiento. A continuación, se muestra una tabla basada en la tecnología biométrica emergente y su madurez TECNOLOGIA TECNOLOGIA Escaneo de venas Termografía Facial

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COMO TRABAJA Captura imágenes del patrón del flujo sanguíneo. Cámaras infrarrojas detectan patrones de calor creados por el flujo sanguíneo y emitido por la piel.

MADUREZ Comercialmente disponible Su comercialización inicial fallo por el alto costo.


Comparación de Compara muestras de ADN con plantillas ADN generadas como muestras Sensor de olor Captura los químicos volátiles que los poros de la piel emiten.

Muchos años para implementación. Muchos años para su comercialización. del Sensores infrarrojos miden el pulso de la Experimental sangre en el dedo.

Medidor pulso sanguíneo. Reconocimiento del patrón de la piel Identificación de la cama de la uña

Extrae distintos patrones ópticos por Emergente medidas de espectroscopia de la luz reflejada por la piel. Un interferómetro detecta las fases de Emergente cambio en la incidencia de luz en la uña del dedo; reconstruye distintas dimensiones de la cama de la uña y genera un mapa unidimensional Reconocimiento Captura una secuencia de imágenes para Emergente: de movimiento derivar y analizar las características del requiere movimiento. desarrollo futuro Reconocimiento Está basada en la distinción de la forma de la Todavía un tópico de la forma de la oreja y la estructura del cartílago, de investigación. oreja proyectando parte del oído externo. Tomado de: www.engr.sjsu.edu www.engr.sjsu.edu.. Recuperada el 8 de Julio de 2006. La biometría es uno de los sistemas más seguros con respecto a los demás, ya que se tendrá acceso sólo de manera personal y presencial, para este proyecto, bajo parámetros que se muestran y se comparan en la tabla a continuación, se escogió la huella dactilar y, por lo tanto, según este registrado o no, se procederá a activar o no los componentes para abrir la puerta. Tabla comparativa de las tecnologías biométricas más comunes. TECNOLOGI A

COMO TRABAJA

Huella digital

Captura y compara patrones de la huella digital

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TAMAÑ O DE PANTALL A (BYTES) 2501000

FIABILIDA D

FACILIDA D DE USO

POSIBLES INCIDENCIA S

COST O

ACEPTACIO N USUARIO

Muy alta

Alta

Ausencia de miembro

Bajo

Alta

SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL Geometría de la mano

Retina

Iris

Geometría facial

Voz

Mide y compara dimension es de la mano Captura y compara los patrones de la retina Captura y compara los patrones del iris Captura y compara los patrones faciales Captura y compara cadencia, pitch, y tono de la voz

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Baja

Alta

Edad, ausencia de miembro

Bajo

Alta

96

Baja

Baja

Gafas

Alta

Baja

512

Baja

Baja

Luz

Muy alto

Baja

Baja

Baja

Edad, cabello, luz

Medi o

Baja

Alta

Media

Ruido, temperatur a y meteorolog ía

Alto

Media

84 1300

1000020000

o

Tomado de la página de internet: https://es.wikipedia.org/wiki/Biometr%C3%ADa Ventajas:  

Mayor seguridad, ya que la apertura es personal. Mayor rapidez que las anteriores para tener acceso Desventajas:

 

En caso no se encuentre el jefe del laboratorio físicamente, físicamente, no se tendrá acceso al laboratorio. La huella es difícil de borrar, pero en caso de algún accidente que la borre o deteriore no se tendrá acceso.

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5.- SISTEMA DE CERRADURAS ELECTRONICAS A IMPLEMENTAR 5.1.- Descripción del proyecto: El trabajo a realizar en nuestro proyecto consistirá en diseñar, programar y construir un sistema que permita abrir las cerraduras de las puertas de las oficinas del Laboratorio de Sistemas Automáticos de Control, teniendo en cuenta los diferentes casos y situaciones antes mencionadas, mediante distintas maneras, ya sea ingresando una contraseña de 4 dígitos, una huella digital o la apertura desde cualquier lugar mediante una conexión a internet (apertura remota). Mediante un teclado se ingresará el código de 4 dígitos y la huella digital se hará por medio de un dispositivo lector de huella. El usuario ingresará su huella y código (ambos para mayor seguridad), las cuales previamente han dicho registradas en una base de datos del programa usado para el sistema.

5.2.- Dispositivos del Sistema de Cerraduras Electrónicas

5.2.1.- Microcontrolador Arduino Mega 2560 El Arduino Mega 2560 es una placa electrónica basada en el microprocesador Atmega2560. Tiene 54 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 15 se pueden utilizar como salidas PWM), 16 entradas analógicas, 4 UART (hardware puertos serie), un 16 MHz oscilador de cristal, una conexión USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP, y un botón de reinicio.

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Especificaciones: Microcontroladores Tensión de funcionamiento Voltaje recomendado de entrada Voltaje de entrada (límites) Digital pines I/O Pines de entrada analógica Corriente DC por I/O pin Corriente DC para pin 3.3V Memoria flash SRAM EEPROM Velocidad de reloj

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Atmega 2560 5V 7-12 V 6-20 V

54 (de las cuales 15 proporcionan salida PMW) 16 40 mA 50 mA 256 KB, 8 KB utilizado por gestor de arranque 8 KB 4 KB 16 MHZ


Energía: El Arduino mega puede ser alimentado a través de una conexión USB o con una fuente de alimentación externa. La fuente de alimentación se selecciona automáticamente. automáticamente. La potencia externa (no USB) puede venir de un adaptador de CA a CC o de una batería. La junta puede operar con un suministro externo de 6 a 20 Voltios. El pin de 5V puede suministrar menos, pero hace inestable la placa, en cambio, si utiliza más de 12V se podría dañar la placa, es por ello que el rango recomendado es de 7 a 12V. Los pines de alimentación son: VIN: A través de este pin se puede alimentar a la placa. 5V: De este pin podemos obtener 5V y 40mA 3.3V: De este pin podemos obtener 3.3V y 50mA GND: el ground (0V) de la placa Comunicación El Arduino Mega2560 tiene una serie de instalaciones para la comunicación con un ordenador, otro Arduino, u otros microcontroladores. El Atmega 2560 ofrece cuatro hardwares UART para TTL (5V) de comunicación en serie. El software de Arduino incluye un monitor de serie que permite a los datos textuales sencillos para ser enviados hacia y desde la junta. Las RX y TX LED en la placa parpadean cuando se están transmitiendo datos a través de la ATmega8U2 / ATmega16U2 chip y conexión USB al ordenador (pero no para la comunicación en serie en los pines 0 y 1). Una biblioteca Software Serial permite la comunicación en serie en cualquiera de los pines digitales del Mega2560. El Atmega2560 también soporta comunicación TWI y SPI. El software de Arduino incluye una librería Wire para simplificar el uso del bus TWI; consulte la documentación para obtener más información. Para la comunicación SPI, utilice la librería SPI.

Programación El Arduino Mega se puede programar con el software de Arduino. Los Atmega2560 sobre la Arduino Mega viene precargado con un gestor de arranque que le permite cargar nuevo código a la misma sin el uso de un programador de hardware externo.

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Software de reinicio Automático: En lugar de requerir una prensa física del botón de reinicio antes de que una carga, el Arduino Mega2560 está diseñado de una manera que permite que sea restablecido por el software que se ejecuta en un ordenador conectado. Una de las líneas de control de flujo por hardware (DTR) de la ATmega8U2 está conectado a la línea de reposición de losAtmega2560 a través de un condensador de 100 nanofaradios (nf). Cuando esta línea se cierra, la línea de restablecimiento restablecimiento pasa el tiempo suficiente para restablecer el chip. El software de Arduino utiliza esta capacidad para permitir que usted cargue código con sólo pulsar el botón de subida en el entorno Arduino. Esto significa que el gestor de arranque puede tener un tiempo de espera más corto, ya que la disminución de DTR puede ser bien coordinado con el inicio de la subida. De protección multifunción USB El Arduino Mega2560 tiene un fusible reajustable que protege a los puertos USB de su ordenador. Aunque la mayoría de los ordenadores ordenadores proporcionan su propia protección interna, el fusible proporciona una capa adicional de protección. Si hay más de 500 mA se aplica al puerto USB, el fusible se rompe automáticamente la conexión hasta que la corta o se elimina la sobrecarga.

5.2.2.- Microcontrolador Arduino Nano El Arduino Nano es una pequeña, completa y amigable placa basada en el ATmega 328 o el ATmega168, funciona con un cable USB mini-B en lugar de uno normal.

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Especificaciones: Microcontroladores Tensión de funcionamiento Voltaje recomendado de entrada Voltaje de entrada (límites) Digital pines I/O Pines de entrada analógica Corriente DC por I/O pin Corriente DC para pin 3.3V Memoria flash SRAM EEPROM Velocidad de reloj

Atmega 168 o ATmega328 5V 7-12 V 6-20 V

14 (de las cuales 6 proporcionan salida PMW) 8 40 mA 50 mA 16 KB (168) o 32 KB (328), 2 KB utilizado por gestor de arranque 1 KB (168) o 2 KB (328) 512 bytes (168) o 1 KB (328) 16 MHZ

Energía: El Arduino Nano puede ser alimentado a través de la conexión USB Mini-B, no regulada 6-20V fuente de alimentación alimentación externa (pin 30), o 5V regulada fuente de alimentación externa (pin 27). La fuente de alimentación se selecciona automáticamente a la fuente de voltaje más alto.

Entrada y salida Cada uno de los 14 pines digitales en el Nano se puede utilizar como una entrada o salida, utilizando las funciones pinMode, digitalWrite, y digitalRead. Operan a 5 voltios. Cada pin puede proporcionar o recibir un máximo de 40 mA y tiene una resistencia de pull-up (desconectada por defecto) de 20-50 kOhms. Además, algunos pines tienen funciones especializadas. especializadas. Comunicación El Arduino Nano tiene una serie de instalaciones para la comunicación con un ordenador, otro Arduino, u otros micro controladores. Los ATmega168 y ATmega328 proporcionan UART TTL (5V) de comunicación en serie, que está disponible en los pines digitales 0 (RX) y 1 (TX). Un FTDI FT232RL en los canales de mesa esta comunicación en serie a través de USB y los drivers FTDI (incluido con el software de Arduino) proporcionan un puerto COM virtual para el software en el ordenador. El software de Arduino incluye un monitor de serie que permite a los datos de texto simples para ser enviados hacia y desde la placa Arduino. Las RX y TX LED en el tablero parpadean cuando se están transmitiendo datos a través de la conexión USB FTDI chip y al ordenador (pero no para la comunicación en serie en los pines 0 y 1).

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Una biblioteca Una biblioteca SoftwareSerial SoftwareSerial permite la comunicación en serie en cualquiera de los pines digitales del Nano. El ATmega168 y ATmega328 también apoyan I2C (TWI) y SPI. El software de Arduino incluye una biblioteca de alambre para simplificar el uso de la I2C bus; véase la documentación la documentación para más detalles. Para utilizar la comunicación SPI, consulte el ATmega168 o ATmega328 hoja de datos. Programación El Arduino Nano se puede programar con el software de Arduino. Los ATmega168 o ATmega328 en el Arduino Nano viene precargado con un cargador de arranque que le permite cargar nuevo código a ella sin el uso de un programador de hardware externo Software de reinicio automático En lugar de requerir una prensa física del botón de reinicio antes de un proceso de carga, el Arduino Nano está diseñado de una manera que permite que pueda ser restablecido por el software que se ejecuta en un ordenador conectado. Una de las líneas de control de flujo por hardware (DTR) de la FT232RL está conectado a la línea de reposición de los ATmega168 o ATmega328 a través de un condensador de 100 nanofaradios. Cuando esta línea se afirma (tomada bajo), la línea de restablecimiento pasa el tiempo suficiente para restablecer el chip. El software de Arduino utiliza esta capacidad que le permite subir el código con sólo pulsar el botón de subida en el entorno Arduino. Esto significa que el gestor de arranque puede tener un tiempo de espera más corto, ya que el descenso de DTR puede ser bien coordinada con el inicio de la subida. Esta configuración tiene otras implicaciones. Cuando el Nano está conectado ya sea a un ordenador con Mac OS X o Linux, se restablece cada vez que se realiza una conexión a la misma desde el software (a través de USB). Para el siguiente medio segundo o así, el gestor de arranque se está ejecutando en el Nano. Mientras que está programado para ignorar los datos con formato incorrecto (es decir, nada, además de un proceso de carga del nuevo código), es interceptará los primeros bytes de datos enviados a la junta después de abrir una una conexión. Si un boceto en ejecución ejecución en el tablero recibe recibe la configuración de una sola vez o de otro tipo de datos cuando se inicia por primera vez, asegúrese de que el software con el que se comunica espera un segundo después de abrir la conexión y antes de enviar estos datos.

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5.2.3.- Módulo bluetooth HC-06

El modulo bluetooth HC-06 es un dispositivo económico y sencillo de utilizar. Se puede utilizar para dar conectividad inalámbrica a través de una interfaz serial TTL entre Microcontroladores (PIC, Arduino) y otros dispositivos como PC, laptops o celulares SmartPhones.

Especificaciones: Protocolo Frecuencia Modulación Potencia de emisión Sensibilidad Velocidad asíncrona Velocidad síncronos Seguridad Interfaz Suministro de energía Temperatura de trabajo Dimensión

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Bluetooth v2.0 + EDR Banda ISM de 2,4 GHz GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) clase 2 -84dBm a 0.1% BER 2.1Mbps (máx.) / 160 kbps. 1Mbps/1Mbps Autenticación y encriptación Bluetooth - Puerto serie UART TTL 5V DC 50mA -20 ~ +75°C 26.9mm x 13mm x 2,2 mm


5.2.4.- Módulo bluetooth HC-05

El modulo bluetooth HC-05 viene configurado de fábrica para trabajar como maestro o esclavo. En el modo maestro puede conectarse con otros módulos bluetooth, mientras que en el modo esclavo queda a la escucha de peticiones de conexión. Agregando este módulo al proyecto podremos controlar desde un celular o una laptop todas las funcionalidades necesarias que se deseen.

Especificaciones:     

Voltaje de entrada: 5V Chip BC 417143 Alcance: 20 mts Nivel: TTL 1200 bps a 1.3 Mbps

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5.2.5.- Arduino UNO

El Arduino Uno es una placa electrónica basada en el microcontrolador Atmega328 y que tiene su módulo USB mejorado. Dispone de 14 entradas/salidas digitales y 6 de éstas pueden utilizarse para salidas PWM. Además, dispone de 6 entradas analógicas, un oscilador de 16MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un header ICSP y un pulsador para el reset. La placa lleva todo lo necesario para soportar el microcontrolador. Para empezar a utilizar la placa sólo es necesario conectarla a la PC a través de un cable USB, alimentarla con un adaptador de corriente AD/DC, o también con una batería. Su característica principal principal es que no utiliza el convertidor USB-serial FTDI. Por el contrario, ofrece el microcontrolador Atmega 8U2 programado como convertidor USB-serial. El Arduino Uno es la última de una serie de placas Arduino USB y el modelo de referencia para las plataformas Arduino.

Especificaciones: Microcontrolador Tensión operativa Tensión de alimentación (recomendado) Tensión de alimentación (límites) Entradas y salidas digitales Entradas analógicas Maxima corriente continua para las entradas/salidas Maxima corriente continua para los pins 3.3V Flash Memory SRAM EEPROM

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ATmega328 5V 7-12V 6-20V 14 E/S Digitales (6 se pueden usar como salidas PWM) 6 40 mA 50 mA 32 KB (el bootloader usa 0.5 KB) 2 KB 1 KB


5.2.5.- Módulo Wifi ESP 8266 Este es un módulo sencillo y diseñado con el principio del Internet de las cosas (OIT). Es muy conocido debido a que por p or su precio bajo le podemos dar comunicación wifi a cualquier microcontrolador. Este módulo tiene todo lo necesario para conectarse a un punto wifi mediante comandos de texto AT, vía una puerta serie, la cual puede ser configurada a diferentes velocidades. Una vez que se programa para conectarse a la red wifi, es capaz de enviar información que le remitimos vía la puerta serie a una dirección IP y puerto que deseemos. Posee 16 pines los cuales pueden ser configurados como entradas o como salidas. Además, tiene un bajo consumo de energía en modo sleep su consumo es de microamperios, aunque para iniciar puede llegar a consumir hasta más de 20 0 mA.

Especificaciones        

       

Protocolos soportados: 802.11 b/g/n Wi-Fi Direct (P2p), Soft Access Point Stack TCP/IP integrado PLL, reguladores y unidades de manejo de energía integrados Potencia de salida: +19.5dBm en modo 802.11b Sensor de temperatura integrado Consumo en modo de baja energía: <10 uA Procesador integrado de 32 bits, puede ser utilizado como procesador de aplicaciones Wi-Fi 2.4 GHz, soporta WPA/WPA2 Tamaño ultra reducido (11.5mm x 11.5mm) Conversor analógico a digital de 10-bit Soporta variedad de antenas Integrated low power 32-bit MCU SDIO 2.0, SPI, UART, I2C Encendido y transmisión de datos en menos de 2ms Rango de operación -40C° ~ 125C

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5.2.6.- Relés: Un relé es un dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el cual por medio de una bobina o electroimán se accionan unos contactos que permiten abrir y cerrar otros circuitos independientes. independientes.

5.2.7.- Jumper: Son cables conductores que que sirven de conectores para los circuitos electrónicos. Existen los jumper macho-macho, hembra-hembra y macho-hembra.

Jumper macho-macho

Jumper macho-hembra

Jumper macho-hembra

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5.2.8.- Cerradura Eléctrica: La cerradura se emplea para restringir restringi r el acceso de personas no autorizadas autoriza das al sistema; en cierto modo es un s i stema de protección y seguridad que es lo que buscamos en este proyecto. En principio la cerradura se abrirá solo y cuando las personas registradas ingresen su usuario y contraseña de forma correcta. La cerradura es demarca New Belcom BCE-1821 de chapa eléctrica con botón como se muestra en la figura.

5.2.9.- Teclado: Mediante el cual los usuarios ingresaran su clave, la cual será de 4 dígitos, su funcionamiento es simple como el de los celulares antiguos.

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5.2.10.- Lector de Huella Digital: Un lector óptico funciona con un dispositivo CCD (Charged Coupled Device), como el usado en las cámaras digitales, que tienen un arreglo de diodos sensible a la luz que genera una señal eléctrica en respuesta a fotones de luz. Cada diodo graba un pixel, un pequeño punto que representa la luz que le es reflejada. Colectivamente, la luz y perfiles oscuros forman una imagen de la huella leída. El proceso de lectura comienza cuando usted pone su dedo dedo sobre la ventana ventana del lector, lector, el cual cual tiene su propia fuente de iluminación, típicamente un arreglo de LEDs, para iluminar iluminar las crestas crestas de la huella digital. El CCD genera, de hecho, una imagen invertida del dedo, con áreas más oscuras que representan representan más luz reflejada reflejada (las crestas crestas del dedo) dedo) y áreas más claras claras que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas).

Las funciones del lector de huella son:  

Primero: Primero: Obtener una imagen de la huella digital de la persona. Segundo: Segundo: Comparar el patrón de valles y crestas de dicha imagen con los patrones de huellas que tiene almacenadas.

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6.- DIAGRAMA DEL SISTEMA A REALIZAR

L A P I C N I R P A T R E U P

2 3 L – C A S E D O I R O T A R O B A L

a l l e u h e a t y r n u o l t a i g r t i a d i e e d p ó g i A m c d

y o a l l d l a e i l c u i e h T

. G E N U I Q A A N I N C I A F P I O

. G Y N A I H A C N N I I C I H F C O

S E N O I N U E R E D A L A S

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s o r e s i o n b e m g A n I

a a r t u t o r e m p e A r e t n a i d e m a r u t o g r e i p d ó A c

y o d a l c e T

e t n a i d e m a r u t o g r i e d p ó A c

o d a l c e T

e t n a i d e m a r u t o g r i e d p ó A c

o d a l c e T

l a n o s r e P

a a r t u t o r e m p e A r

l a n o s r e P


s o r e s i o n b e m g A n I



7.- CASOS EN LA APERTURA DE LAS PUERTAS PARA NUESTRO MODELO: 7.1.- Accesos varios:     

Ing. Ipanaqué : Apertura puerta principal, oficina personal y sala de reuniones. Ing. Chinchay : Apertura puerta principal, principal, oficina personal y sala de reuniones. Secretaria : Apertura puerta principal. Ing. Manrique : Apertura puerta principal. Jefe de Laboratorio: Apertura puerta principal.

 Todos con huella digital y clave de 4 dígitos.

7.2.- Acceso a sala de reuniones: En el caso de que alguna persona, que no sea el Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay, desee ingresar a la sala de reuniones deberá solicitar permiso de parte de los Ingenieros mencionados, quienes abrirán la puerta mediante el envío de un código a la persona que solicitó el permiso o mediante la apertura remota.

7.3.- Acceso de alumnos y/o otras personas: Deberán solicitar a cualquiera de los Ingenieros antes mencionados la apertura de la puerta principal, quienes abrirán dicha puerta mediante el envío de un código a la persona que solicitó el permiso o mediante la apertura remota.

7.4.- Acceso puerta principal desde oficina del Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay: Cualquiera de los Ingenieros mencionados abrirá la puerta principal desde su respectiva oficina mediante la apertura remota.

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L A P I C N I R P A T R E U P

i r t e r u q i a r i r n a t a e r M . c g e n f S I J - - -

é . u g q a n I n a p I

. G E N U I Q A A N N I C I A F P I O

ó a r a o u t g t i r o d e m ó p e C A r

. G Y N A I H A C N N I I C I H F C O

a u n o o s n r e m p u l a A r t o

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S E N O I N U E R E D A L A S

y a h c n i h C . g n I


7.5.- Registro diario de entradas y salidas: Se registrará la entrada y salida de cada persona que accedió a la puerta principal, oficinas y sala de reuniones, además de la manera como se accedió ya sea por huella digital, código o por apertura remota.

8.- DIAGRAMA GENERAL – CONEXIÓN DE INSTRUMENTOS PARA LAB SAC L-32 En el siguiente diagrama se muestra una conexión general del sistema a realizar para el laboratorio L -32. Ante ello se explicará paso a paso como está definido cada lazo realizado.

8.1.- Creación de Página Web Mediante un proveedor de alojamiento de páginas web (Hostinger), se crea un subdominio administrado por un usuario principal, el cual llevará un registro en tiempo real de las personas ingresan a Laboratorio SC L-32. Página web a ingreso de usuarios (principales):   

Dr. Ing. William Ipanaqué. Ing. Ítalo Chinchay. Jefe de Laboratorio.

Página Web: http://controldeacceso.esy.es/ Ante un control de usuarios, cada uno de ellos tendrá una página de Inicio diferente debido a la disponibilidad de salas a ingresar. Cada uno de estos usuarios debe registrarse con: Apellidos, nombres, correo electrónico, huella digital (grabada en la memoria del mismo; apta para guardar 150 huellas aproximadamente), aproximadamente), nombre de usuario (Nick-name) y contraseña a utilizar.

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Una vez registrados podrán acceder fácilmente a la página principal como se presenta en la siguiente imagen.

Página web: http://controldeacceso.esy.es/index.html En la página principal (pestaña Inicio) se colocará temas de interés de avance tecnológico, como IoT (Internet de las cosas), noticias de nuevos algoritmos para un Sistema Scada, prototipos a emplear en diversos sectores de la Industria, el sistema robotizado que les depara a las grandes empresas disminuyendo personal y aumentando ganancias (de modo estratégico), servidores de gran almacenamiento para brinde información seleccionada de modo rápido y fácil, entre otras cosas. La pestaña Control presenta sobre el dominio de cada usuario, la apertura de las salas y/u oficinas que desee. Todo se realiza mediante el abre y cierre de las puertas remotamente. En las pestañas restantes Paper, Work y Video; presentan como su nombre lo dice según lo indicado para el proyecto de curso Sistemas Automáticos de Control.

8.2.- Lazo inalámbrico página web – web – microcontrolador microcontrolador Arduino Mega 2560 Para que exista una conexión de un microcontrolador (para este proyecto el Arduino Mega 2560 será ubicado en puerta principal de Laboratorio L-32) y la nube dónde estarán almacenados los registros de acceso al Laboratorio; se empleará el módulo Wifi ESP 8266. Es un dispositivo sencillo y diseñado con el principio del Internet de las cosas (IoT). Podrá dar comunicación wifi mediante comandos de texto AT, vía una puerta serie, la cual puede ser configurada a diferentes velocidades. En el proyecto se recibirá la información captada de la Página Web creada vía puerta serie (dirección IP y puerto que deseemos). En tal caso el Arduino Mega recibe la orden y éste acciona mediante una salida digital la señal asignada de apertura de la puerta.

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8.3.- Lazo inalámbrico microcontrolador Arduino Mega – Mega – microcontroladores microcontroladores Arduino Nanos Para que exista una conexión inalámbrica del microcontrolador principal Arduino Mega 2560 y los Arduinos Nanos para el envío remoto de una señal digital que indique la apertura de las oficinas y/o sala de reuniones, se empleará los módulos Bluetooth HC-05 (Maestro) y HC-06 (Esclavo). En el modo maestro se podrá conectar con los otros módulos Bluetooth HC-06, que quedarán a la escucha de peticiones de una señal, es este caso, el accionado de las cerraduras eléctricas eléctricas respectivas. Agregando este módulo al proyecto se podrá controlar remotamente las cerraduras desde un celular o la Página Web, teniendo todas las funcionalidades necesarias que se deseen.

8.3.- Conectividad alámbrica microcontroladores Arduinos – Arduinos – Cerraduras Cerraduras Eléctricas Para que reciba la señal enviada de una página web, acceso correcto mediante una huella dactilar o una clave; el subsistema presenta un relé, que es un dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado que acciona un contacto que permite abrir y cerrar de manera independiente el circuito que lleva consigue el voltaje de 12 VDC que necesita la cerradura misma.

Circuito Arduino Relé – Cerradura Electrónica 12VDC

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL A A 6 R C 0 S U I C D R E C H ) A T E O C D R É T V V R L B A D N 2 E E 1 O L C C L S I A A O I U E R D ( O L N E O N T A A A M U N B S E Y O A C N R I L E U

A S O I R O T A R O B A L A R A P S O T N E M U R T S N I E D N Ó I X E N O C – L A R E N E G A M A R G A I D

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D R A

6 0 C H ) O T V B A L O C L S U E D ( O M

O N A N O N I U D R A

6 0 C H ) O T V B A O L C L S U E D ( O M

5 0 C ) H O T R B T S O E L A U M D ( O M

P S E I 6 F 6 I 2 W 8

O N U O N I U D R A

R

A A R C U I D R A T C R É R L E E C

C D V 2 1 A I R E T A B

Y A L E R



Y A L E R



Y A L E R 0 6 5 2 A G E M O N I U D R A

R A O L L T E C U E L H

Y A A . H N I G C C I I N I F N O H C

É A U N . I R Q A C I F D N O A P I

. B A A L T L C R A A E P I U C S P N I R P

O D A L C 4 E X T 4

B E W R O D I V R E S

A D N E Y E L

A C I R B M S E Á L L A A T N I I G L I A D Ñ S E / S E

C D V 2 1 +

D N G


9.- PROGRAMACIÓN EN ARDUINO: 9.1.- CÓDIGO EMPLEADO PARA PUERTA PRINCIPAL

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9.2.- CONECTIVIDAD ESP 8266 En principio el módulo esp8266 trabaja con comandos at, la configuración inicial del hardware seria para poder poner códigos at:

Los principales códigos at se adjuntan en referencias. Una forma más fácil de trabajar con el módulo esp8266 es utilizando un plugin, cuya principal ventaja seria que cambia los código s at por comandos de Arduino e incluso podemos trabajar con el ide de Arduino INSTALANDO EL PLUGIN: ABRIMOS \Archivo\preferencias Y BUSCAMOS Additional Boards Manager urls en el cual ingresamos la dirección del plugin: y aceptamos ttp://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL Para descargar el plugin vamos A \Herramientas\placa\Board Manager con la placa generic8266

Y LUEGO INSTALAMOS ESP8266 COMMUNITY

Hasta aquí tenemos los plugin instalados, pero para poder programar el esp8266 necesitamos un adaptador ftdi y realizamos la siguiente conexión de hardware

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SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL El código para el siguiente proyecto será una adaptación a daptación del código creado por secmotic:

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CONCLUSIONES 











El módu módulo lo Ardui Arduino no es más más fácil de traba jar deb ido a q ue su le nguaje de programación es de más alto nivel en comparación con la programación en PIC, lo que nos ahorra mucho más tiempo, y esto se resume en menos líneas de código. El Hardware de Arduino está basado en un microcontrolador AVR, en particular el ATmega328 y el ATmega1280. Los programas de Arduino están basados en C/C++ y compilados con el compilador de código abierto avr-gcc. Arduino presenta una variedad de tipos de librerías y mejoras. Además, su configuración es open hardware y software, lo que nos permite modificar sus códigos de funcionamiento. En este es te trabajo, registraremos huellas dactilares mediante un puerto serial. Luego de haber registrado las huellas hay otro código que nos indica si encontró alguna coincidencia de la huella introducida con alguna registrada, y si se da esto el programa nos permite el acceso. Para mayor seguridad del sistema, éste se ha implementado de tal forma que la clave del usuario tenga 4 caracteres, además que se tenga que ingresar la huella digital para acceder a la apertura. El sistema tiene un tiempo de espera de 3 segundos para que un usuario pueda volver a abrir la cerradura, de modo que se pueda establecer un orden y una organización de los usuarios que quieran acceder a abrir la cerradura.

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Control de Acceso

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