“Microduino nRF24组网NFC电脑解锁/zh”的版本间的差异

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2014年11月3日 (一) 08:21的版本

Language English

概述

  • 项目名称:Microduino nfc电脑解锁
  • 目的:解决电脑锁屏后键盘繁琐输入密码,Microuino通过NFC结合nRF24无线通讯,通过电子标签轻松实现瞬间解锁。只要一个Microduino NFC模块配合多个电子标签就可以实现多台电脑的开启
  • 难度:高级
  • 耗时:6小时
  • 制作者:Microduino Studio-YLB

原理

该系统采用Microduino nRF24组网。主系统采用Miccroduino核心板(Miccroduino -Core或Microduino Core+或Microduino 32U4)、Microduino nRF24、Microduino NFC、Microduino FT232R这些模块作为网关。 采用Miccroduino -Core、Microduino nRF24、自制AVR-USB-HID设备作为网关节点。每个电子标签承载不同的ID号,网关识别到不同卡号的时,才向指定的节点发送命令,否者将一直等待电子标签。当节点接收到命令数据后,触发AVR-USB-HID设备传入密码至电脑(实质是模拟电脑键盘输入键盘值),这样就实现电子标签瞬间对电脑进行解锁。

Microduino nfc—nrf.jpg

材料清单

Microduino网关

模块 数量 功能
Microduino-Core/zh 1 核心板
Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序和供电
Microduino-nRF24/zh 1 组网、无线通信
Microduino-NFC/zh 1 读取电子标签

Microduino 网关节点

模块 数量 功能
Microduino-Core/zh 1 核心板
Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序,下载完毕可以拔下不用
Microduino-nRF24/zh 1 无线通信
AVR-USB-HID设备 1 模拟电脑键盘

其他硬件设备

电子标签 1 相当于电脑身份证
USB数据线 3 供电

文档

使用到UsbKeyboard库下载地址:arduino_library_UsbKeyboard

使用到RF24库下载地址:RF24

使用到NFC库下载地址:Adafruit_NFCShield_I2C

测试程序下载地址:Microduino_nrf_NFC

方案一:采用AVR-USB-HID设备

调试

  • 步骤一:AVR-USB-HID设备制作

AVR-USB-HID设备识别电压要满足在2.8-3.6V之间,这里只介绍一种方法将Microduino供电改成3.3V,将Microduino-Core上的电源选择零电阻更换到3.3V接口上,这样I/O口电压就可以满足了。另一种方法没改变Microduino -Core的解法,采用稳压管稳压,详细参考:Lesson 5--Microduino Simulates Computer Keyboard

    • 硬件设备
3.3V稳压芯片 1 可选则,或者换成有3.3V电源供电即可
68Ω电阻 2 用50~100Ω电阻也行
2.2kΩ电阻 1 用1.5k~2.2k电阻也行
导线 2 跳线

原理图

原理介绍: 1.两个68Ω电阻起到限流和保护功能,防止意外情况损坏电脑的USB端口或单片机端口。 2.是为2.2kΩ上拉电阻,用来区分总线的状态。如果上拉电阻连接到D +和+5 V,它是一种高速USB设备,否则连接到D-和+5 V,用作低速设备。键盘的传输速率不高在我们的实验,所以connenct到D-为低速设备。 3.3.3V稳压芯片用来给系统供电,并使Microduino核心板I/O口电压在3.3V左右,便于识别USB设备。

  • 步骤二:搭建网关
    • 使用到的模块
    • 叠堆
    • 下载需要使用到的所有的库,放到Arduino IDE编译器文件夹里的libraries文件夹内;
    • 修改匹配电子标签的卡号,使用NFC自带库将ID读取出来,打开Adafruit_NFCShield_I2C\examples\iso14443a_uid的示例程序,把“ Serial.print(" 0x");Serial.print(uid[i], HEX); ”改成“Serial.print(uid[i]);Serial.print(","); ”我们要的是uid[i]的值,改完编译通过后选择好板卡直接下载,下载成功打开串口监视器,刷卡就能识别出卡号了;
    • 打开我们的“Microduino_nfc_nrf_send”程序,“dataCard_one[4]”和“dataCard_two[4]”数组用来存放匹配卡号,玩家把他改成自己的卡号就行,编译通过后选择好板卡直接下载;
  • 步骤三:搭建节点
    • 使用到的模块
    • 叠堆(如果系统有3.3V供电则可以不需要FT232R)

我们搭建两路节点,因此在网关程序中只定义了两路,用“x”的值选择节点,用户如果需要增加节点,只需要增加判断卡号语句和“x”的值就可以实现。

    • 测试程序修改
      • 打开“microduino_nrf_nfc_receive”程序,节点一下载程序时需要确认语句“const uint16_t this_node = 1 ;”的值为1,节点二下载程序时需要确认语句“const uint16_t this_node = 2 ;”的值为2;这样避免了数据冲突。
      • 更改密码,需要更改key函数里面的按键值,在UsbKeyboard库的UsbKeyboard.h里面,可以看到模拟键对应的值,只是一部分,不过基本够用,玩家可以参考更改自己的按键值(密码),确认完毕编译成功之后便可下载。
    • 下载成功后,将AVR-USB-HID设备接入电脑,如果成功可以在我的设备管理器里键盘中新增了HID Keyboard Device服务。如果不能识别,请返回检查AVR-USB-HID设备是否焊接错误。
  • 步骤四:先用记事本调试

将网关供电,并且节点通过AVR-USB-HID设备接入电脑,分别让NFC识别电子标签,观察记事本返回的数据是否与电脑设置的密码匹配,匹配成功即可开始控制。

结果

系统搭建完毕,当网关读取到电子标签1,节点1的电脑能自动如入密码,进行解锁,当网关读取到电子标签2,节点2的电脑能自动如入密码,进行解锁,实现瞬间对电脑解锁。

难点

  • AVR-USB-HID设备制作,需要将USB信号线的电压限制在2.8-3.6V。电源和匹配电阻很重要;
  • Microduino NRF24组网,无线通讯;
  • Microduino NFC电子标签识别。

注意问题

  • AVR-USB-HID设备制作时别把USB的D+、D-信号线弄错;
  • 目前Microduino NFC能够识别iso14443a型号的电子标签;
  • 节点和电脑匹配好;否则密码相反。

视频

http://v.youku.com/v_show/id_XNjk5NjM2Mjc2.html

方案二:采用Microduino 32U4作为USB设备

这里32U4相当于我们方案一里的AVR-USB-HID设备和Microduino核心板,因此我们只需要再叠加一个MIcroduino nRF24就可以搭建一个节点了。玩家不再需要焊接电路板了。

    • 调试:

我们使用到的是Arduino自带的USB库,用他来实现模拟键盘数据输入。

步骤一:使用32U4和NFC搭建一个模拟键盘

下载测试程序“Microdiono_nfc_32u4”该程序实现通过NFC电子标签将指定的字符(模拟键盘按下值)在文本文档中打印出来。

玩家需要注意程序的几点: 1.玩家参考方案一更改自己成的卡号

2.“Keyboard.write();”函数只按一次按键,“Keyboard.press()”函数一直按住按键,要配合“Keyboard.releaseAll()”函数一起使用;

3.输入大小写字母数字直接用单引号,例如按下大写字母M:“Keyboard.write(‘M’);”,输入特殊案件则在hardware\arduino\cores\arduino里的“USBAPI.h”文件可以看到特殊按键名称,方法例如按下回车:“Keyboard.write(KEY_RETURN);”

步骤二:搭建网关 和方案一一样,这里不详细介绍,程序也一样。注意玩家需要更改自己的卡号。

步骤三:搭建节点 只需要一个Microduino 32U4和一个MIcroduino nRF24模块即可

Microduino nfc nrf9.jpg

程序换成microduino_nrf_nfc_receive_32u4即可 玩家需要更换成自己的密码(模拟按键值) 玩家可以在D6引脚接上LED指示灯观看nRF24是否正常通讯,有数据连接则LED灯点亮。

比较

  • 方案二比方案一更简单直接
  • 方案二不用焊接电路
  • 方案二可以一个NFC直接控制一台电脑也可以一个NFC同时控制多台电脑。