Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6514
Назва: Багатофункціональний пристрій контролю доступу в приміщення на мікроконтролері
Автори: Уткіна, Тетяна Юріївна
Алєн, Андрій Володимирович
Дата публікації: чер-2023
Короткий огляд (реферат): Метою кваліфікаційної роботи бакалавра є розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на мікроконтролері, що дозволить побудувати надійну та ефективну систему управління та контролю доступу для забезпечення захисту приміщень від несанкціонованого доступу та зручності використання для авторизованих користувачів. Запропонований багатофункціональний пристрій контролю доступу базується на використанні платформи Arduino Uno R3, датчиків руху та диму, RFID-ідентифікаторів, а також LCD-дисплею для відображення інформації. У результаті роботи над розробкою багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на мікроконтролері було виконано наступне: − проаналізовано існуючі рішення та обґрунтовано функціональні можливості розроблюваного пристрою відносно аналогів; − визначено необхідні компоненти багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення; − розроблено електричну схему запропонованого пристрою контролю доступу в приміщення; − розроблено алгоритм роботи для багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення; − розроблено конструкцію запропонованого пристрою контролю доступу в приміщення для поєднання у цілісну систему властивостей окремих датчиків відносно мікроконтролера на платформі Arduino Uno R3. Під час розробки багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на мікроконтролері були враховані всі вимоги технічного завдання, підібрані найкращі з технічної сторони та недорогі деталі. Основними компонентами запропонованого пристрою є зчитувач RFID-карток для ідентифікації користувачів та модуль з реле для управління електронним замком. Мікроконтролер платформи Arduino Uno R3 використовується для збору та обробки даних, а також керування взаємодією між компонентами. Комунікація зі зчитувачем RFID-карток здійснюється через протокол SPI або UART, в залежності від використовуваного модуля. Мікроконтролер перевіряє ідентифікаційні дані користувача та при відповідності активує реле для розблокування дверей або інших об’єктів доступу. Запропонований пристрій контролю доступу на мікроконтролерному рівні має декілька переваг. Він є відносно простим у реалізації, доступним з точки зору вартості й забезпечує достатню безпеку для багатьох застосувань. Крім того, він може бути розширений та модифікований в залежності від конкретних вимог та потреб користувачів. Розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на платформі Arduino дозволить створити на його основі надійну та гнучку систему контролю та управління доступу в приміщення на мікроконтролерному рівні. Сферою застосування запропонованого пристрою можуть бути системи контролю та управління доступом в офісах, будинках, складах тощо, де потрібно обмежити доступ лише для авторизованих осіб, при цьому забезпечуючи високий рівень безпеки та зручність використання.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6514
Розташовується у зібраннях:123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Б_123_2023_Алєн.pdf
  Restricted Access
2.01 MBAdobe PDFПереглянути/Відкрити    Запит копії


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ 
СИСТЕМ 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеня «бакалавр» 
на тему: Багатофункціональний пристрій контролю доступу в  
приміщення на мікроконтролері 
 
 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, 
групи СКСС-2177 
 спеціальності 123 Комп’ютерна 
 інженерія 
 Андрій АЛЄН 
 (прізвище та ініціали) 
Керівник Тетяна УТКІНА 
 (прізвище та ініціали) 
Рецензент  
 (прізвище та ініціали) 
 
 
 
 
Черкаси 2023 року 
 
 
ЗМІСТ 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ .................................. 3 
ВСТУП ......................................................................................................................... 4 
1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ ............................................................... 7 
2 ОПИС ТА ПРИНЦИПИ РОБОТИ КОМПОНЕНТІВ СИСТЕМ 
КОНТРОЛЮ ТА УПРАВЛІННЯ ДОСТУПОМ ................................................. 9 
2.1 Види систем контролю та управління доступом ........................................... 9 
2.2 Компоненти систем контролю та управління доступом ............................. 10 
2.3 Особливості технології радіочастотної ідентифікації................................. 11 
2.4 Особливості роботи магнітних замків .......................................................... 14 
2.5 Особливості роботи електромеханічних замків .......................................... 18 
2.6 Особливості роботи розумних замків ........................................................... 24 
2.7 Особливості роботи кодових замків ............................................................. 27 
2.8 Особливості роботи біометричних замків .................................................... 31 
2.9 Особливості роботи молекулярних замків ................................................... 35 
3 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ І АНАЛОГІВ СИСТЕМ КОНТРОЛЮ 
ТА УПРАВЛІННЯ ДОСТУПОМ ......................................................................... 39 
3.1 Біометричні системи ....................................................................................... 39 
3.2 Системи з використанням смартфонів.......................................................... 40 
3.3 Хмарні системи ............................................................................................... 41 
4 ОПИС ПРОЕКТНОГО РІШЕННЯ ................................................................. 43 
4.1 Формальна постановка задачі ........................................................................ 43 
4.2 Розробка електричної схеми та вибір необхідних компонентів ................ 43 
4.3 Розробка конструкції пристрою контролю доступу .................................... 70 
4.4 Розробка алгоритму роботи пристрою контролю доступу ......................... 75 
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 76 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................ 78 
ДОДАТКИ ................................................................................................................. 80 
Додаток А Лістинг програми пристрою контролю доступу в приміщення ...... 80 
 
ЧДТУ.224103.001 ПЗ 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата 
Розроб. Алєн Літ. Лист Листів 
 Багатофункціональний пристрій 
Перевір. Уткіна 2 79 
контролю доступу в приміщення на 
  
мікроконтролері 
Н. Контр.  ЧДТУ СКСС-2177 
Затверд. Лукашенко Пояснювальна записка  
 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 
IoT – Internet of Things – технологія Інтернету речей. 
NFC – Near Field Communication – технологія бездротової 
передачі даних малого радіусу дії близько 10 см, яка надає 
можливість обміну даними між пристроями. 
RFID – Radio Frequency Identification – технологія безконтактного 
зчитування та запису даних, що базується на використанні 
радіочастотних сигналів. 
ROM – Read Only Memory – постійний запам’ятовуючий пристрій 
(ПЗП); енергонезалежна пам’ять, з якої може проводитись 
тільки зчитування даних. 
WORM – Write Once, Read Mostly – носії інформації, що допускають 
одноразовий запис і багаторазове зчитування. 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  3 
 
ВСТУП 
В сучасному світі збільшується потреба у забезпеченні безпеки приміщень 
та обмеженні доступу до них. Класичні методи фізичного контролю, такі як 
ключі, замки та кодові замки, часто не відповідають сучасним вимогам 
ефективного та безпечного контролю доступу. При цьому сучасним рішенням є 
побудова багатофункціональних пристроїв контролю доступу в приміщення на 
базі мікроконтролерів, що дозволяє створювати складні, гнучкі та надійні 
системи безпеки приміщень. 
Такі системи контролю доступу, як правило, виконують декілька основних 
завдань, серед яких: 
− захист інформації, що становить комерційну таємницю; 
− збереження активів та матеріальних цінностей; 
− контроль проникнення на територію, що охороняється, осіб, метою 
яких є порушення нормальної роботи організації; 
− відстеження кількості людей, які одночасно перебувають в 
приміщенні; 
− облік робочого часу персоналу та фіксація запізнень, дострокових 
відходів тощо; 
− організація пропускного режиму; 
− заборона доступу на територію, що охороняється, сторонніх осіб; 
− облік транспортних засобів, які в’їжджають/виїжджають на територію 
об’єкта, що охороняється. 
Системи контролю доступу підвищують ефективність роботи служб 
безпеки підприємств та організацій, а також дозволяють контролювати 
дотримання правил внутрішнього розпорядку та доцільність витрачання 
робочого часу персоналом. 
Актуальність. Сучасні системи контролю та управління доступом 
представляють собою програмно-апаратні комплекси, де для проникнення на 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  4 
 
територію охоронюваного об’єкту застосовується принцип автоматичного 
визначення прав доступу персоналу. 
Реалізація принципу автоматичного управління доступом полягає в: 
отриманні унікального ідентифікаційного коду (ID) суб’єкта (карти з чипом, 
картки зі штрих-кодом, ключ «таблетки», біометричних даних самого суб’єкта; 
пошуку суб’єкта в базі даних, де зберігаються ID-коди суб’єктів (відсутність 
коду означає однозначну заборону доступу); зчитуванні з бази даних прав 
доступу конкретного суб’єкта (дозволені та заборонені приміщення, інтервали 
часу тощо); прийнятті рішення відповідно до програмного алгоритму про дозвіл 
або заборону проходу на територію об’єкта, що охороняється. У разі позитивного 
рішення пристрій контролю доступу розблокується. Після проходу пристрій 
знову блокується. У разі заборони видається попереднє звукове або світлове 
повідомлення. 
Комплекс обладнання для управління доступом у поєднанні з ПЗ здатний 
вирішувати такі завдання: 
1. Безпека приміщень. Система контролю доступу дозволяє забезпечити 
високий рівень безпеки приміщень, обмежуючи доступ лише авторизованим 
особам. Це особливо важливо для комерційних організацій, де зберігаються цінні 
матеріали або конфіденційна інформація. 
2. Захист від несанкціонованого доступу. Система контролю доступу 
дозволяє уникнути несанкціонованого доступу до приміщень, таким чином 
запобігаючи крадіжкам, втратам та іншим небажаним подіям. 
3. Ефективність та зручність. Використання мікроконтролера та 
автоматизованих методів контролю доступу спрощує процеси реєстрації, 
авторизації та моніторингу доступу. Це забезпечує зручність та ефективність для 
користувачів системи. 
4. Логістика та управління. Система контролю доступу може бути 
інтегрована з іншими системами управління, такими як система 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  5 
 
відеоспостереження або система управління працівниками. Це дозволяє 
забезпечити комплексний підхід до безпеки та контролю приміщень. 
5. Скасування фізичних ключів. Використання мікроконтролера та 
ідентифікаторів дозволяє уникнути проблем, пов’язаних з втратою або 
крадіжкою фізичних ключів. Це спрощує процеси управління доступом та 
знижує витрати на заміну ключів. 
Загалом, розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення на мікроконтролері є важливим компонентом забезпечення безпеки, 
зручності та ефективності служб безпеки підприємств та організацій різних сфер 
діяльності (промисловості, комерційних будівель, житлових приміщень та ін.), 
який дозволяє захистити цінності, контролювати доступ та покращити процеси 
контролю приміщень. 
Розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення на мікроконтролері дозволить побудувати надійну та ефективну 
систему управління та контролю доступу, яка забезпечить захист приміщень від 
несанкціонованого доступу та зручність використання для авторизованих 
користувачів. 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  6 
 
1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ 
Дана кваліфікаційна робота бакалавра присвячена проектуванню 
багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на 
мікроконтролерному рівні з використанням платформи Arduino Uno R3. 
Arduino Uno R3 – це відкрита платформа для створення прототипів 
електронних пристроїв, що надає можливість програмувати та керувати 
різноманітними компонентами для створення різноманітних 
багатофункціональних пристроїв на мікроконтролері, в тому числі й систем 
контролю доступу в приміщення. 
Багатофункціональний пристрій контролю доступу базуватиметься на 
використанні платформи Arduino Uno R3, датчиків руху та диму, RFID-
ідентифікаторів, а також LCD-дисплею для відображення інформації. 
При розробці багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення поставлена мета полягає у розв’язанні та дослідженні поставлених 
завдань, таких як: 
− проаналізувати існуючі рішення та обґрунтувати функціональні 
можливості розроблюваного пристрою відносно аналогів; 
− визначити необхідні компоненти багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розробити електричну схему запропонованого пристрою контролю 
доступу в приміщення; 
− розробити алгоритм роботи для багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розробити конструкцію запропонованого пристрою контролю доступу 
в приміщення для поєднання у цілісну систему властивостей окремих датчиків 
відносно мікроконтролера на платформі Arduino Uno R3. 
Вирішальними чинниками при проектуванні таких пристроїв є зручність 
практичної експлуатації і новий набір якісних характеристик: 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  7 
 
1. Функціональність: 
− ідентифікація. Система дозволяє користувачам ідентифікувати себе 
перед входом до приміщення. Для цього використовується RFID-мітка або 
безконтактна картка; 
− авторизація. Після ідентифікації система перевіряє, чи має 
користувач доступ у дане приміщення. Ця інформація зберігається у базі даних 
або на картах доступу; 
− управління замком. При успішній авторизації система активує 
електромеханічний замок для розблокування дверей та надання доступу 
користувачеві; 
− ведення журналу. Система зберігає інформацію про кожен доступ, 
включаючи дату, час та дані користувача, з метою відстеження та контролю. 
2. Простота використання. Платформа Arduino має простий і 
зрозумілий інтерфейс, що робить його доступним для розробників-початківців. 
3. Гнучкість та розширюваність. Платформа Arduino дозволяє легко 
додавати нові компоненти та функції до проекту, що дозволяє налаштовувати 
пристрій під конкретні потреби. 
4. Доступність компонентів. Платформа Arduino та компоненти до неї, 
що використовуються у розробці, широко доступні та мають низьку вартість. 
5. Велика спільнота. Платформа Arduino має активну спільноту 
розробників, які готові поділитися знаннями, прикладами та підтримкою. 
Розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення на платформі Arduino дозволить створити на його основі надійну та 
гнучку систему контролю та управління доступу в приміщення на 
мікроконтролерному рівні. 
Сферою застосування запропонованого пристрою можуть бути системи 
контролю та управління доступом в офісах, будинках, складах тощо, де потрібно 
обмежити доступ лише для авторизованих осіб, при цьому забезпечуючи 
високий рівень безпеки та зручність використання. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  8 
 
2 ОПИС ТА ПРИНЦИПИ РОБОТИ КОМПОНЕНТІВ СИСТЕМ 
КОНТРОЛЮ ТА УПРАВЛІННЯ ДОСТУПОМ 
2.1 Види систем контролю та управління доступом 
На сьогоднішній день існує багато різних систем контролю доступу, які 
працюють на основі різних технологій та володіють своїми унікальними 
особливостями. 
Наведемо декілька най поширених видів сучасних систем контролю та 
управління доступом представлених на ринку: 
1. Системи контролю доступу з використанням RFID-карт. 
Використовують RFID-карти або брелки для авторизації доступу. Карта містить 
інформацію, яка зчитується зчитувачем, і якщо інформація співпадає з базою 
даних, доступ дозволяється. Ці системи зручні у використанні та мають широке 
застосування в офісах, готелях, апартаментах та інших приміщеннях. 
2. Біометричні системи контролю доступу. Використовують 
біометричні дані, такі як відбиток пальця, розпізнавання обличчя або 
рукописного підпису для авторизації доступу. Вони забезпечують високий 
рівень безпеки та точність ідентифікації, але можуть бути витратними та 
складними у використанні. 
3. Системи контролю доступу з використанням смартфонів. 
Використовують мобільні додатки на смартфонах для авторизації доступу. 
Смартфон виступає як ключ доступу, і за допомогою Bluetooth або NFC 
технологій відбувається обмін даними між смартфоном та системою контролю 
та управління доступом. Ці системи зручні та мобільні, але вимагають наявності 
сумісного смартфона та додаткового ПЗ. 
4. Хмарні системи контролю доступу. Зберігають і керують даними 
доступу в хмарному сховищі. Користувачі можуть отримувати доступ до 
приміщень через Web-інтерфейс або мобільний додаток, а дані доступу 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  9 
 
синхронізуються з хмарним сервером. Це дозволяє здійснювати дистанційне 
управління доступом та зручну адміністрацію системи. 
Кожна з вищезазначених систем має свої переваги та особливості, і вибір 
конкретної залежить від потреб замовника та вимог щодо безпеки, зручності та 
масштабованості. 
2.2 Компоненти систем контролю та управління доступом 
Пристрій електронного замку складається з чотирьох частин: 
1. Замикаючий механізм. Для того, щоб він відкрився чи закрився, на 
нього подають короткий електричний імпульс. Коли кодова комбінація 
збігається із заданою, замок відкривається. 
2. Зчитувач коду чи пульт управління. За допомогою цього пристрою 
вводиться код і відправляється до блоку управління. 
3. Блок керування. Розпоряджається живленням: подавати чи не подавати 
імпульс для спрацьовування замикаючого механізму. В основному замки 
закриваються автоматично як, в принципі, і будь-який інший механічний замок, 
що закривається. 
4. Джерело безперебійного живлення. Наявність його у таких замках 
обумовлена тим, що під час вимкнення електроенергії потрапити в будинок буде 
важко, адже за відсутності електричної енергії замки автоматично блокуються. З 
його допомогою кодовий електронний замок здатний пропрацювати автономно 
декілька діб. Зазвичай джерело безперебійного живлення знаходиться в 
таємному місці, там же, де й блок управління. 
Для того, щоб реалізувати пристрій контролю доступу на 
мікроконтролерному управлінні, в якості вихідних даних обрано способи 
керування за допомогою кодової комбінації, яка реалізується за допомогою 
кнопок, а також радіочастотна ідентифікація, реалізована за допомогою 
спеціально розроблених для роботи з мікроконтролерами модулями 
радіочастотної ідентифікації. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  10 
 
2.3 Особливості технології радіочастотної ідентифікації 
Радіочастотна ідентифікація (Radio Frequency Identification, RFID) дає 
можливість здійснювати розпізнавання та реєстрацію об’єктів шляхом 
використання випромінювання радіочастотного типу. 
Розуміючи, як працює RFID-технологія, підприємства з різних сфер 
діяльності починають активно її використовувати. Технологія активно 
застосовується при контролюванні переміщення різних об’єктів, в 
інтелектуальних автоматизованих рішеннях. Системи працюють без помилок, 
швидко та надійно. 
Розглянемо можливості технології радіочастотної ідентифікації в різних 
галузях: 
1. Галузь виробництва. Дає можливість здійснювати грамотну реєстрацію 
сировини, контролювати операції технологічного рівня. RFID-системи 
гарантують якісний рівень продукції, її стабільність. 
2. Склади. Здійснюється швидке і чітке відстежування того, куди і як 
переміщаються ті чи інші товари. Також прискорюється приймання та 
відвантаження товарів, підвищується рівень прозорості та надійності операцій, 
таке поняття як «людський фактор» зводиться до нуля. RFID-системи дають 
впевненість в тому, що товари не будуть поцуплені або переміщені. 
3. Роздрібний продаж. Відстежування товарів, починаючи від процесу 
поставки, закінчуючи продажами. Продукцію можна виставляти на полиці, 
відправляючи в магазини з найбільшою потребою в ній. 
4. Бібліотеки. Завдяки розумінню того, як працюють RFID-мітки, в 
книжкових сховищах спрощується система видачі книг користувачам, 
попереджається розкрадання товару. Пошук необхідних видань істотно 
спрощується. Кожен виріб можна промаркувати, вставивши всередину 
спеціальну мітку та ідентифікаційний знак. 
Відтак, використання RFID-обладнання, такого як безконтактні карти, 
здатне суттєво спростити ведення бізнесу в різних галузях. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  11 
 
Виділяють три складові RFID-системи: 
1. RFID-мітка. Пристрої для збереження та передачі даних. Пам’ять 
міток містить код ідентифікації. Деякі мітки мають функцію перезапису пам’яті. 
RFID-міткою називають мініатюрний запам’ятовуючий пристрій. В його 
основі лежить мікро чип, який зберігає інформацію, а також антена, яка 
відповідає за передачу та отримання даних. 
Зовнішній вигляд RFID-мітки представлено на рисунку 2.1. 
 
Рисунок 2.1 – Зовнішній вигляд RFID-мітки 
Пам’ять RFID-мітки зберігає унікальні інформаційні дані та номер. При її 
попаданні в реєстраційну зону, інформація сприймається зчитувачем, 
відбувається її зчитування. 
Розрізняють декілька класифікації RFID-міток. Одна класифікація поділяє 
типи міток на пасивні, напівактивні та активні. До складу пасивних міток не 
входить вбудоване джерело живлення та активний передавач. Напівактивні 
мітки містять елемент живлення, але не мають активного передавача. Активні 
мітки містять обидва елементи. 
За іншою класифікацією мітки поділяються на тільки зчитувані (read only) 
та зчитувані/записувані (read/write). Тільки зчитувальні мітки одержують свій 
ідентифікаційний код на виробництві. Пам’ять цього типу міток або тільки 
зчитується (ROM) або одноразово програмована та багаторазово 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  12 
 
зчитується (WORM), тобто під час роботи з WORM-пам’яттю, ідентифікаційний 
код цього типу позначок можна перезаписати один раз. Зчитувані/записувані 
мітки можуть багаторазово перепрограмуватись у процесі експлуатації, і на них 
можна записати додаткову інформацію, а не лише серійний номер чи код. 
2. Зчитувачі. RFID-зчитувачі зчитують дані з міток та зберігають їх. Вони 
з’єднуються з системою та працюють в незалежному режимі. Зчитувачі можуть 
комплектуватися додатковими антенами, в залежності від конфігурації системи 
і застосовуваного устаткування. 
3. Система обліку. Програми, що накопичують і аналізують інформацію, 
які зв’язують складові в цілісну систему. 
До основних переваг радіочастотної ідентифікації належать: 
1. Можливість перезаписувати мітки, їх багаторазове доповнення. Тоді як 
відомості на штрих-кодах незмінні, вони вносяться один раз – при нанесенні 
друку. 
2. Системи для зчитування не потребують безпосередньої видимості 
мітки, щоб зчитати дані. Мітки сприймаються за допомогою упаковки, що 
гарантує приховане розміщення. Для зчитування даних мітка потрапляє в 
реєстраційну зону, в тому числі і переміщаючи пристрій на підвищеній 
швидкості. 
3. RFID-мітки зчитуються на збільшеній відстані в порівнянні зі штрих-
кодами. Актуальних відомостей така мітка теж зберігає набагато більше – до 
10 тис. байтів. 
4. RFID-мітки мають підвищений рівень невразливості та опірності до 
природного середовища. Це актуально при ідентифікації різної зворотної тари. 
Пасивні типи міток не мають обмежень в строках експлуатації. 
5. Актуальне використання RFID-міток і як пристрою зберігання 
інформації, і як інтелектуального приладу широкої сфери застосування. Це 
досягається завдяки унікальному ідентифікатору [19]. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  13 
 
RFID-крадіжками називають крадіжки з використанням бездротового 
сканера для читання і дублювання особистої інформації від будь-якого RFID-
предмета без відома власника. Не дивлячись на те, що поки на вулиці це 
відбувається вкрай рідко, фахівці з безпеки демонструють успішні способи 
крадіжки інформації з деяких пристроїв c RFID-підтримкою, і незаконне 
використання таких атак може привести до шахрайства з використанням 
особистих даних користувачів. 
Для уникнення RFID-крадіжок з матеріалу, призначеного для блокування 
RFID-сигналів, виконують підкладку гаманців і обкладинок. Щоб виключити 
зношування тканини, вона закрита шаром тонкої шкіри. У той час, як карти або 
паспорт знаходяться всередині виробу, сканер не зможе прочитати інформацію 
всередині. 
Захист від RFID-крадіжок передбачає, щоб карти або паспорт були закриті. 
Це зроблено для зручності, так як не потрібно витягувати карти і документи для 
зчитування, а досить просто відкрити виріб і прикласти незахищеною стороною 
до сканера. На такий захист є попит, тому що достатня кількість людей 
турбується про RFID-безпеку. І найближчим часом зловмисники можуть 
активізуватися в пошуках незахищених карт в громадських місцях. 
За різними оцінками, в минулому році в світі збитки від атак на банківські 
карти користувачів склали 100 млрд. дол. Це і скімінг, і фішинг, та інші види 
шахрайства, але 8-10 % від цієї суми припадає на RFID-крадіжки. 
RFID-захищені моделі карток коштують трохи дорожче, ніж звичайні, так 
як при додаванні спеціальної металізованої підкладки збільшується вартість 
виробництва [20]. 
2.4 Особливості роботи магнітних замків 
Магнітні замки можуть бути керованими за допомогою ключів, карток 
доступу, біометричних зчитувачів та інших пристроїв ідентифікації. Вони 
широко використовуються в системах контролю та управління доступом та для 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  14 
 
забезпечення безпеки будинків, банків, офісів, магазинів, складів та інших 
об’єктів. Також магнітні замки можуть використовуватись для захисту від 
прохідного руху на залізницях та метро. 
Це надійний та ефективний пристрій безпеки, який використовується в 
багатьох програмах для блокування дверей та вікон. 
Магнітні замки – це замикаючі пристрої, які притримують двері в 
зачиненому стані за рахунок сили притягання між розташованою на косяку 
металевою пластиною та електричним магнітом у замку. Від запірних пристроїв 
механічного типу вони відрізняються тем, що процес зачинення та відчинення 
замку відбувається без повороту ключа, а за допомогою електричного імпульсу. 
Відсутність у конструкціях деталей, які труться, дозволяє встановити їх у 
приміщеннях, через двері яких щодня проходить великий потік людей, 
наприклад, в офісах, банках, ТРЦ, виробничих комплексах, аварійних і 
пожежних виходах. 
Магнітний замок для вхідних дверей неможливо відкрити підібраним 
ключем або залізною відмичкою завдяки принципу дії та особливостям 
конструкції. Замок складається із феромагнітного стержня, на нього намотується 
котушка кабелю (від 300 до 1000 витків) та накладної пластини з металу з 
високим рівнем магнітної прохідності (якоря), які закріплюються на коробці та 
дверному полотні. При подачі току на кабель утворюється електромагнітне поле, 
яке додає стержню магнітних властивостей і надійно утримує двері з якорем. 
Якщо індивідуальний ключ успішно сканований, подача живлення зупиняється, 
взаємне притягання між елементами зникає та стулка легко відчиняється [1]. 
На сьогоднішній день особливою популярністю користуються, так звані, 
магнітні замки для міжкімнатних дверей. В їх основі лежить властивість магніту, 
завдяки якому металеві деталі притягуються одна до одної і утримуються в 
такому положенні. Сам механізм дуже простий, він включає в себе сам магніт, 
металеву пластину, яка знаходиться в стулці полотна, і сам замок. Позитивними 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  15  
 
властивостями магнітного замка є безшумність, автоматичне закриття, 
довговічність, так як магніт не зношується в такій мірі, як пружина. 
До основних переваг застосування магнітних замків відносять: 
1. В першу чергу, хотілося б відзначити їх безшумність. За рахунок 
відсутності язичка, який присутній в механічних замках, користувачі не почують 
при відкриванні/закриванні дверного полотна клацання. В наш час нескінченних 
сторонніх звуків, це величезний плюс. 
2. Кут повороту дверної ручки становить лише 25 °, в той час як у дверей 
з механічним замком він може бути від 50 ° до 60 °. Тому натискання дверної 
ручки повинно бути коротшим. 
3. Для сімей, де зростають діти, безпека конструкції має важливе 
значення. Так ось, у магнітних дверей засувка замка розташовується всередині, 
тому, навіть діставшись до нього, дитина не зможе поранитися. Природно, в 
першу чергу, найбільш підходящим місцем для їх установки є саме дитяча 
кімната. Та й спальні інших членів сім’ї тільки виграють, маючи такий 
безшумний захист. 
4. Безумовно, не можна не зупинитися на їх довговічності і надійності. 
Якщо механічні замки потребують через деякий час заміни, внаслідок поломок 
або пошкоджень, то в магнітних замках просто немає чому ламатися. Вони 
тестуються на закривання-відкривання величезну кількість разів, тому і служать 
набагато довше. 
5. При виборі дверного полотна, не обов’язково зазначати в який бік воно 
буде відкриватися. Іноді це є досить важливим нюансом на певній стадії ремонту 
в оселі. Магнітний замок є симетричним, тому актуальним є як для правого, так 
і для лівого боку відкриття дверей. Крім того, ручка має більш плавний хід, що 
зазвичай радує дітей та жінок. 
Встановлення магнітних замків робить двері в оселі більш естетичними, 
підвищує їх якість та функціональність [2]. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  16 
 
Історія магнітних замків розпочалася у 1960-х роках, коли винахідник та 
інженер Альберт Станіслаус Грінлі винайшов перший магнітний замок. Він 
розробив цю технологію для використання на своїй фермі, щоб убезпечити свій 
склад від крадіжки. 
Перший магнітний замок був зроблений з декількох магнітів, які були 
закріплені на дверній рамі та двері. Коли двері зачинялися, магніти 
притягувалися один до одного й утримували двері зачиненими. Щоб відчинити 
двері, потрібно було піднести магніт до замку. 
У 1980-х роках магнітні замки стали дедалі популярнішими. Були створені 
нові моделі, які використовували електромагніти, що живилися електричним 
струмом, а не постійними магнітами. Це дозволило замкам бути більш надійними 
та зручними у використанні. 
Сьогодні магнітні замки широко використовуються в різних об’єктах, де 
потрібний контроль доступу, наприклад, у банках, офісах, магазинах, аеропортах 
тощо. Вони мають багато переваг, таких як швидкий і простий монтаж, 
надійність та можливість керування за допомогою системи контролю і 
управління доступом [8] 
У магнітних замках є два типи: нормально відкритий (NO) та нормально 
закритий (NC). У нормально відкритому замку електромагніт за замовчуванням 
не створює магнітне поле, тому двері (або вікно) залишаються відчиненими. 
Коли електромагніт вмикається, він створює магнітне поле, яке притягує 
пластину та закриває двері (або вікно). У нормально закритому замку 
електромагніт за замовчуванням створює магнітне поле, тому двері (або вікно) 
зачинені. Коли електромагніт вимикається, магнітне поле зникає і пластина 
відкривається. 
Розглянемо деякі особливості магнітних замків: 
− магнітні замки можуть мати різну силу утримання, яка вимірюється у 
фунтах чи кілограмах. Деякі замки можуть утримувати до кількох тисяч фунтів, 
що робить їх надійними для використання у великих об’єктах; 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  17 
 
− магнітні замки мають високу надійність і довговічність, оскільки вони 
не містять частин, що рухаються, які можуть зношуватися або пошкоджуватися; 
− магнітні замки можуть бути встановлені на широкий діапазон 
матеріалів, включаючи металеві, дерев’яні, скляні та пластикові двері; 
− магнітні замки можуть працювати як в автономному режимі, так і в 
складі комплексних систем контролю доступу, які включають біометричні 
зчитувачі, датчики руху та інші пристрої; 
− магнітні замки можуть бути керованими за допомогою різних методів, 
таких як ключі, карти доступу, біометричні дані, а також дистанційне керування 
за допомогою програм на мобільних пристроях; 
− магнітні замки мають ряд переваг перед іншими видами замків, таких 
як швидкий час реакції, висока точність та контроль доступу. Вони можуть бути 
відкриті зсередини без використання ключа, що підвищує рівень безпеки у разі 
аварійних ситуацій [8]. 
2.5 Особливості роботи електромеханічних замків 
Електромеханічний замок – різновид електричного замку, заснований на 
механічному впливі на замикаючий механізм. Механічна дія створюється 
соленоїдом або невеликим електродвигуном. 
В електромеханічні замки майже завжди вбудована функція контролю 
стану дверей (механічний контакт та електричний вихід). 
Розрізняють наступні види електромеханічних замків: 
− замки з електроблокуванням; 
− моторні замки; 
− соленоїдні замки [3]. 
Електромеханічний замок зручний у керуванні. Існує декілька різновидів 
пристрою. Основний критерій вибору – призначення об’єкта, що захищається. 
Електромеханічний замок – це сучасний пристрій, що дозволяє надійно 
захищати майно. Він блокує дверне полотно або ворота, запобігаючи 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  18 
 
несанкціонованому проникненню на об’єкт. Зсередини відкривається віддалено 
(через домофон, пульт охорони) або кнопкою, яка розташована поруч; зовні – 
магнітним ключем у вигляді карти або брелка. 
Принцип роботи електромеханічного замку. Ригель запору має 
електропривод у вигляді мотора або соленоїда. При надходженні сигналу на 
відкриття або закриття він займає відповідне положення. Особливу групу 
становлять електромагнітні замки, які не мають ригеля. Тоді двері утримуються 
магнітним полем, що створюється електричною котушкою [3]. 
Переваги електромеханічних моторних замків: 
− фізична безпека; 
− блокування засувки та/або ригеля, автоматичне замикання; 
− безпека; 
− функції нічного і денного замикання; 
− протипожежні двері; 
− запасні виходи; 
− універсальне з’єднання з системами управління; 
− підключення “промисловий стандарт”; 
− розширена індикація стану дверей і замка; 
− мікропроцесорне управління; 
− використання в системах контролю доступу [11]. 
В якості прикладу розглянемо електромеханічний соленоїдний 
замок ABLOY. Він є різновидом електричних замків, який заснований на 
механічному впливі на замикаючий механізм – основний спеціальний ригель 
замка. Механічний вплив створюється електромагнітним соленоїдом, який 
управляє рухом ригеля замка та переміщує ригель у відповідну частину замка, 
блокуючи двері на відкривання ззовні. Одночасно з цим у корпусі замка 
відбувається стиснення спеціальної пружини, яка утримується в стислому стані 
замикаючим механізмом замка. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  19 
 
В електромеханічному замку майже завжди вбудована функція контролю 
стану дверей (механічний контакт і електричний вихід). При подачі на замок 
імпульсу електричного керування керуючої напруги (команди на розблокування 
замка), соленоїд скидає фіксатор пружини, яка, в свою чергу, втягує основний 
ригель всередину замка, внаслідок чого ззовні або зі середини приміщення 
можна відкрити двері за допомогою натискання на поворотну ручку. У такий 
спосіб здійснюється керування замком з обох сторін дверей. 
У моделях замків ABLOY, які призначені для застосування у тих місцях, 
де існує необхідність забезпечити вільний вихід із середини приміщення, 
конструктивно передбачено, що відкрити двері зі середини приміщення можна 
за допомогою натискання на внутрішню ручку замка незалежно від того, подана 
керуюча напруга на замок чи ні. 
Таким чином, в електромеханічних соленоїдних замках основний 
спеціальний ригель, що утримує двері в закритому положенні, регулюється 
системою керування за рахунок електромагнітного соленоїда. Соленоїд 
використовується також і для зв’язку натискних поворотних ручок з іншими 
частинами замка через дію ручок на роздільний чи суцільний шток замка. 
До переваг електромеханічного соленоїдного замку ABLOY відносять: 
− електромагнітний соленоїд в соленоїдних замках набагато швидше за 
мікроелектромотор в електромоторних замках реагує на електричні сигнали 
керування, що надходять до системи керування замком, через що 
електромеханічні соленоїдні замки мають беззаперечну перевагу у застосуванні 
в побудові електричних систем розмежування контролю доступу на об’єктах 
виробничо-промислового, комерційного, громадського чи приватного 
призначення; 
− електромеханічні соленоїдні замки ABLOY мають відносно мало місця 
для розміщення різних компонентів замка, у такий спосіб усі вони мають 
розроблену спеціальну універсальну модель соленоїду ABLOY для комплектації 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  20 
 
своїх моделей замків, яка здатна генерувати достатню потужність при 
збереженні дозволеного споживання електроенергії; 
− рівень напруги та/або сила струму електричного імпульсу керування не 
є постійними величинами, завжди варіюються, від чого постійно варіюється і 
рівень потужності, тому в електромеханічних соленоїдних замках ABLOY 
потрібний рівень потужності забезпечується шляхом здійснення контролером 
соленоїду контролю сталих величин пульсуючої робочої напруги, що, в свою 
чергу, сприяє практичному подоланню зовнішніх сил тертя, які можуть мати 
місце, коли, наприклад, замикаючий механізм (основний спеціальний ригель) 
замка може перебувати під навантаженням зі сторони дії дверного ущільнювача, 
який робить рух плунжера (рухомої частини) соленоїду важчим для приведення 
в дію; 
− соленоїд ABLOY є окремим універсальним комплектом для будь-якого 
електромеханічного соленоїдного замка ABLOY, в якості одного із основних 
вузлових елементів. 
Особливості електромеханічного соленоїдного замку ABLOY: 
− електромагнітний соленоїд складається з котушки, вставленої у 
феромагнітне тіло; 
− плунжер (рухома частина) соленоїду, який є металевим стрижнем, 
міститься всередині котушки і переміщається під впливом електромагнітного 
поля, що генерується навколо котушки; 
− переміщення плунжера (рухомої частини) соленоїду використовується 
в механізмах електромеханічних соленоїдних замків для отримання потрібної 
сили дії на замикаючий механізм – основний спеціальний ригель замка; 
− дія сили соленоїда у замку окремо керується контролером соленоїда, 
завданням якого є зменшення споживання соленоїдом електричного струму; 
− контролер соленоїду при подачі електричного сигналу керування 
формує рушійну потужність (силу) та спрямовує її на соленоїд, щоб згенерувати 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  21 
 
достатньо сильне електромагнітне поле, яке буде здатне для здійснення 
переміщення плунжера (рухомої частини) соленоїда; 
− через короткий проміжок часу, як тільки плунжер буде переведений в 
потрібне положення, електричний струм, що проходитиме через соленоїд, буде 
переведений в утримуючу потужність для утримання соленоїду в потрібному 
положенні; 
− після знеструмлення соленоїду, механічна поворотна пружина поверне 
плунжер (рухому частину) соленоїда в початкове положення; 
− загальна тривалість періоду дії рушійної потужності для утримання 
плунжера (рухомої частини) соленоїду встановлена таким чином, що її є 
достатньо для виконання користувачем звичайного відкривання дверей та/або 
натискання на поворотну ручку замка; 
− механічна поворотна пружина, що повертає плунжер в початкове 
положення є конструктивно настільки жорсткою, що її сили достатньо для того, 
щоб повністю забезпечити надійне положення знеструмленого соленоїду; 
− контролер соленоїду регулює різну силу енергії (силу струму), яка 
необхідна для приведення впродовж 25-35 мс в рух плунжера соленоїду і 
впродовж наступних 15-25 мс спеціального замикаючого механізму (основного 
спеціального ригеля) та яка необхідна для їх утримання на місці під час дії 
електричного сигналу керування для того, щоб запобігти небажаному 
нагріванню чи виходу з ладу соленоїда; 
− механічна поворотна пружина у електромеханічних соленоїдних 
замках підібрана таким чином, що соленоїд у всіх випадках має фізичну 
можливість подолати силу дії механічної поворотної пружини; 
− загальна тривалість періоду дії рушійної потужності та утримуючої 
сили соленоїду становить орієнтовно 130 мс, цього часу достатньо для зручного 
та комфортного натискання користувачем на поворотну ручку для відкривання 
дверей, повторний період подачі електричного сигналу керування на 
електромеханічний соленоїдний замок відбувається через інтервал від 1 до 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  22 
 
3 секунд, що убезпечує соленоїд від можливостей надмірного нагрівання та 
постійного перебування у робочому експлуатаційному стані, а контролер 
соленоїду фізично виконує роль внутрішнього мікропроцесора з формування 
електромагнітного контуру соленоїда в середині корпусу замка [12]. 
За відмовобезпекою електромеханічні замки поділяються на: 
− нормально-закриті (normal-secure); 
− нормально-відкриті (normal-safe); 
− моторні замки з двома нормальними положеннями. 
Відмовобезпечними є нормально-відкриті замки. 
Історія електромеханічних замків розпочалася в середині 20 ст., коли було 
розроблено технологію електромагнітних замків. Проте вони мали деякі 
недоліки, такі як високе енергоспоживання та невелику міцність. 
У 1960-х роках інженери розпочали розробку досконаліших 
електромеханічних замків. Одним із перших виробників була компанія Yale, яка 
створила замки, що використовують електромагнітні принципи, але з більш 
ефективною конструкцією. 
У 1980-х роках було створено електромеханічні замки з електронним 
управлінням, які могли бути підключені до систем контролю доступу. Це дало 
можливість керувати замком із централізованої системи та відкривати його за 
допомогою карт доступу, брелків, відбитків пальця тощо. 
Сьогодні електромеханічні замки широко використовуються в різних 
об’єктах, де потрібний контроль доступу. Вони мають багато переваг, таких як 
можливість управління з централізованої системи, високий ступінь надійності та 
безпеки, а також простота монтажу та використання. 
Крім того, вони також можуть бути інтегровані в системи розумного 
будинку та керуватися за допомогою мобільних пристроїв [8]. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  23 
 
2.6 Особливості роботи розумних замків 
Розумний замок, смарт-замок або смартлок (англ. Smart-lock) – це 
електронний замок, який відкривається та закривається завдяки бездротовій 
взаємодії зі смартфоном власника. Друга основна функція Smart-lock – 
можливість зі смартфона відкривати та закривати його віддалено. Більшість 
розумних замків встановлюються на механічні замки (одні з найпростіших типів 
замків) і є накладкою на них. 
Останнім часом також стали з’являтися розумні замки, які монтуються на 
електричні та електромеханічні запірні механізми та виконують роль 
контролера. Таким чином, їх можна встановити не тільки на вхідні двері, а й на 
ворота, в тому числі гаражні, офісні двері або навіть шлагбаум. 
З 2020 р. почав з’являтися новий тип розумних замків на основі навісних 
замків, які завдяки IoT (Internet of Things, Інтернет речей) технологіям передачі 
даних почали активно працювати від батареї понад 2 роки. Вони займають вільну 
нішу об’єктів без наявності підключень до електромережі чи нестабільної мережі 
(огорожа майданчиків відкритого зберігання, в’їзні ворота тощо). Однією з 
перших компаній, що застосували IoT технології передачі даних у навісних 
замках, стала компанія Digital Keys Pty Ltd (Австралія). 
Розумні замки з’явилися порівняно недавно на хвилі поширення 
смартфонів, проте за декілька років зайняли значну нішу на ринку, насамперед у 
США та країнах Західної Європи. 
В 2014 році розумні замки були встановлені в мільйоні будинків в США. 
Експерти очікують найближчими роками бурхливого поширення розумних 
замків, насамперед у Азіатсько-Тихоокеанському регіоні з щорічним зростанням 
на 70 %. 
Першим успішним проектом став американський стартап August у 
2013 році. Інший приклад – компанія Bekey (Данія), яка розпочала з під’їзних 
замків, які змогли б відкривати не лише мешканці, а й соціальні працівники та 
листоноші. За даними компанії, її замками оснащено 40 % будинків Копенгагена. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  24 
 
Історія розумних замків почала розвиватися разом із розвитком 
інформаційних технологій та електроніки: 
1. Перші кроки. У 1975 році компанія Kwikset представила перший 
електронний замок для комерційного використання. Він використовував 
магнітну смугу на картах доступу та коди доступу для відкриття дверей. Це стало 
проривом у розвитку електронних замків. 
2. Розвиток біометричних технологій. У 1990-х роках почали з’являтися 
перші розумні замки, які використовували біометричні технології для 
ідентифікації. Такі технології, як сканери відбитків пальців та сканери райдужної 
оболонки ока, стали використовуватися для розпізнавання унікальних фізичних 
характеристик користувачів. 
3. Поява бездротових технологій. На початку 2000-х років розвиток 
бездротових технологій, таких як Wi-Fi та Bluetooth, стимулював розвиток 
розумних замків. Це дозволило керувати замками за допомогою смартфонів та 
інших бездротових пристроїв. 
4. Інтеграція з розумними домашніми системами. В останні роки розумні 
замки стали інтегруватися з іншими системами розумного будинку. Це дозволяє 
користувачам контролювати доступ до будинку, відеоспостереження, освітлення 
та інші функції за допомогою єдиної програми або голосового керування. 
5. Розвиток технології Інтернету речей (IoT). З розвитком 
технології IoT, розумні замки стали частиною мереж розумних міст та розумних 
будинків. Вони можуть бути інтегровані з системами управління будинками та 
забезпечувати більш високий рівень безпеки та зручності для користувачів. 
Сьогодні розумні замки пропонують широкий спектр функцій, таких як: 
віддалене керування, відстеження активності, створення тимчасових кодів 
доступу та інтеграцію з іншими пристроями та системами. Вони стають все 
більш популярнішими і широко використовуються в будинках [8]. 
Безключовий доступ до під’їзду та на паркування зустрічається в 
новобудовах вже досить часто. І мешканці гідно оцінили зручність цієї 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  25 
 
технології. Не потрібно довго шукати ключі в кишені – двері відчиняються 
автоматично при наближенні. Сучасні Smart-рішення дозволяють встановити 
подібний розумний замок і на вхідні двері вашої квартири або приватного 
будинку. 
Розумний замок – це пристрій, який із схеми “власник-ключ-замок” 
дозволяє видалити фізичний ключ. Зловмисник не зможе відкрити двері 
відмичкою, а зламати програмну частину доволі складно. Можна забути про 
параноїдальні думки, чи закритий замок. Інформація про статус дверей 
(відчинена/зачинена) знаходиться у програмі в смартфоні. Пристрій може мати 
декілька опцій, наприклад, виконувати завдання сигналізації та протипожежного 
захисту. Існує можливість відкриття дверей гостям за допомогою смартфону, 
навіть якщо власник ще не встиг приїхати додому. Замок можна вписати в 
систему розумного будинку і створювати сценарії для повторюваних дій. 
Також до основних переваг розумних замків відносять: 
1. Робота за допомогою протоколів зв’язку. Більшість розумних замків 
підтримують протоколи бездротового з’єднання Wi-Fi та/або Bluetooth. 
Найпоширенішим бездротовим протоколом розумних замків є Z-Wave, 
запатентований бездротовий протокол зв’язку, розроблений спеціально для 
домашньої автоматизації, зокрема для контролю та управління в житлових та 
промислових об’єктах. При подальшій інтеграції замку в систему розумного 
дому, варто врахувати сумісність протоколів зв’язку та наявність таких 
можливостей у самого замка. 
2. Функціонал. Є пристрої, що виконують виключно функцію замку, а є із 
вбудованими датчиками руху, відеокамерою, уловлювачами диму. Деякі з них 
здатні надіслати власнику повідомлення про спробу злому та інші позаштатні 
ситуації. 
3. Надійність. Сюди входить як ймовірність злому (надійніші в цьому 
плані біометричні та комбіновані моделі), так і міцність корпусу, товщина і сплав 
ригеля (сплави алюмінію менш міцні). 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  26 
 
4. Спосіб встановлення. Навісні моделі не вимагають заміни старого 
замку та личинки, для їх встановлення потрібно лише просвердлити у двері 
кілька отворів. Впоратися з їх монтажем можна навіть самостійно. Більш складні 
та надійні врізні пристрої передбачають повну заміну механічного замка, а іноді 
й прокладання електричної проводки. 
5. Живлення. Існують різні моделі, які живляться як від електричної 
проводки, батареї або акумуляторів (в цьому разі зазвичай наявна функція 
завчасного повідомлення про необхідність заміни елементів живлення) [4, 7]. 
Принцип роботи розумних замків полягає у тому, що вони відкриваються 
у разі зміщення механічної клямки, при чому це може відбутися одним або 
декількома з наступних способів: 
1. Набір цифрового коду (пароля) на сенсорній панелі або клавіатурі. 
2. Прикладання пластикової безконтактної картки або брелку 
(технологія RFID/NFC). 
3. Піднесенням смартфона до розумного замку (має бути встановлений 
спеціальний додаток в смартфоні). Додаток генерує спеціальний ключ-код 
(пароль), який містить унікальну комбінацію (є однією з понад 100 млрд. 
можливих комбінацій, тому її важко зламати). 
4. Зчитування сканером відбитка пальця або рисунку сітківки. 
Можливість реалізована в розумних замках з функцією біометричного захисту 
від злому [13]. 
2.7 Особливості роботи кодових замків 
Кодовий замок – це замок, для відкриття якого необхідно ввести з 
клавіатури, виставити певним чином на спеціальних циліндрах або іншим чином 
вказати кодову послідовність, що зберігається власником у секреті. 
Часто в якості кодів використовуються дати (народження), адреси, 
загальновідомі числа (3.141592653, 2,718281828), що спрощує добір коду [5]. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  27 
 
Переваги застосування кодових замків: 
1. Відсутність ключа, який можна втратити, і який зловмисник може за 
відсутності власника скопіювати. 
2. Можливість швидкої зміни коду, яку можна робити щодня. 
3. Можливість швидкої передачі коду іншій особі без залучення сторонніх 
осіб (майстерні з виготовлення ключів) і одночасно без втрати доступу самому. 
Недоліки кодових замків: 
1. Код можна забути. Код зазвичай забувається після того, як він 
тривалий час не використовувався. Проте його можна записати, але тоді 
збільшується ймовірність того, що код дізнається сторонній особі. 
2. Код можна підглянути під час введення. Тому під час введення коду 
необхідно зберігати секретність. 
До основних різновидів кодових замків відносять: 
1. Електронний замок – кодова комбінація зберігається в пам’яті 
електронного блоку і вводиться, як правило, з клавіатури. 
2. Механічний кодовий замок – в ньому кодова послідовність зберігається 
у вигляді встановлених у певне положення кілець, штифтів тощо. 
3. Цифровий кодовий замок – це проста у використанні і універсальна 
система кодового блокування, яка усуває необхідність в механічних ключах. 
Цифрові замки розроблені для вирішення будь-якої задачі по обмеженню 
доступу і можуть бути використані в будь-якій сфері. Вони бувають різних форм 
і розмірів і являють собою автономні пристрої, які працюють незалежно від 
інших пристроїв – ідеально підходять для домашньої або офісної установки. 
Принцип роботи той самий: ви можете увійти, ввівши PIN-код на клавіатурі, 
замість того, щоб носити з собою ключі або ділитися ключами, які можна 
скопіювати. 
Цифрові дверні замки з живленням від батарейок підходять для самих 
різних цілей, від сейфових шаф і шафок в спортзалі, що замикаються до 
масивних дверей з інтенсивним рухом. Перевагою дверних замків з живленням 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  28 
 
від батарейок є те що не треба прокладати додаткову проводку, це полегшує 
установку, батарейки забезпечують живлення клавіатури і втягування 
ригеля [10]. 
4. Комбіновані замки. У випадках, коли необхідно дотримуватись 
підвищеної секретності, використовують комбіновані замки, що складаються з 
кодового замку та замку іншого типу (наприклад, циліндрового). 
Історія кодових замків налічує декілька десятиліть та пов’язана з 
розвитком електронних технологій та систем безпеки: 
1. Ранні електронні кодові замки. У 1970-х роках почали з’являтися 
перші електронні кодові замки, які використовували числові чи літерні коди для 
відкриття дверей. Вони зазвичай складалися з клавіатури з кнопками, де 
користувач вводив свій унікальний код. 
2. Розвиток бездротових технологій. У 1980-х роках із розвитком 
бездротових технологій стали з’являтися бездротові кодові замки. Вони 
використовували радіочастотне з’єднання для зв’язку між клавіатурою та 
замком, що дозволяло встановлювати кодові замки на віддалених відстанях. 
3. Використання персональних ідентифікаційних номерів (PIN-кодів). 
Кодові замки стали широко використовуватися в комерційних та житлових 
будинках, де був потрібен простий та зручний спосіб контролю доступу. Часто 
вони використовуються замість традиційних ключів. Користувачі можуть 
вводити PIN-код на клавіатурі для відкриття замка. 
4. Розвиток технологій та функцій. В останні роки кодові замки стали 
більш просунутими та функціональними. Вони можуть підтримувати множину 
різних кодів доступу для різних користувачів, мати можливість тимчасового 
доступу, а також інтегруватися з іншими системами безпеки та до розумного 
будинку. 
Сьогодні кодові замки застосовують у багатьох сферах, включаючи 
будинки, офіси, готелі, школи та інші установи. Вони забезпечують простоту 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  29 
 
використання, гнучкість та підвищений рівень безпеки, а також 
унеможливлюють використання традиційних ключів [8]. 
Існує декілька типів кодових замків: 
1. Класичний кодовий замок – це найбільш простий тип кодового замка, 
який використовує клавіатуру з кнопками, на якій користувач вводить цифровий 
або літерний код для відкриття замка. Зазвичай він має фіксовану клавіатуру та 
обмежену кількість кодів доступу. 
2. Клавіатурний кодовий замок із можливістю зміни коду. Цей тип замку 
дозволяє змінювати код доступу, що забезпечує більшу гнучкість та безпеку. 
Користувач може встановлювати та змінювати власний унікальний код для 
доступу. 
3. Бездротові кодові замки. Використовують радіочастотне або з’єднання 
Bluetooth для зв’язку між клавіатурою і замком. Це забезпечує більш гнучку 
установку і дозволяє розміщувати клавіатуру на зручному для користувача місці. 
4. Біометричні кодові замки. Цей тип замків поєднує в собі біометричну 
та кодову автентифікацію. Вони можуть використовувати сканер відбитків 
пальців, сканер райдужної оболонки ока або інші біометричні методи для 
розпізнавання унікальних фізичних характеристик користувача у поєднанні з 
кодом доступу. 
5. Розумні кодові замки. Розумні кодові замки мають можливість 
підключення до Інтернету та інтеграції з іншими системами розумного будинку. 
Вони можуть бути керованими через смартфон, дозволяючи користувачам 
відкривати та закривати замок віддалено, створювати тимчасові коди доступу та 
отримувати повідомлення про доступ. 
Кожен із цих типів кодових замків має свої особливості та переваги, і вибір 
залежить від конкретних потреб та вимог користувача [8]. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  30 
 
2.8 Особливості роботи біометричних замків 
Біометричний замок складається з внутрішньої та зовнішньої частин. На 
зовнішній знаходиться ручка з біометричним сканером, вона часто оснащена 
спеціальною клавіатурою для введення коду на екран. Внутрішня частина 
знаходиться із боку квартири чи будинку. Саме на ній розташований 
мікроконтролер для зберігання біометричних параметрів та відсік для батарейок. 
Розрізняють такі основні типи біометричних замків: 
− врізні є найбільш поширеними моделями, що мають мінімальну 
вразливість; 
− накладні; 
− вбудовані в дверну ручку, куди також вбудовується і скануючий 
пристрій; 
− навісні, що рідко використовуються в квартирах, зазвичай їх 
використовують для нежитлових приміщень. 
За призначенням біометричні замки поділяють на дверні та сейфові. 
Ідею використання біометричних даних для контролю доступу було 
запропоновано ще у 60-х роках минулого століття. Тоді, у США на розробку цієї 
технології було виділено кошти, але через високу вартість проект було 
припинено. Незважаючи на це, ідея біометричних замків не померла та 
продовжувала розвиватися. У 90-х роках технології розпізнавання відбитків 
пальців та сканування райдужної оболонки ока стали доступними для широкого 
використання. 
Перший біометричний замок було розроблено 1991 році в Італії 
компанією Bio-Key International. Він використовував сканування відбитків 
пальців для авторизації користувачів. Однак, через недостатню швидкість 
сканування та недосконалість технології, ці замки не стали популярними на той 
момент. 
У наступні роки технологія біометричних замків стала все більш 
досконалою та доступною. У 1999 році було розроблено перший замок з 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  31 
 
використанням технології сканування райдужної оболонки ока. У 2002 році було 
розроблено перший замок, який використовував технологію розпізнавання 
обличчя. 
Сьогодні біометричні замки широко використовуються в банках, 
державних установах, компаніях з високим рівнем безпеки, а також у приватних 
будинках та квартирах. Вони дозволяють забезпечити високий рівень безпеки та 
зручність використання для користувачів [8]. 
До основних особливостей біометричних замків відносять: 
1. Високий рівень безпеки. Біометричні характеристики є унікальними для 
кожної людини, що робить біометричні замки дуже надійними та складними для 
обману. На відміну від ключів або кодів доступу, які можуть бути втрачені або 
вкрадені, біометричні дані складніше підробити. 
2. Зручність використання. Біометричні замки не вимагають носити 
фізичні ключі або запам’ятовувати коди доступу. Користувачі можуть 
використовувати свої унікальні біометричні характеристики для швидкого та 
зручного доступу. 
3. Незмінність біометричних даних. Відбитки пальців, райдужна 
оболонка ока та інші біометричні дані не змінюються з часом і залишаються 
постійними, що робить біометричні замки стабільними та надійними. 
4. Можливість інтеграції з іншими системами. Біометричні замки 
можуть бути інтегровані з іншими системами безпеки та розумного будинку. 
Наприклад, вони можуть бути пов’язані з системою відеоспостереження або 
системою контролю та управління доступом для більш повного контролю за 
безпекою. 
5. Аудит та відстеження. Біометричні замки можуть вести журнал 
доступу, фіксуючи інформацію про кожного користувача, який використовував 
замок. Це забезпечує аудит та відстежуваність, що може бути корисно для 
забезпечення безпеки та контролю доступу. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  32 
 
Проте, біометричні замки також мають деякі обмеження, такі як 
можливість помилкового спрацьовування або проблеми з точністю 
розпізнавання. Крім того, біометричні дані вимагають зберігання та захисту для 
запобігання несанкціонованому доступу до них. 
Загалом, біометричні замки є просунутим і безпечним способом контролю 
доступу, який знаходить застосування в різних сферах, від домашнього 
використання до комерційних та державних установ [8]. 
Існують різноманітні біометричні параметри, що використовуються в 
замках. Найпопулярнішими серед біометричних параметрів, які можна 
використовувати для аутентифікації, є: 
− відбитки пальців; 
− райдужна оболонка ока; 
− сітківка ока, тобто розташування кровоносних судин на його задній 
стороні; 
− малюнок вен на передній частині ока; 
− голос. 
Найпоширеніший спосіб аутентифікації – за відбитками пальців, на їх 
розпізнаванні заснована робота більшості біометричних замків. 
Дверний замок із відбитком пальця має простий принцип дії. До бази даних 
вносяться всі відбитки пальців мешканців квартири або будинку, щоб далі вони 
могли без перешкод відкривати біометричний замок. Система зчитує візерунок 
на відбитку пальця, порівняє його з базою даних і відчинить двері у разі збігу. 
Принцип роботи заснований на методі порівняння зразка з відбитком, що 
надходить зі сканера. Якщо відмічено збіг, надходить сигнал на виконавчий 
механізм, що переміщає ригелі в потрібному напрямку. 
Основні переваги електронних біометричних замків. Щоб відкрити замок, 
не потрібні ні карта ні ключ. Зсередини квартири можна відкрити їх за 
допомогою пульта. Напевно, найважливіша перевага конструкції – висока 
стійкість до злому та відмінні показники таємності. Відкрити зсередини 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  33 
 
квартири такий замок можна за допомогою пульта. Механічна частина запірного 
пристрою нічим не відрізняється від такої в інших найкращих типів замків. 
Сенсор немає отворів, у яких можна було б засунути сторонній предмет, а 
розбити його досить складно. 
Сенсорний біометричний замок має також й інші важливі переваги: 
1. Його місцезнаходження складно визначити, оскільки замок невидимий 
сторонньому оку. 
2. Надійність конструкції, що гарантує безперебійну роботу тривалий час. 
3. Розширений функціонал, використовуючи який можна своєчасно 
отримувати різні повідомлення та нагадування. 
4. Присутність нічного підсвічування. 
5. Легке підключення до системи сигналізації. 
6. Відсутність замкової щілини, сучасний дизайн. 
Розумний замок із відбитком пальця: чи має він недоліки? 
До недоліків біометричних замків, наприклад, за відбитком пальця, можна 
віднести те, що іноді вони не розпізнають відбитки пальця, особливо якщо 
користувач поранився або на пальці руки присутні забруднення. З метою 
уникнення даного недоліку варто наперед занести до бази даних декілька 
відбитків пальців. Крім того, зазвичай, якщо двері не відчиняються таким 
шляхом, завжди є альтернатива – застосувати код або ключ. 
Інші можливі недоліки біометричних замків: 
1. Розряджений акумулятор. Цю проблему не можна виключати. Але з 
іншого боку, додаток завжди повідомляє, коли настав час замінити батарейки. 
2. Злом із застосуванням вандального способу. Іноді зловмисники 
виламують замок, ударяючи по ньому молотком чи спилюючи болгаркою. 
Звичайно, конструкція за від такого звернення з замком зламається, але при 
цьому потрапити до квартири чи будинку злодії не зможуть [6]. 
Механізм автентифікації. Концептуальна особливість механізму роботи 
біометричного замку в тому, що в нього за замовчанням закладено невелику 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  34 
 
ймовірність помилки. Кодовий замок зіставляє введений користувачем код із 
збереженим у його пам’яті і відчиняє двері при збігу цих двох (зазвичай 
невеликих) послідовностей символів, або залишається закритим при 
розбіжності. Приблизно також працює звичайний замок з ключем, де 
використовується порівняно нескладна комбінація положень циліндрів або 
дисків. На відміну від них біометричний замок аналізує складні структури, на які 
можуть накладатися перешкоди (наприклад, садна). Тому біометричний замок в 
окремих випадках може не прийняти коректний ключ (не відкритися при 
пред’явленні правильного відбитка) або прийняти некоректний (відкритися при 
пред’явленні стороннього відбитка). 
Для оцінки якості аналізу біометричних параметрів у біометричному замку 
використовуються спеціальні коефіцієнти: 
− FRR (False Rejection Rate) показує ймовірність того, що замок не 
відкриється при пред’явленні потрібного ключа, тобто перед самим власником; 
− FAR (False Acceptance Rate) показує наскільки високою є ймовірність 
того, що замок відкриється при пред’явленні стороннього ключа. 
Імовірність помилки зазвичай становить частки відсотка, до того ж FRR, 
як правило, вище за FAR, тобто біометричний замок у разі сумнівів швидше не 
відкриється перед власником, ніж впустить сторонніх, що робить біометричні 
замки досить надійними. Ймовірність помилки у популярних замків Samsung 
становить FRR 0,01 % та FAR 0,001 %. Підвищення строгості замку знижує FAR 
і одночасно підвищує FRR, оскільки замок, що діє за більш жорсткими 
правилами, частіше відмовляє навіть власнику. Наприклад, FAR замків 
Gateman – 0,0000014 %, а FRR – 2,1 % [6]. 
2.9 Особливості роботи молекулярних замків 
Молекулярний замок – блокуюча система, призначена для вироблення 
сигналу на відкриття електронного замка, тобто датчик, що реагує не на набір 
електричних сигналів від клавіатури або зчитувального пристрою, а датчик, що 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  35 
 
реагує на набір хімічних речовин, а також електронний замок стеганографічного 
типу, тобто електронний замок, про існування якого знає лише людина, яка має 
доступ до інформації про нього, та молекулярний ключ. 
Першу подібну блокуючу систему було представлено в 2007 році 
професором Abraham Shanzer і керованою ним групою розробників з наукового 
інституту Вейцмана (Ізраїль), стаття яких про свій винахід була опублікована в 
науковому виданні Journal of the American Chemical Society. Дослідники 
продемонстрували систему молекулярного блокування, яка здатна реагувати на 
кілька паролів. Їх розробка дозволить молекулярним клавіатурам та 
молекулярним замкам конкурувати з електронними замками, з традиційними 
датчиками та створювати системи підвищеної безпеки. 
У технології молекулярних замків замість електричних сигналів 
використовуються сигнали хімічні та оптичні. 
Перевага використання такої технології полягає в тому, що прихований 
не тільки пароль, а й сам факт замку. Принцип дії замків з “молекулярною 
клавіатурою” ґрунтується на комбінаторному флуоресцентному молекулярному 
датчику, який реагує на різні хімічні речовини. На відміну від більшості 
існуючих молекулярних люмінесцентних сенсорів, які генерують дискретні 
оптичні сигнали, цей датчик здатний генерувати унікальні оптичні “підписи” для 
різних хімічних речовин, діючи за принципом нюхової системи. 
За словами одного з розробників системи – старшого наукового 
співробітника інституту Вейцмана David Margulies – їх система здатна 
генерувати унікальний оптичний відбиток для кожного хімічного пароля та 
дозволяє флуоресцентним молекулам розрізняти відразу декілька варіантів 
пароля. Можливість генерації унікальних оптичних шаблонів для кожного 
пароля робить цю систему такою ж гнучкою, як і електронні замки з клавіатурою 
та біометричними датчиками. 
У разі електронного блокування (електронні замки), розблокування 
відбувається завдяки правильно введеному на клавіатурі паролю. У разі 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  36  
 
біометричних замків розблокування здійснюється за допомогою унікального 
“підпису” – унікального набору біометричних характеристик людини, 
наприклад відбитка пальців. У разі молекулярного блокування (молекулярних 
замків) для відкриття такого “замку” необхідні і пароль, і оптичні відбитки, що 
робить такий тип замку на порядок надійнішим. Це пов’язано з тим, що у разі 
використання електронних замків традиційного типу їх клавіатура є 
загальнодоступною, і будь-яка людина, яка дізналася якимось чином вірний 
пароль, може відкрити такий замок. У разі біометричних замків кожен носить 
власний “ключ” (наприклад, відбитки пальців) при собі. У цьому випадку кожен 
користувач має лише один ключ, який відомий, але не доступний. Але практично 
відомі випадки, коли вдавалося підробити і відбитки пальців. Молекулярний 
замок є комбінованою молекулярною системою, в якій і замок, і ключ є 
хімічними речовинами, тому в явному вигляді навіть не видно наявність замку. 
Але навіть якщо зловмисник знає наявність молекулярного замку і якимось 
чином зумів заволодіти “молекулярним ключем”, все одно залишається 
необхідність введення вірного пароля. Саме тому надійність таких молекулярних 
замків вища за будь-які інші подібні системи. 
Для створення молекулярного замку розробники використовували різні 
сахариди: глюкозу, ксилозу, фруктозу, галактозу та ін. Послідовність цих 
хімічних речовин є аналогом електронних паролів, тобто послідовності чисел, як 
і у схемах роботи електронних замків. 
Розроблені молекулярні системи блокування, тобто “молекулярні замки” 
можуть реагувати на паролі, що містять два, три або чотири елементи. Також 
вони здатні розрізняти різні послідовності символів, що дозволяє 
використовувати багато унікальних комбінацій для створення паролів доступу. 
Ці системи здатні генерувати унікальний оптичний спектр кожного набору 
елементів, тобто створювати унікальний оптичний пароль. Такі молекулярні 
системи можуть бути запрограмовані для авторизації декількох користувачів. У 
цьому випадку для кожного користувача встановлюється свій унікальний 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  37 
 
флуоресцентний відбиток, який розпізнається та обробляється спеціальним 
програмним забезпеченням. Також шляхом заміни будь-якого сахариду в 
ланцюжку пароля на раніше не використовуваний можна створювати нові 
шаблони паролів. 
Крім того, люмінесцентні молекулярні сенсори можуть бути використані і 
в інших областях, наприклад, в біомедицині, коли вони завдяки своїм 
мікроскопічним розмірам можуть проникати в клітини і виявляти в них певні 
іони або біомолекули in vivo (тобто прямо в живій клітці), що може бути 
використане для виявлення в організмі людини небезпечних хімічних 
речовин [7]. 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  38 
 
3 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ І АНАЛОГІВ СИСТЕМ КОНТРОЛЮ 
ТА УПРАВЛІННЯ ДОСТУПОМ  
3.1 Біометричні системи 
Біометричні системи контролю доступу є одним з найбільш сучасних та 
надійних способів забезпечення безпеки та обмеження доступу до об’єктів або 
приміщень. Вони базуються на використанні унікальних фізіологічних або 
поведінкових характеристик особи для ідентифікації та авторизації. 
Однією з найпоширеніших форм біометричного контролю доступу є 
сканування відбитків пальців. Кожна людина має унікальні лінії та особливості 
відбитків пальців, які можуть бути захоплені та збережені у системі. Під час 
проходження через точку контролю, користувачі сканують свої пальці, і система 
порівнює отриманий відбиток зі збереженими даними, щоб підтвердити їхню 
ідентичність та надати доступ. 
Ще одним поширеним видом біометричного контролю доступу є 
розпізнавання обличчя. Система захоплює та аналізує особливості обличчя, такі 
як контури, форма очей, носа та рота, розташування особливих точок, і 
використовує ці дані для ідентифікації особи. Під час проходження через точку 
контролю, користувач просто спрямовує своє обличчя на камеру системи, яка 
швидко та точно визначає його ідентичність. 
Розпізнавання рукописного підпису є ще одним прикладом біометричної 
системи контролю доступу. Кожна особа має унікальні риси та особливості свого 
підпису, які можуть бути захоплені та збережені у системі. Під час проходження 
через точку контролю, користувачі підписуються на спеціальному пристрої, який 
аналізує їхні рукописні риси та порівнює їх зі збереженими даними для 
підтвердження їхньої ідентичності. 
Основною перевагою біометричних систем контролю доступу є висока 
точність ідентифікації та надійність. Біометричні дані є унікальними для кожної 
особи і майже неможливо підробити або підмінити. Це робить їх дуже 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  39 
 
ефективними у захисті від несанкціонованого доступу. Біометричні системи 
також забезпечують швидкий та зручний спосіб ідентифікації, оскільки 
користувачі можуть просто скористатися своїми фізіологічними або 
поведінковими характеристиками без необхідності носити ключі, картки або 
паролі. 
Однак, біометричні системи також мають свої обмеження та виклики. 
Вони можуть бути витратними у встановленні та підтримці, оскільки вимагають 
спеціального обладнання, такого як сканери відбитків пальців або камери для 
розпізнавання обличчя. Крім того, біометричні дані повинні бути належним 
чином захищені від несанкціонованого доступу, оскільки вони містять особисту 
інформацію про користувачів. 
В цілому, біометричні системи контролю доступу є потужним 
інструментом для забезпечення безпеки та обмеження доступу до об’єктів або 
приміщень. Вони забезпечують високий рівень захисту та зручну ідентифікацію, 
що робить їх популярними в різних галузях, включаючи офіси, банки, 
лабораторії, медичні установи та інші місця, де безпека є пріоритетом [8]. 
3.2 Системи з використанням смартфонів 
Системи контролю доступу з використанням смартфонів є все більш 
популярним рішенням, оскільки багато людей вже володіють смартфонами, які 
можна використовувати як цифрові ключі для авторизації доступу. 
У таких системах мобільний додаток на смартфоні виконує роль 
цифрового ключа або ідентифікатора. Він зберігає необхідну інформацію для 
взаємодії з системою контролю доступу. Часто це може бути унікальний 
ідентифікатор або зашифрований токен, який посвідчує особу. 
Для обміну даними між смартфоном та системою контролю доступу 
використовуються бездротові технології, такі як Bluetooth або NFC (Near Field 
Communication). Зазвичай, система контролю доступу має спеціальний рідер або 
зчитувач, який може комунікувати з смартфоном за допомогою цих технологій. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  40 
 
Після успішної автентифікації смартфон передає сигнал до системи, яка 
відкриває замок або надає доступ. 
Однією з основних переваг систем контролю доступу з використанням 
смартфонів є їх зручність та мобільність. Людям не потрібно носити окремі 
фізичні ключі або картки, оскільки їх смартфон виступає в якості цифрового 
ключа. Крім того, такі системи можуть бути легко налаштовані та керовані за 
допомогою мобільних додатків, що дозволяє зручно керувати доступом та 
надавати дозволи в режимі реального часу. 
Однак, системи контролю доступу з використанням смартфонів також 
мають свої обмеження. Для їх використання необхідно мати сумісний смартфон 
з підтримкою відповідних бездротових технологій, таких як Bluetooth або NFC. 
Деякі системи можуть також вимагати додаткового ПЗ або налаштувань для 
сумісності зі смартфоном. Крім того, існує питання безпеки, оскільки смартфони 
можуть бути викрадені або втрачені, і в такому разі може виникнути ризик 
несанкціонованого доступу. 
У цілому, системи контролю доступу з використанням смартфонів є 
зручним та інноваційним рішенням, яке надає зручний спосіб авторизації та 
керування доступом. Вони особливо корисні для ситуацій, де користувачі мають 
смартфони і вимагають мобільного доступу до різних приміщень або 
об’єктів [8]. 
3.3 Хмарні системи 
Хмарні системи контролю доступу є сучасним рішенням, яке 
використовує хмарне сховище для зберігання та керування даними доступу. У 
таких системах, інформація про користувачів, права доступу, інші налаштування 
та журнали подій зберігаються в хмарному сервісі. 
Користувачі можуть отримувати доступ до приміщень або об’єктів, 
використовуючи Web-інтерфейс або мобільний додаток, які підключені до 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  41 
 
хмарної системи контролю доступу. Це дозволяє зручно керувати доступом з 
будь-якого місця з доступом до Інтернету. 
Однією з переваг хмарних систем контролю доступу є дистанційне 
управління. Адміністратори можуть легко додавати, видаляти або змінювати 
права доступу для користувачів, необхідно тільки мати доступ до Web-
інтерфейсу або мобільного додатку. Це особливо зручно в ситуаціях, коли 
потрібно швидко змінити доступ до приміщень або надати тимчасові права. 
Крім того, хмарні системи контролю доступу забезпечують зручну 
адміністрацію. Дані про доступ синхронізуються з хмарним сервером, це 
означає, що всі пристрої, які підключені до системи, отримують оновлені дані 
доступу в режимі реального часу. Це забезпечує єдність та консистентність 
даних у всій системі. 
Важливим аспектом хмарних систем контролю доступу є безпека. 
Зберігання даних доступу в хмарі може забезпечувати додатковий рівень 
захисту, оскільки хмарні сервіси зазвичай використовують шифрування та 
механізми автентифікації для забезпечення безпеки даних. Втрату або 
пошкодження фізичного пристрою не призводить до втрати даних доступу, 
оскільки вони зберігаються в хмарі. 
Загалом, хмарні системи контролю доступу надають зручний спосіб 
керування доступом і забезпечують дистанційне управління, зручну 
адміністрацію та покращену безпеку даних доступу. Однак, перед 
використанням хмарної системи контролю доступу, варто врахувати фактори, 
такі як надійність Інтернет-з’єднання та безпека хмарного сервісу [8]. 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  42 
 
4 ОПИС ПРОЕКТНОГО РІШЕННЯ 
4.1 Формальна постановка задачі 
Метою даної кваліфікаційної роботи бакалавра є проектування 
багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на 
мікроконтролерному рівні з використанням платформи Arduino Uno R3. 
Багатофункціональний пристрій контролю доступу базуватиметься на 
використанні платформи Arduino Uno R3, датчиків руху та диму, RFID-
ідентифікаторів, а також LCD-дисплею для відображення інформації. 
Для розробки багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення потрібно виконати наступні кроки: 
− проаналізувати існуючі рішення та обґрунтувати функціональні 
можливості розроблюваного пристрою відносно аналогів; 
− визначити необхідні компоненти багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розробити електричну схему запропонованого пристрою контролю 
доступу в приміщення; 
− розробити алгоритм роботи для багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розробити конструкцію запропонованого пристрою контролю доступу 
в приміщення для поєднання у цілісну систему властивостей окремих датчиків 
відносно мікроконтролера на платформі Arduino Uno R3. 
4.2 Розробка електричної схеми та вибір необхідних компонентів 
За основу розроблюваного багатофункціонального пристрою контролю 
доступу в приміщення вирішено взяти мікроконтролер платформи серії Arduino 
Uno R3, зовнішній вигляд лицьової сторони якої показано на рисунку 4.1. 
Arduino Uno R3 є однією з найпопулярніших платформ, яка надає широкі 
можливості для створення електронних прототипів та проектів. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  43 
 
Arduino Uno R3 є потужною та доступною платформою для розвитку, яка 
підходить як для початківців, так і для досвідчених розробників [8]. 
 
Рисунок 4.1 – Зовнішній вигляд лицьової сторони платформи Arduino Uno R3 
Основні специфікації платформи Arduino Uno R3 включають: 
1. Мікроконтролер. Arduino Uno R3 використовує мікроконтролер 
ATmega328P від компанії Microchip. Це 8-бітний мікроконтролер із тактовою 
частотою 16 МГц і пам’яттю Flash ємністю 32 кБ, SRAM ємністю 2 кБ та 
EEPROM ємністю 1 кБ. 
2. Вхідні/вихідні піни. Arduino Uno R3 має 14 цифрових вхідних/вихідних 
пінів (включаючи 6 пінів, які можуть бути використані як ШІМ-виходи), 
6 аналогових вхідних пінів, а також піни для під’єднання до комп’ютера через 
USB, виведення сигналу PWM, введення/виведення для UART та I2C 
комунікації. 
3. Напруга живлення. Arduino Uno R3 може працювати при напрузі 
живлення від 7 до 12 В. Внутрішній регулятор напруги дозволяє подавати 
напругу 5 В на плату та піни введення/виведення. 
4. Пам’ять. Плата має 3  кБ флеш-пам’яті, з яких 0.5 кБ використовують 
для завантажувача (BootLoader), 2 кБ SRAM та 1 кБ EEPROM для зберігання 
постійних даних. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  44 
 
5. Комунікаційні інтерфейси. Arduino Uno R3 підтримує USB-
підключення до комп’ютера для програмування та взаємодії з ПК. Крім того, 
вона має вбудований UART-порт для передачі даних, а також I2C та SPI для 
зв’язку з іншими пристроями. 
6. Живлення. Плата Arduino Uno R3 може живитися від зовнішнього 
джерела напруги або від USB-порту комп’ютера. 
7. Сумісність. Arduino Uno R3 сумісна з багатьма додатковими модулями 
та розширеннями, такими як сенсори, дисплеї, мотори, бездротові модулі тощо. 
Вона також сумісна з Arduino IDE – середовищем розробки, що дозволяє легко 
програмувати та взаємодіяти з платою. 
Гнучкість, доступність та активна спільнота роблять Arduino одним з 
найпопулярніших засобів при виборі платформи для електронного 
прототипування та DIY-проектів (Do It Yourself, “зроби сам”). За допомогою 
Arduino можна створювати множину пристроїв та систем, таких як роботи, 
розумний будинок, інтерактивні інсталяції, контролери, автоматизовані системи 
й багато іншого. 
Arduino – це відкрита платформа для створення прототипів електронних 
пристроїв. Вона складається з апаратних компонентів, включаючи 
мікроконтролери, та ПЗ, яке дозволяє програмувати та контролювати ці 
пристрої. Вона є простою у використанні та доступною платформою, завдяки 
чому набула широкої популярності у співтоваристві ентузіастів, студентів, хобі-
розробників та професіоналів. 
Основою Arduino є плата із мікроконтролером, який виконує програму, 
завантажену на нього через ПК. Мікроконтролери Arduino оснащені різними 
входами та виходами, такими як цифрові та аналогові піни, що дозволяють 
підключати різні датчики, актуатори та інші електронні компоненти. Плати 
Arduino також мають набір вбудованих бібліотек та функцій, які спрощують 
програмування та взаємодію з підключеними пристроями. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  45 
 
Arduino підтримує мову програмування Wiring, яка заснована на 
фреймфорку Wiring та мові програмування C++, має велику документацію, 
посібники та приклади проектів, що робить її привабливою для початківців. Але 
при цьому вона також надає достатні можливості розробки і більш складних та 
розвинених проектів. 
Arduino має декілька особливостей, які роблять її популярною та 
привабливою для розробки електронних пристроїв, а саме: 
1. Простота використання. Arduino розроблена з урахуванням простоти 
використання. Вона має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і просту мову 
програмування. Це полегшує вивчення електроніки та програмування для 
новачків. 
2. Різноманітність плат та моделей. Arduino пропонує широкий спектр 
плат та моделей з різними характеристиками та можливостями. Від невеликих і 
компактних плат до більш потужних та розширених моделей. Наявні варіанти 
для різних проектів та вимог. 
3. Велика спільнота та підтримка. Arduino має величезну та активну 
спільноту розробників, де можна отримати допомогу, обмінятися досвідом та 
знайти множину ресурсів. Є значна кількість документації, посібників, форумів 
та проектів, які допоможуть у розробці та надихнуть на нові ідеї. 
4. Розширюваність. Arduino має багато цифрових та аналогових пінів, які 
можна використовувати для підключення різних датчиків, актуаторів та інших 
пристроїв. Крім того, існує множина плат розширення, які дозволяють додавати 
додаткові функції та можливості до основної плати Arduino. 
5. Підтримка різних платформ. Arduino підтримує не тільки класичні 
плати, але й різні апаратні платформи, такі як Arduino Uno, Arduino Mega, 
Arduino Nano, Arduino Due та ін. Це дозволяє вибирати найбільш підходящу 
платформу в залежності від проекту та вимог. 
6. Відкритість та свобода. Arduino заснована на відкритому вихідному 
коді, що означає, що розробники можуть вільно використовувати, змінювати та 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  46 
 
розповсюджувати апаратні компоненти та ПЗ Arduino. Це дозволяє їм 
створювати власні варіанти Arduino та вносити власні покращення та 
модифікації. 
В цілому, Arduino пропонує простоту використання, гнучкість та множину 
ресурсів, що робить її чудовою платформою для прототипування та розробки 
електронних пристроїв, незалежно від рівня досвіду. 
Arduino широко використовується в багатьох сферах, а саме: 
1. Прототипування та DIY-проекти. Arduino дозволяє ентузіастам, хобі-
розробникам та студентам створювати власні пристрої та прототипи. Часто 
використовується для створення роботів, розумного будинку та їх компонентів, 
автоматизованих систем, інтерактивних інсталяцій та інших DIY-проектів. 
2. Освіта. Платформа Arduino знайшла широке застосування в освітніх 
закладах та класах з електроніки та програмування. Вона допомагає студентам 
вивчати основи електроніки, програмування та робототехніки в інтерактивній та 
практичній формі. 
3. Internet of Things (IoT). Arduino можна використовувати для створення 
пристроїв, підключених до Інтернету. Дана платформа може служити як 
керуючий модуль для IoT-пристроїв, збирати дані з різних датчиків та 
взаємодіяти з мережею. 
4. Автоматизація та розумний будинок. Arduino використовується для 
створення систем автоматизації будинку, контролю освітлення, термостату, 
системи безпеки та інших розумних пристроїв. Може взаємодіяти з різними 
датчиками та актуаторами для контролю та керування різними аспектами 
домашньої автоматики. 
5. Арт-інсталяції та інтерактивне мистецтво. Arduino дозволяє 
художникам та дизайнерам створювати інтерактивні інсталяції, світлові шоу, 
звукові установки та інші витвори мистецтва. Може використовуватися для 
керування освітленням, звуком, рухом та іншими ефектами. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  47 
 
6. Робототехніка. Arduino може бути основою для створення різних 
роботів, включаючи автономні роботи, роботи-маніпулятори та мобільні 
платформи. Надає можливості для керування двигунами, датчиками та іншими 
компонентами, необхідними для роботи робота. 
7. Медична техніка. Arduino може використовуватися для 
прототипування та розробки медичних пристроїв, таких як пристрої для 
моніторингу пацієнтів, реабілітації та інші медичні інструменти. 
Це лише деякі приклади використання платформи Arduino. Завдяки своїй 
гнучкості, доступності та різноманітності, Arduino може бути застосована в 
багатьох інших областях та проектах, залежно від потреб та уяви розробника. 
Наведемо порівняльний аналіз Arduino з іншими платформами для 
створення прототипів та розробки електронних пристроїв. 
До переваг платформи Arduino відносять: 
1. Простота використання. Arduino пропонує простий та зрозумілий 
інтерфейс, особливо для початківців. Має просту IDE та інтуїтивно зрозумілу 
мову програмування. 
2. Реальний час. Arduino працює в режимі реального часу, що дозволяє 
точно керувати введенням та виведенням даних. 
3. Низька споживана потужність. Arduino споживає менше енергії, тому 
добре підходить для невеликих та портативних пристроїв. 
Недоліки платформи Arduino: 
1. Обмежені можливості обчислень. Arduino має обмежені ресурси для 
обчислень та обробки даних, тому складні обчислення можуть бути викликом. 
2. Обмежені можливості мережі. Arduino має обмежені можливості 
підключення до мережі, що може бути обмеженням для проектів, які потребують 
мережної взаємодії. 
Raspberry Pi – мініатюрний одноплатний комп’ютер, розробляється 
британською компанією Raspberry Pi Foundation, застосовує процесори з АРМ-
архітектурою, має високу продуктивність, що дозволяє вийти на один рівень зі 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  48 
 
стаціонарними ПК. Спочатку платформа розроблена як бюджетна система для 
навчання інформатики, але пізніше отримала більш широке застосування й 
популярність. 
З часом платформа Raspberry Pi мала декілька модифікацій, кожна з яких 
відрізнялася від попередньої яким-небудь параметром. Такий підхід дозволив 
регулювати вартість виробу в залежності від потреб користувача. 
Переваги Raspberry Pi: 
1. Великі обчислювальні можливості. Raspberry Pi оснащена ARM-
процесором та має велику обчислювальну потужність, що дозволяє виконувати 
складні обчислення та обробку даних. 
2. Більше оперативної пам’яті. Raspberry Pi має більший об’єм 
оперативної пам’яті, що дозволяє обробляти великі обсяги даних. 
3. Широкі мережеві можливості. Raspberry Pi підтримує Ethernet та 
Wi-Fi, що забезпечує ширший доступ до мережі та можливості віддаленого 
керування. 
Недоліки Raspberry Pi: 
1. Більш складне налаштування. Raspberry Pi вимагає більше знань та 
досвіду для налаштування, особливо для новачків; 
2. Високе споживання енергії. Raspberry Pi споживає більше енергії, що 
може бути проблемою для проектів з обмеженим параметрами щодо живлення. 
ESP32 – це мікроконтролер, розроблений компанією Espressif Systems, є 
системою на кристалі з інтегрованим Wi-Fi і Bluetooth контролерами. У серії 
ESP32 використається ядро Tensilica Xtensa LX6. Плати з ESP32 мають гарну 
обчислювальну здатність, розвинену периферію й при цьому дуже популярні 
через низьку ціну. 
Переваги платформи ESP32: 
1. Бездротові можливості. ESP32 має вбудовану підтримку Wi-Fi та 
Bluetooth, що дозволяє створювати проекти з бездротовою взаємодією та 
підключенням до Інтернет. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  49 
 
2. Більше обчислювальних ресурсів. ESP32 має більш потужний процесор 
і більший обсяг оперативної пам’яті в порівнянні з деякими моделями Arduino, 
що забезпечує більше можливостей для виконання обчислень та обробки даних. 
Недоліки платформи ESP32: 
1. Менша підтримка та спільнота. ESP32 має меншу спільноту 
розробників та користувачів, що може обмежувати доступність бібліотек та 
посібників. 
2. Більш складне початкове налаштування. Налаштування платформи 
ESP32 може бути більш складним для початківців, вимагаючи додаткових знань 
та досвіду. 
Важливо відзначити, що вибір платформи залежить від конкретних вимог 
проекту та навичок проектування розробника. Arduino має простоту 
використання та величезну спільноту, що робить його ідеальним вибором для 
початківців та проектів з обмеженими вимогами щодо обчислювальної 
потужності та мережевої взаємодії [8]. 
Для реалізації радіочастотної ідентифікації було обрано RFID-модуль 
RC522. 
Технічні параметри RC522 представлено нижче: 
− напруга живлення: 3,3 B; 
− споживаний струм: не більше 30 мA; 
− робоча смуга частот: 13,55-13,57 МГц; 
− зчитується на відстані: 0-25 мм; 
− фізичний розмір зчитувача: 40 x 60 мм; 
− робоча температура: від 20 до 80°. 
− супроводжувані карти: класи S50, S70, Ultralight, Pro, DESFire; 
− типи: Mifare S50, Mifare S70, Mifare Ultralight, Mifare Pro, Mifare 
DESfire; 
− швидкість передачі: 106, 212, 424, 848 Кбіт/с; 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  50 
 
− шифрування: Security Features Mifare classic™ (термін Mifare може 
бути використано лише компанією NXP Semiconductors, а також компаніями, які 
мають ліцензію від NXP Semiconductors на виробництво чипів). 
Мітки MiFare Classic працюють на високочастотних радіохвилях, зокрема 
на частоті 13,56 МГц. Це та частота, на якій також працюють пристрої з 
підтримкою NFC. 
NFC (Near Field Communication) – це технологія бездротової передачі 
даних малого радіусу дії, яка надає можливість обміну даними між пристроями, 
що знаходяться на відстані близько 10 см. Має високу швидкість з’єднання 
пристроїв. Дані між ґаджетами передаються на швидкості від 106 за 424 Кбіт/с. 
Технологія NFC була розроблена в 2002 році в рамках співпраці Philips 
(нині NXP Semiconductors) та Sony. Вони створили NFC як набір стандартів та 
протоколів для безконтактної комунікації на коротких відстанях. У 2004 році 
була створена NFC Forum – некомерційна організація, що включає різні 
компанії, займається розвитком і просуванням NFC. 
З часом технологія NFC стала широко використовуваною, особливо у 
смартфонах. Знайшла своє застосування у різних сферах, включаючи 
безконтактні платежі, доступ до будівель, передачу контактів та файлів, спільне 
використання даних та інші програми. Стандарти NFC продовжують 
розвиватися та вдосконалюватися, щоб забезпечувати більшу функціональність 
та безпеку [8]. 
Пристрій з підтримкою NFC може працювати в 3 режимах: 
1. Режим зчитування – пристрій зчитує інформацію з NFC-тегів. 
2. Одноранговий режим – два ґаджети з підтримкою NFC взаємодіють 
між собою, передаючи фото, відео, посилання, інформацію про налаштування 
Wi-Fi тощо. І для цього достатньо лише притулити пристрої один до одного. 
3. Режим “Емуляція карти” – ґаджет працює як безконтактна смарт-
карта [14]. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  51 
 
До основних особливості застосування технології NFC відносять: 
1. Безконтактний обмін даними. NFC дозволяє передавати дані між 
двома пристроями, коли вони знаходяться дуже близько один до одного. 
Простий дотик або наближення пристроїв зазвичай ініціює зв’язок. 
2. Двостороння комунікація. NFC підтримує як активний, так і пасивний 
режим роботи. Пристрої можуть бути ініціаторами комунікації або відповідати 
на запити інших пристроїв. 
3. Підтримка різних режимів роботи. NFC може працювати у різних 
режимах, включаючи емуляцію смарт-карт, передачу файлів, читання NFC-тегів 
(як і RFID-тегів) та ін. 
4. Інтеграція з іншими технологіями. NFC часто комбінується з іншими 
технологіями, такими як Bluetooth та Wi-Fi, для забезпечення різних функцій, 
таких як парне з’єднання, спільне використання даних тощо. 
Приклади застосування NFC включають: 
1. Безконтактні платіжні системи, такі як Apple Pay та Google Pay. 
2. Безконтактні системи доступу до будинків, де ключ-картки можуть 
бути замінені смартфонами за допомогою NFC. 
3. Обмін контактними даними між пристроями, наприклад, надсилання 
контактів, Web-посилань або файлів. 
4. Використання NFC-тегів для автоматичного налаштування пристроїв 
або отримання інформації з навколишнього середовища. 
Однією з головних переваг технології NFC є зручність використання та 
широке поширення у сучасних смартфонах та інших пристроях. NFC надає 
безпечний та швидкий спосіб обміну даними на коротких відстанях, роблячи 
корисною цю технологію для різних програм, пов’язаних з комунікацією, 
оплатою та керуванням доступом. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  52 
 
Відмітимо основні переваги технології NFC: 
1. Зручність використання. NFC дозволяє передавати дані шляхом 
простого торкання чи наближення пристроїв. Це зручно та інтуїтивно зрозуміло 
для користувачів. 
2. Швидкість та ефективність. NFC забезпечує швидку передачу даних, 
що робить його придатним для миттєвих транзакцій та обміну інформацією. 
3. Безпека. NFC включає механізми безпеки, такі як взаємна 
автентифікація та шифрування даних, що робить використання цієї технології 
безпечним для використання в платіжних системах та інших програмах, що 
потребують захисту даних. 
4. Широке поширення. Застосування NFC доволі поширено у смартфонах, 
планшетах та інших пристроях, що робить його доступним для багатьох 
користувачів. 
Недоліки NFC: 
1. Обмежена відстань передачі. NFC має обмежену дальність зв’язку 
(зазвичай до 10 см), що обмежує використання для ближньої комунікації. 
2. Обмежена підтримка пристроїв. Незважаючи на поширення NFC у 
смартфонах, не всі пристрої підтримують цю технологію. Це може обмежити 
можливості взаємодії з деякими пристроями. 
Порівняємо основні можливості NFC та RFID: 
1. Технологія: 
− NFC: NFC є набором протоколів комунікації, заснованих на 
радіочастотній ідентифікації RFID. Технологія працює на більш високих 
частотах 13,56 МГц та призначена для коротко дистанційного зв’язку до 10 см; 
− RFID: RFID також використовує радіочастотну ідентифікацію, але 
може працювати на різних частотах, включаючи низькочастотні (LF), 
високочастотні (HF) та ультрависокочастотні (UHF). Дальність зв’язку залежить 
від частоти та потужності передавача. 
  
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  53 
 
2. Дальність зв’язку: 
− NFC: Дальність зв’язку NFC зазвичай становить кілька сантиметрів. 
Це робить її ідеальною для безконтактних платіжних систем, доступу до будівель 
та обміну інформацією з ближніми пристроями; 
− RFID: Дальність зв’язку RFID може змінюватись в залежності від типу 
та частоти. Низькочастотні системи зазвичай мають дальність до 10 см, 
високочастотні – до кількох метрів, а ультрависокочастотні – до кількох десятків 
метрів. 
3. Швидкість передачі даних: 
− NFC: NFC забезпечує відносно низьку швидкість передачі даних 
(зазвичай до 424 Кбіт/с), але достатню для передачі малих обсягів інформації, 
таких як ідентифікаційні дані або короткі повідомлення; 
− RFID: Швидкість передачі даних RFID може змінюватись в 
залежності від протоколу та частоти. Вона може досягати декількох Мбіт/с для 
деяких високочастотних та ультрависокочастотних систем. 
4. Взаємодія з пристроями: 
− NFC: NFC дозволяє безконтактну взаємодію з іншими NFC-сумісними 
пристроями. Дана технологія підтримує функції, такі як емуляція смарт-карток, 
передача файлів, пару Bluetooth та ін.; 
− RFID: RFID використовується для ідентифікації та відстеження 
предметів чи тварин. Може використовуватися в системах контролю доступу, 
інвентаризації, логістики та інших сферах, де потрібна ідентифікація об’єктів. 
5. Безпека: 
− NFC: NFC має вбудовані механізми безпеки, такі як взаємна 
автентифікація та шифрування даних. Може використовуватися для безпечних 
платежів та доступу до конфіденційної інформації; 
− RFID: Безпека в системах RFID може залежати від обраного 
протоколу та конкретної реалізації. Деякі RFID-системи можуть бути схильні до 
вразливостей, тому потрібне прийняття відповідних заходів безпеки. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  54 
 
Як NFC, так і RFID є потужними технологіями та знаходять застосування 
у різних сферах. Вибір між ними залежить від конкретних вимог проекту, 
дальності зв’язку, швидкості передачі даних та функціональності, яка потрібна 
для конкретного додатку [8]. 
У RFID-мітках відсутній мікропроцесор і захищений елемент, здатний до 
аутентифікації. RFID-мітки MiFare були введені NXP Semiconductors в 1995 році, 
і з тих пір було продано понад мільярд міток в усьому світі. Діючи в якості систем 
контролю доступу та електронних гаманців, мітки привернули увагу 
дослідницьких груп, які провели численні дослідження щодо безпеки, які 
пропонують мітки. 
MiFare Classic реалізують власний криптографічний алгоритм під назвою 
CRYPTO-1. Це потоковий шифр з 48-бітним секретним ключем, який 
використовується для забезпечення конфіденційності даних та взаємної 
автентифікації між міткою та зчитувачем. 
Зовнішній вигляд схеми пристрою RC522 для зчитування RFID-міток 
представлено на рисунку 4.2. 
 
Рисунок 4.2 – Зовнішній вигляд RFID-модуля RC522 
Контакти та сигнали RFID-модуля RC522: 
− VCC – живлення 3.3V; 
− RST – Reset, лінія скидання, вхід; 
− GND – Ground, земля; 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  55 
 
− MISO – Master Input Slave Output – дані від провідного ведучого, 
вихід SPI; 
− MOSI – Master Output Slave Input – дані від ведучого до веденого, 
вхід SPI; 
− SCK – Serial Clock – тактовий сигнал, вхід SPI; 
− SDA – Slave Select – вибір веденого, вхід SPI; 
− IRQ – лінія переривань, вихід. 
Зчитувач підтримує інтерфейси SPI, UART та I2C, через які відбувається 
обмін даними з іншими приладами. На платі RFID-модуля RC522 встановленням 
логічних рівнів на спеціальних виводах мікросхеми вибрано інтерфейс SPI. З 
одним Arduino можуть працювати декілька пристроїв, підключених до шини SPI. 
У комплект з цим RFID-модулем входить біла пластикова карта Mifare 
Classic 1K чи мітка як брелок, зображена на рисунку 4.3. 
 
Рисунок 4.3 – Зовнішній вигляд RFID-мітки Mifare 1K 
Всередині неї знаходяться антена та мікросхема Mifare S50, що містить 
пам’ять та радіочастину. Розмір пам’яті 1 кБ, тип EEPROM. Вона поділена на 
16 секторів, що складаються з 4 розділів. У кожному розділі три інформаційних 
частини та одна для ключів. Всередині однієї частини наявні 16 байт пам’яті. 
Термін зберігання даних 10 років, кількість циклів перезапису 100 000. 
Унікальність картки Mifare забезпечується присвоєнням виробником 
номера, що використовується як ідентифікаційний код. Для захисту даних у 
мікросхемі картки використано апаратне шифрування. Під час роботи дані з 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  56 
 
картки надходять на зчитувач тільки після взаємної ідентифікації коду, 
записаного в сектор пам’яті картки та зберігаються у зчитувачі. 
Для того щоб вводити кодову комбінацію, можна скористатися спеціально 
сконструйованою для роботи з мікроконтролерами матричною клавіатурою, що 
складається з 16 кнопок, розташованих у 4 рядах та 4 стовпцях, внутрішня схема 
якої зображена на рисунку 4.4. 
 
Рисунок 4.4 – Схема матричної клавіатури 4 х 4 
Матричні клавіатури для мікроконтролерів достатньо різноманітні у своїй 
побудові. Окрім 16-кнопкових клавіатур існують рішення з 12 або з 4 кнопками, 
з мембранною підкладкою або з простими кнопками. 
Для вирішення поставлених завдань, скористаємося типовим рішенням у 
вигляді матричної клавіатури з 16 кнопок, зовнішній вигляд якої представлено 
на рисунку 4.5. 
 
Рисунок 4.5 – Зовнішній вигляд матричної клавіатури 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  57 
 
Щоб підключити матричну клавіатуру до Arduino, від плати виведено 
8 контактів, які підключаються через сполучні дроти до цифрових входів 
мікроконтролера. 
У пристрої багатьох електронних замків може бути присутнім елемент, 
який відтворює звук. Для цих цілей підходить п’єзокерамічний випромінювач 
звуку (п’єзодинамік), який може відтворити звук на основі п’єзоелектричного 
ефекту. П’єзодинамік, зображений на рисунку 4.6, складається з металевої 
пластини, нанесеної на ній п’єзоелектричної кераміки, що має струмопровідне 
напилення. 
 
Рисунок 4.6 – Зовнішній вигляд п’єзокерамічного випромінювача 
П’єзоелектричний випромінювач (п’єзодинамік) – це електроакустичний 
прилад, здатний відтворювати звукові хвилі завдяки зворотному 
п’єзоелектричному ефекту (від грец. рiézō – тиснути). 
П’єзодинамік складається з шару п’єзоелектрика (або декількох шарів), 
який нанесений на металеву пластину (мембрану) товщиною до 1.5 мм. 
П’єзоелектрик виготовлений з діелектричних матеріалів, які мають властивість 
п’єзоефекту. Один з таких матеріалів – цирконат-тітонату свинцю. Зовнішня 
сторона п’єзоелектрика покривається струмопровідним напиленням. 
Металева пластина і напилення є контактними виводами п’єзодинаміка. До 
них підводиться живлення за допомогою проводів або контактних груп. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  58 
 
Для посилення звуко випромінюючих властивостей п’єзодинамік можуть 
поміщати в корпус, який служить свого роду рупором. Корпус для п’єзодинаміка 
може бути пластиковий, керамічний або металевий. Конфігурація в основному 
однотипна: заглиблення в корпусі, яке створює додатковий резонанс та отвір в 
центрі – для виходу звукових хвиль. 
Прямий п’єзоелектричний ефект був відкритий в 1880 році братами 
П’єром і Жаком Кюрі. Полягає він в поляризації п’єзоелектрика при механічному 
впливі на нього та деформації. Через рік був доведений і зворотний ефект. 
При подачі напруги на п’єзодинамік, шар п’єзоелектрика деформується, то 
зменшуючи, то збільшуючи відстань до мембрани. Таким чином, створюється 
ефект конденсатора, де між двома обкладинками накопичується електричний 
заряд. У момент зарядки і розрядки він випромінює звукову хвилю. 
При підключенні п’єзодинаміка до чутливих мікроконтролерів, не варто 
забувати, що у разі механічної деформації п’єзодинаміка (удар, падіння), буде 
викликано прямий ефект. Після удару струм надходить по ланцюгу до 
контролера, який може вивести його з ладу. У таких випадках варто обмежувати 
струм опором за входом п’єзодинаміка. 
Звукове сповіщення – є елементарною функцією п’єзодинаміка. Цю 
властивість застосовують у виробництві побутової техніки. Наприклад, пральна 
машина, по закінченню прання, програє веселу мелодію. Комп’ютер при 
включенні інформує про стан всіх модулів коротким сигналом. Будильник 
“пікає” в заданий час. 
Друге застосування п’єзодинаміка – аудіопристрої. Наприклад, замість 
електродинамічного високочастотного динаміка, на музичних акустичних 
системах може бути встановлений п’єзодинамік. Також п’єзодинаміки 
використовують при виготовленні мобільних телефонів. 
Зворотний п’єзоелектричний ефект полягає в механічній деформації 
п’єзоелектрика під впливом електричного поля. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  59 
 
Виробництво більш гнучких п’єзоелектриків і збільшення їх товщини на 
мембрані, дозволили використовувати їх також в якості низькочастотних джерел 
звуку. 
Системи сповіщення не обходяться без п’єзодинаміків – в умовах 
шумового фону вони є найкращим рішенням для передачі звуку на великі 
відстані. 
П’єзодинаміки стабільно працюють при випромінюванні високочастотних 
звукових хвиль, які людське вухо не чує (ультразвук). Сучасні п’єзодинаміки 
здатні генерувати звукові хвилі з частотою до 1000 МГц. Ця особливість 
дозволяє застосовувати їх як в простих пристроях (наприклад, для відлякування 
комах), так і в складному медичному обладнанні [9]. 
Рідкокристалічний дисплей (LCD, Liquid Crystal Display), як видно, з самої 
назви, поєднує відразу два стани речовини – твердий та рідинний. LCD-екран 
використовує рідкий кристал для отримання видимого зображення. LCD-
дисплеї – це надзвичайно тонкі дисплеї, які зазвичай використовуються на 
екранах портативних комп’ютерів, телевізорів, мобільних телефонів тощо. 
LCD-дисплей складається з декількох шарів, які включають два 
поляризовані панельні фільтри та електроди. Світло проектується від лінзи на 
шар рідкого кристала. Це поєднання кольорового світла із сірим зображенням 
кристала (утворюється в міру протікання електричного струму крізь кристал) 
утворює кольорове зображення. Потім це зображення відображається на екрані. 
LCD-екран складається або з активної матричної сітки дисплея, або з 
пасивної сітки відображення. У більшості смартфонів з LCD-технологією 
використовується активний матричний дисплей, але деякі старі дисплеї все ще 
використовують пасивні конструкції сітки дисплея. Рідина має унікальну 
перевагу, оскільки вона споживає низьку енергію, ніж світлодіодна або 
електронно-променева трубка. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  60 
 
Рідкокристалічний екран працює за принципом блокування світла, а не 
випромінювання світла. LCD-дисплеям потрібне підсвічування, оскільки вони не 
випромінюють світло [15]. 
Символьні LCD-екрани розробили в середині 1970-х років. Вони стали 
комерційно доступними на початку 1980-х років. Вони були створені для 
надання простого та компактного способу відображення тексту та символів на 
електронних пристроях. 
Одним із ранніх прикладів використання символьних LCD-екранів були 
калькулятори та годинники. Вони дозволяли відображати числа, символи та 
деякі прості графічні елементи. Символьні LCD-екрани були привабливими для 
виробників електроніки, оскільки вони вимагали менше місця та споживали 
менше енергії порівняно з іншими типами дисплеїв, такими як сегментні LED-
дисплеї. 
З часом символьні LCD-екрани стали все більш поширеними і 
використовувалися в багатьох пристроях, включаючи побутову електроніку, 
автомобільні панелі приладів, промислові контролери, медичну техніку тощо. 
З технічної точки зору, символьні LCD-екрани складаються із сегментів, 
які формують символи та знаки. Кожен сегмент має свій власний контактний 
майданчик, який управляється електричним сигналом. Підсвічування зазвичай 
реалізується за допомогою світлодіодів, розміщених на задній стороні екрана. 
З часом символьні LCD-екрани продовжили розвиватися, покращуючись в 
області роздільної здатності, кута огляду, кольору та інших характеристик. Вони 
стали доступними в різних розмірах та конфігураціях, що дозволяє виробникам 
адаптувати їх до різних додатків та вимог. 
Хоча символьні LCD-екрани сьогодні в основному замінені більш 
сучасними графічними дисплеями, вони все ще використовуються в багатьох 
простих приладах, де потрібно лише відображення тексту або символів. 
Концепція рідкокристалічного дисплея була вперше запропонована в 
1962 році швейцарським ученим Фріцем Хаузера. Він запропонував дослідити 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  61 
 
властивості рідких кристалів як потенційну технологію для створення нових 
типів дисплеїв. Однак на той момент технологія рідких кристалів була зрозуміла 
і практично не застосовувалася в комерційних пристроях. 
Розвиток LCD-технології почався в середині 1960-х років, коли 
американські дослідники Джордж Хайль та Луїс Заньгвілі розробили перший 
працюючий експериментальний LCD-дисплей. Цей дисплей був двополюсним, 
тобто мав лише два стани: прозорий та непрозорий. Це був перший крок у 
розробці практичного LCD-дисплею. 
У 1970-х роках японська компанія Хітачі розробила та запустила на ринок 
перші комерційні LCD-дисплеї. Ці дисплеї були монохромними і мали низьку 
роздільну здатність, але вони надали першу практичну реалізацію LCD-
технології. 
У наступні роки LCD-дисплеї продовжили розвиватися та покращуватися. 
Були розроблені кольорові LCD-дисплеї, покращилася роздільна здатність і кут 
огляду, а також були створені більш ефективні підсвічування, такі як 
світлодіоди (LED) і рентгенівські діоди, що світяться (OLED). 
Сучасні LCD-дисплеї використовують різні технології, включаючи 
тонкоплівкову матрицю (TFT), ін-площинний перемикач (IPS), вертикальне 
вирівнювання (VA) та ін. Вони пропонують високу роздільну здатність, 
широкий кут огляду, гарну передачу кольорів й низьке енергоспоживання. 
LCD-дисплеї знайшли застосування у багатьох пристроях, включаючи 
мобільні телефони, планшети, телевізори, комп’ютерні монітори, навігаційні 
системи, побутову електроніку тощо. Вони стали основним типом дисплеїв 
завдяки своїй ефективності, надійності та якості відображення. 
На рисунку 4.7. представлено обраний дисплей LCD1602 та плату 
підключення I2C-інтерфейсу. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  62 
 
 
Рисунок 4.7 – Дисплей LCD1602 та плата підключення I2C-інтерфейсу 
Для наочності використаємо модуль RGB-світлодіоду KY-016, зовнішній 
вигляд якого представлено на рисунку 4.8. 
У цьому модулі виводи, що відповідають за передачу кольору, вже 
підключені через резистори номіналом 220 Ом, тому немає потреби в окремих 
резисторах, щоб захистити світлодіод від виходу з ладу. Виводи R, G, B 
поєднуються з цифровими входами мікроконтролера, а виведення “-” до 
входу GND. 
 
Рисунок 4.8 – Зовнішній вигляд RGB-світлодіоду KY-016 
RGB світлодіод (Red, Green, Blue Light-Emitting Diode) – це електронний 
пристрій, здатний випромінювати світло трьох основних кольорів: червоного 
(Red), зеленого (Green) та синього (Blue). 
Основний елемент RGB світлодіоду – це напівпровідниковий чіп, який 
складається з трьох окремих світлодіодів, що відповідають червоному, зеленому 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  63 
 
та синьому кольорам. Кожен світлодіод має окрему область на чіпі, де 
генерується світло. 
Для керування RGB світлодіодами необхідна електрична схема, яка 
дозволяє подавати різні рівні напруги на кожен із трьох світлодіодів. Шляхом 
зміни яскравості та поєднання кольорів червоного, зеленого та синього можна 
отримати широкий спектр кольорів, включаючи біле світло. 
Основна перевага RGB світлодіодів полягає в їх можливості створювати 
безліч кольорів та ефектів освітлення. Вони широко застосовуються в різних 
областях, включаючи освітлення приміщень, декоративне освітлення, рекламні 
вивіски, телевізори, комп’ютерні монітори, автомобільну промисловість тощо. 
Однією з ключових можливостей RGB світлодіодів є керування ними за 
допомогою програмного коду або спеціального контролера. Це дозволяє 
створювати динамічні ефекти освітлення, змінювати кольори та яскравість 
світлодіодів, створювати плавні переходи та анімацію. Завдяки своїй гнучкості 
та можливості управління, RGB світлодіоди надають широкий спектр творчих та 
інноваційних можливостей у різних додатках [8]. 
Однак у RGB світлодіодів є деякі недоліки. Вони вимагають більш 
складних схем керування та електронних компонентів, ніж звичайні світлодіоди. 
Також для точного відображення кольорів потрібне калібрування, щоб 
забезпечити однакову яскравість та колірну узгодженість між світлодіодами. 
RGB – це основа для багатьох пристроїв виведення з кольоровими 
дисплеями, комп’ютерних моніторів, телевізорів і дисплеїв на мобільних 
телефонах. Для кожного пікселя на моніторі комп’ютер визначає правильне 
поєднання червоного, зеленого і синього кольорів. Ось чому багато програм 
дозволяють вибирати колір з точки зору змішування відтінків RGB. 
Однак, коли комп’ютерні ентузіасти кажуть про RGB, вони зазвичай мають 
на увазі декоративне підсвічування. Воно присутнє в комплектуючих і 
периферійних пристроях для ПК, наприклад картах пам’яті, охолоджуючих 
вентиляторах, клавіатурах і навушниках. Вони зазвичай використовують колірну 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  64  
 
модель RGB для створення світлових ефектів і поліпшення естетики робочого 
столу [16]. 
RGB – це адитивна колірна модель, що описує спосіб синтезу кольору, за 
якою червоне, зелене та синє світло накладаються разом, змішуючись у 
різноманітні кольори. Широко застосовується в техніці, що відтворює 
зображення за допомогою випромінення світла. 
У даній моделі колір кодується градаціями складових каналів (Red, Green, 
Blue). Тому за збільшення величини градації будь-якого каналу – зростає його 
інтенсивність під час синтезу. Кількість градацій кожного каналу залежить від 
розрядності бітового значення RGB. Зазвичай використовують 24-бітну модель, 
у котрій визначається по 8 біт на кожен канал, і тому кількість градацій 
дорівнює 256, що дозволяє закодувати 2563 = 16 777 216 кольорів. 
Колірна модель RGB призначена сприймати, представляти та відображати 
зображення в електронних системах, таких як телебачення та комп’ютери, хоча 
її також застосовували у традиційній фотографії. Вже до електронного віку, 
модель RGB мала за собою серйозну теорію, засновану на сприйнятті кольорів 
людиною. 
Переваги RGB-моделі: 
1. Апаратна близькість із монітором, сканером, проектором, іншими 
пристроями. 
2. Велика колірна гама, близька до можливостей людського зору. 
3. Доступність багатьох функцій обробки зображення (фільтрів) у 
програмах растрової графіки. 
4. Невеликий (порівняно з моделлю CMYK) обсяг, проте ширший спектр 
кольорів. 
Недоліки RGB-моделі. Збереження ймовірності помилки відображення 
кольорів на екрані монітора – невідповідно до кольорів, отриманих у результаті 
кольоропроби. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  65 
 
sRGB – стандарт RGB розроблений фірмами HP і Microsoft у 1996 році для 
використання в моніторах, принтерах, та в Інтернеті. sRGB використовує 
рекомендації ITU-R BT.709[en], що і використовується в студійних моніторах та 
HDTV (High-Definition Television, телебачення високої чіткості) [17]. 
Для комутації різних приладів використаймо спеціальний одноканальний 
модуль реле для мікроконтролерів, зовнішній вигляд якого зображено 
на рисунку 4.9. 
 
Рисунок 4.9 – Зовнішній вигляд модуля реле для мікроконтролерів (вид зверху) 
Реле – електромагнітний комутаційний прилад для замикання або 
розмикання електричного кола. Прилад, що працює на слабких струмах, за 
допомогою якого вмикають або вимикають електричні кола з більш високим 
струмом. Електромагніт приводиться в дію слабкими струмами, який притягує 
якір та замикає контакти електричного кола з високими струмами. 
Головна перевага реле – це гарантування високовольтної гальванічної 
розв’язки між об’єктом управління і виконавчим приладом при низькій вартості 
і високої надійності самого реле. 
Принцип роботи електромагнітного реле. При натисканні на кнопку до 
котушки починає надходити живлення, котушка притягує феромагнітний 
стержень який в свою чергу притягує якір та замикає контакти, електричне коло 
з контактами замикається та живлення надходить до виконавчого механізму. При 
розмиканні кнопки, живлення не приходить на котушку і контакти 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  66 
 
розмикаються. Електричне коло з кнопкою та котушкою називають керуючим 
(слабкі струми), а електричне коло з лампочкою та контактами – силовим (сильні 
струми). 
Кнопка може знаходитись на пульті управління, реле в електричному щиті, 
а виконавчий механізм (електричний двигун, лампочка) там де він необхідний. 
Це робить процес комутації більш безпечнішим та зручним. 
Будова реле. Котушка – це найважливіший елемент електромагнітного 
реле, намотана мідним ізольованим проводом діаметром від 0.02 мм. Котушка 
піддається дії чисельних несприятливих факторів, як нагрів в процесі роботи, 
імпульсні перешкоди, так і зовнішнього середовища, як, наприклад, висока 
вологість повітря та ін. Конструкція котушки повинна забезпечувати надійну 
роботу при впливах всіх цих факторів. 
Робота реле в електричних схемах супроводжується яскраво вираженим 
негативним ефектом. Котушки електромагнітних реле при знятті напруги 
живлення поводяться як індуктивність. В результаті в схемі з’являються сплески 
перенапруги, що в десятки разів перевищує значення напруги живлення. Це 
відбувається як на котушці DC, так і AC. Такі імпульсні перешкоди можуть мати 
негативний вплив на роботу електронних систем. 
Для котушок DC найпростішим рішенням є підключення паралельно до 
клем котушки звичайного випрямного діода (катодом до «+»). У більшості 
випадків для цієї мети ідеально підходить діод типу 1N4007 (1А/1000 В) [18]. 
Основна функція реле полягає в перемиканні електричного сигналу між 
двома або незалежними контактами. Реле складається з декількох основних 
компонентів: котушки, контактів та механізму перемикання. 
Котушка індуктивності не є складним елементом. Вона складається з 
сердечника та ізольованих витків провідника, намотаних на неї. Сердечник 
котушки може бути повітряним або складатися з магнітних матеріалів. Важливо, 
щоб витки обмотки, намотані на сердечник, були ізольовані, тому для 
виготовлення котушок застосовується ізольований дріт або на них намотується 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  67  
 
неізольований дріт (наприклад, так званий срібний дріт), але з відповідним 
повітряним проміжком, що забезпечує необхідне відокремлення витків один від 
одного. Якщо в котушці використано неізольований дріт, виток за витком, у ній 
відбуватиметься коротке замикання і, хоча вона матиме деяку індуктивність, але 
її значення, безумовно, відрізнятиметься від передбачуваного. 
Часто на практиці, внаслідок перевищення допустимої температури чи 
напруги, відбувається пошкодження котушки індуктивності, що полягає в 
короткому замиканні між витками обмотки через пробій ізоляції намотаного 
дроту. Така пошкоджена котушка індуктивності потребує перемотки чи заміни 
на нову. Таким чином, часто пошкоджуються мережеві трансформатори. 
Подальша експлуатація такого пошкодженого трансформатора може призвести 
до його перегріву, короткого замикання в електромережі чи навіть загоряння 
самого трансформатора або пристрою, що живиться від нього. 
Котушка індуктивності є елементом, завданням якого є зберігання 
електроенергії в сердечнику у вигляді магнітного поля, тому він перетворює 
енергію електричного струму в енергію магнітного поля чи навпаки. Зміна 
струму, що протікає через обмотку, створює електрорушійну силу з напрямком, 
що протидіє цій зміні. Так само, змінне магнітне поле, що проникає в сердечник, 
викликає індукцію напруги [21]. 
Контакти реле можуть бути виконані у вигляді нормально 
розімкнених (НР) або нормально замкнених (НЗ) контактів. У стані спокою 
контакти реле перебувають у одному з двох положень – розімкнутому чи 
замкнутому. При активації котушки реле механізм перемикання переміщається і 
контакти змінюють своє положення. 
Зовнішній вигляд схеми модуля реле представлено на рисунку 4.10. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  68 
 
 
Рисунок 4.9 – Схема модуля реле 
Реле має різноманітні застосування у різних галузях. В автомобільній 
промисловості реле використовуються для управління системами освітлення, 
стартером, вентиляторами та іншими електричними пристроями. У 
промисловості вони використовуються для управління електромеханічними 
пристроями, контролю та автоматизації процесів. У побутових приладах реле 
використовують для управління рівнем води, термостатами та іншими 
функціями. 
Переваги використання реле включають високу надійність і довговічність, 
відсутність споживання енергії у стані спокою, можливість управління високими 
електричними навантаженнями та електричної ізоляції між керуючою та 
керованою ланцюгами. 
Однак реле також мають деякі недоліки, включаючи механічну 
зносостійкість, обмежену швидкість перемикання, шум при роботі та вимогу до 
зовнішнього джерела електроенергії для роботи котушки. 
Реле є важливими компонентами в електротехніці та електроніці. Вони 
широко застосовуються в різних сферах та областях, де потрібне управління та 
контроль електричними ланцюгами. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  69 
 
Винахід реле приписується американському винахіднику та вченому 
Джозефу Генрі. У 1835 році Генрі розробив електромагнітне реле, яке стало 
прототипом сучасних реле. Він використовував електромагнітну котушку, щоб 
рухати механічний механізм перемикання і відкривати або закривати контакти. 
Винахід реле Генрі призвело до революційних змін в електричній індустрії 
та інших сферах. Вперше стало можливим віддалене керування електричними 
ланцюгами та пристроями. Реле стали основою для розвитку систем автоматики, 
контролю та захисту. 
Застосування реле у промисловості та побутових пристроях дозволило 
значно покращити ефективність та безпеку роботи електричних систем. Вони 
знайшли широке застосування в автомобільній промисловості, енергетиці, 
телекомунікаціях, медицині, побутовій техніці та інших галузях. 
Використання реле сприяло автоматизації процесів та підвищення 
продуктивності. Вони забезпечують захист від навантажень, короткого 
замикання та інших позаштатних ситуацій. Завдяки реле стало можливим 
керувати складними системами та мережами, що призвело до скорочення 
людської праці та підвищення ефективності роботи в багатьох сферах. 
Таким чином, винахід реле Джозефом Генрі мало глибокий вплив на світ, 
зробивши електричні системи більш керованими та безпечними. Вони стали 
невід’ємною частиною сучасної електротехніки та електроніки, забезпечуючи 
надійне та ефективне функціонування безлічі пристроїв та систем.[8] 
4.3 Розробка конструкції пристрою контролю доступу 
Результати проектування конструкції багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення наведено на рисунках 4.11-4.14. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  70 
 
 
Рисунок 4.11 – Схема підключення матричної клавіатури 
 
Рисунок 4.12 – Підключення RGB світлодіоду 
 
 
Рисунок 4.13 – Підключення п’єзодинаміка 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  71 
 
 
Рисунок 4.13 – Схема підключення кнопки скидання EEPROM 
Подальше моделювання системи проводилося у програмному середовищі 
Fritzing, спеціально розробленого середовища для моделювання схем Arduino. 
Схеми підключень, створені у програмному середовищі Fritzing, зображені на 
рисунках 4.14-18. 
 
Рисунок 4.14 – Схема підключення дисплея LCD1602 за допомогою 
інтерфейсу I2C 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  72 
 
 
Рисунок 4.15 – Схема підключення дисплея LCD1602 до одноканального реле 
 
Рисунок 4.17 – Схема підключення RFID-зчитувача RC522 
Fritzing – програмне забезпечення з відкритим вихідним кодом спеціально 
розроблене для розробників електронні проектів. Його також можна 
використовувати для створення дизайнів, зйомки прикладів для навчальних 
посібників тощо. Крім того, за цим інструментом стоїть чудова спільнота, яка 
підтримує його в актуальному стані або готова допомогти, якщо виникнуть 
проблеми. Це також може стати чудовим інструментом для занять, як для 
студентів, так і викладачів електроніки, для користувачів, які хочуть поділитися 
та задокументувати свої прототипи, і навіть для професіоналів. Це 
кросплатформний інструмент, доступний у macOS, Linux і Windows. Ця 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  73 
 
ініціатива була розроблена Потсдамським університетом прикладних наук і 
випущена під ліцензією GPL 3.0 або вище, тоді як зображення компонентів, які 
можна використовувати, ліцензовані за ліцензією Creative Commons CC BY-
SA 3.0. Доступний різними мовами, такими як німецька, англійська, іспанська, 
французька, італійська, португальська, японська, спрощена та традиційна 
китайська, російська, сербська, корейська, словацька, румунська, турецька, 
болгарська тощо. 
ПЗ написано мовою програмування C++ і використовує фреймворк Qt. 
Весь його код доступний у сховищах GitHub, розділених на декілька 
репозиторіїв, таких як Fritzing-App і Fritzing-Parts, для ПЗ та інших частин. 
Донедавна Fritzing можна завантажити безкоштовно з їх Web-сайту, але тепер 
використання є платним і становить від 8 євро або 25 євро, щоб розробники 
могли отримати певну фінансову допомогу для продовження розробки програми, 
виправлення помилок та додавання нових функцій у майбутніх версіях [22]. 
У результаті здійснили поєднання усіх модулів на одній схемі, яка 
зображена на рисунку 4.18. 
 
Рисунок 4.18 – Схема підключення всіх компонентів для розробки 
багатофункціонального пристрою контролю доступу на мікроконтролері 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  74 
 
4.4 Розробка алгоритму роботи пристрою контролю доступу 
Алгоритм роботи запропонованого багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення на мікроконтролері змодельовано і показано 
на рисунку 4.19. 
 
Рисунок 4.19 – Базовий алгоритм роботи пристрою контролю доступу 
Лістинг програми пристрою контролю доступу в приміщення знаходиться 
в Додатку А. 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  75 
 
ВИСНОВКИ 
Результатом даної кваліфікаційної роботи є розробка 
багатофункціонального пристрою контролю доступу в приміщення на 
мікроконтролері, що дозволить побудувати надійну та ефективну систему 
управління та контролю доступу для забезпечення захисту приміщень від 
несанкціонованого доступу та зручності використання для авторизованих 
користувачів. 
Запропонований багатофункціональний пристрій контролю доступу 
базується на використанні платформи Arduino Uno R3, датчиків руху та диму, 
RFID-ідентифікаторів, а також LCD-дисплею для відображення інформації. 
У результаті роботи над розробкою багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення на мікроконтролері було виконано наступне: 
− проаналізовано існуючі рішення та обґрунтовано функціональні 
можливості розроблюваного пристрою відносно аналогів; 
− визначено необхідні компоненти багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розроблено електричну схему запропонованого пристрою контролю 
доступу в приміщення; 
− розроблено алгоритм роботи для багатофункціонального пристрою 
контролю доступу в приміщення; 
− розроблено конструкцію запропонованого пристрою контролю 
доступу в приміщення для поєднання у цілісну систему властивостей окремих 
датчиків відносно мікроконтролера на платформі Arduino Uno R3. 
Під час розробки багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення на мікроконтролері були враховані всі вимоги технічного завдання, 
підібрані найкращі з технічної сторони та недорогі деталі. 
Основними компонентами запропонованого пристрою є зчитувач RFID-
карток для ідентифікації користувачів та модуль з реле для управління 
електронним замком. Мікроконтролер платформи Arduino Uno R3 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  76 
 
використовується для збору та обробки даних, а також керування взаємодією між 
компонентами. Комунікація зі зчитувачем RFID-карток здійснюється через 
протокол SPI або UART, в залежності від використовуваного модуля. 
Мікроконтролер перевіряє ідентифікаційні дані користувача та при відповідності 
активує реле для розблокування дверей або інших об’єктів доступу. 
Запропонований пристрій контролю доступу на мікроконтролерному рівні 
має декілька переваг. Він є відносно простим у реалізації, доступним з точки зору 
вартості й забезпечує достатню безпеку для багатьох застосувань. Крім того, він 
може бути розширений та модифікований в залежності від конкретних вимог та 
потреб користувачів. 
Розробка багатофункціонального пристрою контролю доступу в 
приміщення на платформі Arduino дозволить створити на його основі надійну та 
гнучку систему контролю та управління доступу в приміщення на 
мікроконтролерному рівні. 
Сферою застосування запропонованого пристрою можуть бути системи 
контролю та управління доступом в офісах, будинках, складах тощо, де потрібно 
обмежити доступ лише для авторизованих осіб, при цьому забезпечуючи 
високий рівень безпеки та зручність використання. 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 
 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  77 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
1. Магнітній замок. URL: https://triodveri.ua/chto-takoe-magnitnij-zamok-i-
gde-on-ispolzuetsja (Дата звернення: 20.05.2023). 
2. Переваги магнітного замка. URL: 
http://blog.kluchikshop.com.ua/statti/furnitura/35-perevagi-magn-zamka (Дата 
звернення: 20.05.2023). 
3. Електрозамки: які є, як працюють. URL: https://deps.ua/ua/knowegable-
base/reference-information/9239.html (Дата звернення: 20.05.2023). 
4. Rezan F. Best Smart Lock for Doors 2019. URL: 
https://10hitech.com/bestsmart-lock/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
5. John R. Patrick (2017). Home Attitude: Everything You Need to Know to 
Make Your Home Smart. California, US: The Appliance Studio, University Gate East 
CreateSpace Independent Publishing Platform. 
6. Біометричний замок. URL: 
https://www.zamochniki.com.ua/blog/biometriceskij-zamok-na-dveri-obzor-umnogo-
zamka-ego-plusy-i-minusy (Дата звернення 20.05.2023). 
7. Lisik S. (2019). Smart Lock: Why sloth is a driver of the IoT progress. URL: 
https://habr.com/en/post/441294/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
8. 3. Kumar N. S., Saravanan M., Jeevananthan S. Microprocessors and 
microcontrollers. New Delhi: Oxford University Press, 2013. 765 с. 
9. П’єзодинамік. URL: https://bitkit.com.ua/pezodinamik (Дата звернення: 
20.05.2023). 
10. Цифровий кодовий замок. URL: https://worldvision.com.ua/kodovye-
zamki/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
11. 1. Бочаров С. Ю. Мікропроцесорна техніка : навч. посіб. Рівне : 
НУВГП, 2016. 163 с. 
12. Соленоїд. URL: 
https://www.zamokcity.com.ua/product/%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D
0%BD%D0%BE%D1%97%D0%B4-abloy-
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 78  
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
%D1%83%D0%BD%D1%96%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B0%D0
%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%B9 (Дата звернення: 20.05.2023). 
13. Розумний замок 3. URL: 
https://amazin.su/publ/dlja_doma/sistemy_umnyj_dom/umnye_zamki_chto_ehto_tak
oe_i_dlja_chego_oni_nuzhny/28-1-0-49 (Дата звернення: 20.05.2023). 
14. NFC. URL: https://www.itbox.ua/ua/blog/Scho-take-NFC-i-yak-cyu-
tehnologiyu-vikoristovuvati/ (Дата звернення: 04.06.2023). 
15. Рідкокристалічний дисплей. URL: 
http://ua.sindadisplay.in/info/construction-working-principle-of-lcd-display-
49370019.html (Дата звернення: 20.05.2023). 
16. RGB світлодіод. URL: https://arduino-diy.com/arduino-rgb-svetodiod 
(Дата звернення: 20.05.2023). 
17. RGB. URL: https://www.imena.ua/blog/what-is-rgb/ (Дата звернення: 
20.05.2023). 
18. Реле. URL: https://corelamps.com/elektormontazhne-obladnannia/rele/ 
(Дата звернення: 20.05.2023). 
19. RFID. URL: https://idcard.com.ua/ua/blog/chto-takoe-sistema-rfid-v-chem-
ee-osobennosti-ispolzovaniya/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
20. RFID Критика. URL: https://lockers.com.ua/scho-take-rfid-i-jak-zahistiti-
svoji-dani-i-groshi-vid-shahrajiv/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
21. Котушка індуктивності. URL: https://www.tme.eu/ua/news/library-
articles/page/42527/kotushka-induktivnosti-ta-yiyi-zastosuvannia-v-praktitsi-
ieliektronika/ (Дата звернення: 20.05.2023). 
22. Fritzing. URL: https://www.hwlibre.com/uk/fritzing/ (Дата звернення: 
20.05.2023). 
 
Арк. 
ЧДТУ.232249.001 ПЗ 79  
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
ДОДАТКИ 
 
Додаток А 
Лістинг програми пристрою контролю доступу в приміщення 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ КОНТРОЛЮ ДОСТУПУ 
В ПРИМІЩЕННЯ НА МІКРОКОНТРОЛЕРІ 
Текст програми 
 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
 
Листів 17 
 
 
Розробник:  
здобувач вищої освіти  
II курсу  
групи СКСС-2177 Андрій АЛЄН 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2023  
 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
Лістинг програми пристрою контролю доступу в приміщення 
 
//Початок програми: 
#include <avr/wdt.h> 
#include <Wire.h> 
#include "LCD_1602_UA.h" 
#include <SPI.h> 
#include <MFRC522.h> 
#include <Bounce2.h> 
#include <EEPROM.h> 
#include <Password.h> 
#include <Keypad.h> 
LCD_1602_UA lcd(0x27, 16, 2); // ініціалізація дисплея, 16 
стовпців, 2 
рядки 
//Визначення основних пінів, до яких підключаються різні 
модулі: 
#define PIN_RESET 14 // кнопка для скидання EEPROM 
#define PIN_RELAY 6 // підключення реле 
#define PIN_TONE 15 // п’єзодинамік 
#define PIN_RST 9 // RFID RST 
#define PIN_SS 10 // RFID SS 
#define RED_LED 17 // червоний світлодіод 
#define GREEN_LED 16 //зелений світлодіод 
//Ініціалізація RFID-зчитувача: 
MFRC522 mfrc522(PIN_SS, PIN_RST); 
//Змінні, необхідних роботи зі списком RFID-ключей: 
byte **keyss; 
byte keys_count = EEPROM.read(0); 
//Змінні необхідні для режиму програмування RFID-міток: 
byte modeProgTime = 5; // Кількість секунд утримання майстер 
ключа для 
входу чи виходу з режиму програмування 
bool mode = false; 
byte modeClean = 0; 
unsigned long modeTimer = 0; 
unsigned long resetTimer = 0; 
//Управління замком: 
unsigned long openTimer = 0; 
//Захист кнопок від брязкоту: 
Bounce key_reset = Bounce (); 
Bounce key_open = Bounce (); 
//Програмний reset: 
void(* resetFunc) (void) = 0; 
// Функція звукового оповіщення. Приймає параметри: кількість 
//звукових сигналів, частота в герцах, тривалість звуку, пауза 
в 
/ / Мілісекундах (не обов’язково): 
void squeaker(byte count, unsigned int Hz, unsigned int 
duration, unsigned int 
sleep = 0) 
2 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
{ 
for(int i=0; i<count; i++) { 
tone(PIN_TONE, Hz, duration); 
if(sleep > 0) delay(sleep); 
} 
} 
//Функція для зчитування EEPROM та складання списку RFID-
ключів. 
//Перший байт у пам’яті містить кількість ключів. UID ключа 
містить 4 
//Байта. Максимум можна записати 254 ключі (255-1 через те, що 
в 
//EEPROM записується кодова комбінація з 4 символів): 
void keysRead() { 
//Виводимо кількість ключів: 
Serial.print(F("KEYS COUNT: ")); 
Serial.println(keys_count); 
int eb = 4; // Запис кількості доступних ключів проводиться в 
keyss = (byte**)malloc(sizeof(byte*)*keys_count); 
// Читаємо список ключів з EEPROM: 
Serial.println(F("------------------------------")); 
for(byte i=0; i<keys_count; i++) { 
Serial.print(F("KEY: "));Serial.print(i);Serial.print(" | "); 
keyss[i] = (byte*)malloc(sizeof(byte)*4); 
for(byte b=0; b<4; b++) { 
keyss[i][b] = EEPROM.read(++eb); 
Serial.print(keyss[i][b]); 
if(b < 3) Serial.print(F(" ")); 
} 
Serial.println(); 
} 
Serial.println(F("------------------------------")); 
Serial.println(); 
} 
//Функція виведення пароля, записаного з першого по п’ять 
осередок пам’яті, т.к 
//Змінні записуються в типі char, то потрібно перевести код 
ASCII в 
// десятковий. Для цифр від 0 до 9 це можна зробити просто 
відніманням з 
//отриманого результату числа 48: 
void passRead() { 
Serial.print(F("PASSWORD: ")); 
Serial.print(EEPROM.read(1)-48); 
Serial.print(EEPROM.read(2)-48); 
Serial.print(EEPROM.read(3)-48); 
Serial.print(EEPROM.read(4)-48); 
Serial.println(); 
Serial.println(F("------------------------------")); 
Serial.println(); } 
//Функція виводить UID ключа і, за необхідності, супровідне 
3 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
//повідомлення: 
void uidPrint(String text = "") { 
Serial.print(F("UID: ")); 
for(byte i=0; i<mfrc522.uid.size; i++) { 
Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i]); 
if(i < mfrc522.uid.size - 1) Serial.print(F(" ")); } 
Serial.println(); 
if(text.length() != 0) Serial.println(text + "\r\n"); 
} 
int presses = 0; // кількість натискань 
const byte ROWS = 4; // кількість рядків 
const byte COLS = 4; // кількість стовпців 
// Визначення символів матричної клавіатури: 
char keys[ROWS][COLS] = 
{ 
{‘1’,’2’,’3’,’A’}, 
{‘4’,’5’,’6’,’B’}, 
{‘7’,’8’,’9’,’C’}, 
{‘*’,’0’,’#’,’D’} 
}; 
//Цифрові входи, до яких підключається матрична клавіатура: 
byte rowPins[ROWS] = {2,3,4,18}; 
byte colPins[COLS] = {5,7,8,19}; 
//Ініціалізація матричної клавіатури: 
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, 
ROWS, COLS); 
String pass; //Змінна, що вказує код за замовчуванням 
String summ; //Змінна, що вказує вже введений код 
int wrong=0; //кількість помилкових вводів коду (для 
блокування) 
int shetch = 1; //кількість набраних символів для зміни пароля 
int change = 0; //прапор перевірки коду зміни пароля 
int dochange=0; //прапор проводиться зміна пароля 
//Функція, що запускається тільки на початку роботи 
мікроконтролера або 
//При апаратному скиданні: 
void setup() 
{ 
// Налаштовуємо сторожовий таймер 
wdt_disable(); 
// Delay (8000); 
wdt_enable(WDTO_8S); 
//Запис вихідного пароля в енергонезалежну пам’ять, необхідно 
лише 
//при початковій прошивці, щоб задати пароль: 
//EEPROM.write(1, ‘1’); 
//EEPROM.write(2, ‘2’); 
//EEPROM.write(3, ‘0’); 
//EEPROM.write(4, ‘4’); 
//Запис символів у форматі char: 
pass = ""; 
4 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
pass = pass + char (EEPROM.read (1)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (2)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (3)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (4)); 
//Ці рядки тільки для налагодження, що виводиться в COM-порт, 
до якого 
//Підключений мікроконтролер: 
Serial.println(char(EEPROM.read(1))); // перший знак пароля в 
Serial.println(char(EEPROM.read(2))); // другий знак пароля 
Serial.println(char(EEPROM.read(3))); // третій знак пароля 
Serial.println(char(EEPROM.read(4))); // Четвертий знак пароля 
Serial.print("Pass"); Serial.println(pass); //весь пароль 
//Ініціалізація використовуваних входів: 
//Реле: 
pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT); 
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); 
//Кнопка для скидання пам’яті: 
pinMode(PIN_RESET,INPUT_PULLUP); 
key_reset.attach(PIN_RESET); 
key_reset.interval(5); 
//Ініціалізація консолі послідовного виведення даних на екран: 
Serial.begin(9600); 
while (! Serial); 
Serial.println(F("Start\r\n")); 
//Ініціалізація основних модулів: 
lcd.init(); 
lcd.backlight(); 
SPI.begin(); 
mfrc522.PCD_Init(); 
pinMode(RED_LED, OUTPUT); 
pinMode(GREEN_LED, OUTPUT); 
digitalWrite(RED_LED, HIGH); 
digitalWrite(GREEN_LED, LOW); 
lcd.setCursor(4,0); 
lcd.print(L "ЧЕКАННЯ"); 
lcd.setCursor(4,1); 
lcd.print(L "ДІЇ"); 
//Зчитуємо кількість ключів, значення має бути =>1 т.к перший 
ключ 
// Це майстер-ключ. У разі втрати, скинути EEPROM і створити 
новий 
//Майстер-ключ: 
if(keys_count > 0 and keys_count < 255) { 
keysRead(); 
passRead(); 
} 
else { 
keys_count = 0; //Визначення нового майстер-ключа 
Serial.println(F("The master key is not in memory. The first 
presentation to the 
key will be the master!\r\n")); 
5 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(4,0); 
lcd.print(L"ВКАЖІТЬ"); 
lcd.setCursor(2,1); 
lcd.print(L"МАЙСТЕР-КЛЮЧ"); 
} 
} 
//Функція циклу програми: 
void loop() 
{ 
// Скидаємо сторожовий таймер мікроконтролера: 
wdt_reset(); 
if(resetTimer > millis()+10000) resetTimer = 0; 
if(openTimer > millis()+10000) openTimer = 0; 
char key = keypad.getKey(); //задаємо функцію для роботи з 
кнопками 
клавіатури 
if (key) // якщо натиснуто кнопку клавіатури 
{ 
Serial.println(key); 
squeaker(1, 2000, 100); 
presses=presses+1; //збільшуємо на одиницю рахунок кількості 
символів 
summ=summ+key; 
Serial.print("Pass"); Serial.println(summ); 
//Виведення на дисплей знаків * при натисканні на клавіатуру: 
if(presses == 1 or shetch == 1) 
{ 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(" < PIN >"); 
lcd.setCursor(0,1); 
lcd.print("*_"); 
} 
if(presses == 2 or shetch == 2) 
{ 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(" < PIN >"); 
lcd.setCursor(0,1); 
lcd.print("**_"); 
} 
if(presses == 3 or shetch == 3) 
{ 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(" < PIN >"); 
lcd.setCursor(0,1); 
lcd.print("***_"); 
} 
6 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
if(presses == 4 or shetch == 4) 
{ 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(" < PIN >"); 
lcd.setCursor(0,1); 
lcd.print("****"); 
} 
switch (dochange) // Розгалуження на введення нового пароля 
(case 1) та перевірку (case 
0) 
{ 
case 0: //блок для нормальної роботи - перевірка правильності 
введення пароля 
//У цьому випадку кнопки # і * призводять до скидання 
кількості натискань: 
if (key==‘#’) 
{ 
summ=""; 
presses = 0; 
Serial.println("# for RESET"); 
squeaker(1, 500, 100); 
}; 
if (key==‘*’) 
{ 
summ=""; 
presses = 0; 
Serial.println("* for ENTER"); 
squeaker(1, 500, 100); 
}; 
// Якщо правильний пароль і не було запиту на його зміну: 
if (summ==pass && change==0) { 
Serial.println("PASS OK"); 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=0; 
openTimer = millis()/1000; 
squeaker(2, 3500, 200, 100); 
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
allow(); 
}; 
//Якщо натиснута комбінація для зміни пароля: 
if (summ=="0000") { 
Serial.println("Change pass go test"); 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=0; 
change=1; 
squeaker(3, 700, 150); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(2,0); 
7 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
lcd.print(L "ЗМІНА ПАРОЛЯ"); 
}; 
//Якщо правильний пароль і був запит на зміну коду 
if (summ==pass && change==1){ 
Serial.println("Pass ok go change pass"); 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=0; 
dochange = 1; 
key = keypad.getKey(); 
squeaker(4, 1000, 50); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "ЗМІНА ДОЗВОЛЕНА"); 
}; 
//При зміні пароля - якщо введено повну кількість символів 
пароля, і він 
//помилковий, формується звуковий сигнал: 
if (wrong==0 && presses==4 && change==1) { 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=wrong+1; 
Serial.println("Wrong_Pass"); 
squeaker(4, 500, 50); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "НЕВІРНИЙ ПАРОЛЬ"); 
}; 
//При зміні пароля - якщо двічі помилковий код, формуємо 
звукові 
//сигнали 
if (wrong==1 && presses==4 && change==1) { 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=wrong+1; 
Serial.println("Attention!_2xWrong_Pass for change pas"); 
squeaker(4, 500, 50); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "НЕВІРНИЙ ПАРОЛЬ"); 
lcd.setCursor(3,1); 
lcd.print(L"ДРУГИЙ РАЗ"); 
}; 
//При зміні пароля - якщо тричі помилковий код, виходимо з 
режиму 
//зміни пароля: 
if (wrong==2 && presses==4 && change==1){ 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=0; 
change = 0; 
8 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
Serial.println("Attention!_3xWrong_Pass for change pas - 
cancel change pass"); 
squeaker(1, 500, 1000); 
denied(); 
}; 
/ / Якщо введено повну кількість символів пароля, але він 
помилковий: 
if (presses==4 && change==0){ 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=wrong+1; 
Serial.println("Wrong_Pass"); 
squeaker(1, 500, 300); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "НЕВІРНИЙ ПАРОЛЬ"); 
delay(1000); 
wait(); 
}; 
//Якщо двічі помилковий пароль: 
if (wrong==2 && presses==0 && change==0) { 
Serial.println("Attention!_2xWrong_Pass"); 
squeaker(1, 500, 500); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "НЕВІРНИЙ ПАРОЛЬ"); 
lcd.setCursor(3,1); 
lcd.print(L"ДРУГИЙ РАЗ"); 
delay(1000); 
wait(); 
}; 
//Якщо три рази помилковий пароль: 
if (wrong==3 && presses==0 && change==0) { 
summ=""; 
presses = 0; 
wrong=0; 
Serial.println("Attention!_3xWrong_Pass"); 
squeaker(1, 500, 1000); 
denied(); 
}; 
break; 
//Друга частина блоку зміни пароля, початок блоку зміни пароля 
та її 
//Записи в енергонезалежну пам’ять: 
case 1: 
if (key==‘#’) //якщо введено символ # скидаємо код 
{ 
shetch = 1; 
summ=""; 
Serial.println("# is not an option, reset"); 
squeaker(1, 500, 100); 
9 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
} 
else if (key==‘*’) //якщо введено символ * скидаємо код 
{ 
shetch = 1; 
summ=""; 
Serial.println("* is not an option, reset"); 
squeaker(1, 500, 100); 
} 
else if (shetch==1 && (key)) //Змінюємо перший символ пароля 
{ 
Serial.print("NewPass_symbol_one"); Serial.println(key); 
squeaker(1, 2000, 100); 
shetch = 2; //збільшуємо на одиницю рахунок кількості символів 
нового пароля 
EEPROM.write(1, key); 
Serial.println(char(EEPROM.read(1))); //Промовляємо перший 
знак пароля в 
Порт 
} 
else if (shetch==2 && (key)) // Змінюємо другий символ пароля 
{ 
Serial.print("NewPass_symbol_two"); Serial.println(key); 
EEPROM.write(2, key); 
squeaker(1, 2000, 100); 
shetch = 3; //збільшуємо на одиницю рахунок кількості символів 
нового пароля 
Serial.println(char(EEPROM.read(2))); //Промовляємо другий 
знак пароля в 
порт 
} 
else if (shetch==3 && (key)) // Змінюємо третій символ пароля 
{ 
Serial.print("NewPass_symbol_three"); Serial.println(key); 
EEPROM.write(3, key); 
squeaker(1, 2000, 100); 
shetch = 4; //збільшуємо на одиницю рахунок кількості символів 
нового пароля 
Serial.println(char(EEPROM.read(3))); //Промовляємо третій 
знак пароля в 
порт 
} 
else if (shetch==4 && (key)) // Змінюємо 4-ий символ пароля 
{ 
Serial.print("NewPass_symbol_four"); Serial.println(key); 
EEPROM.write(4, key); 
squeaker(1, 2000, 100); 
Serial.println(char(EEPROM.read(4))); // промовляємо четвертий 
знак 
пароля в порт 
String passnew = ""; // вводимо змінну, що містить новий 
введений 
10 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
пароль 
passnew = passnew+char(EEPROM.read(1)); 
passnew = passnew+char(EEPROM.read(2)); 
passnew = passnew+char(EEPROM.read(3)); 
passnew = passnew+char(EEPROM.read(4)); 
passRead(); 
if (passnew==pass) // якщо новий пароль дорівнює старому 
{ 
shetch = 1; // Запитуємо інший новий пароль 
summ=""; 
Serial.println("NewPass equal old pass, Reset"); 
squeaker(5, 600, 100); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(L"СТАРИЙ ПАРОЛЬ"); 
} 
else if (passnew=="0000") // якщо новий пароль дорівнює 
комбінації для зміни 
пароля 
{ 
shetch = 1; // Запитуємо інший новий пароль 
summ=""; 
Serial.println("NewPass equal 0000, Reset"); 
squeaker(5, 600, 100); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(L"СТАРИЙ ПАРОЛЬ"); 
} 
else { 
//Привласнюємо паролю значення з енергонезалежної пам’яті: 
pass = ""; 
pass = pass + char (EEPROM.read (1)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (2)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (3)); 
pass = pass + char (EEPROM.read (4)); 
//Виведення в порт пароля для налагодження: 
Serial.println("Pass read test: "); 
Serial.println(char(EEPROM.read(1))); //Промовляємо перший 
знак пароля в 
порт 
Serial.println(char(EEPROM.read(2))); //Промовляємо другий 
знак пароля в 
порт 
Serial.println(char(EEPROM.read(3))); // промовляємо третій 
знак пароля в 
порт 
Serial.println(char(EEPROM.read(4))); //Промовляємо четвертий 
знак пароля 
у порт 
Serial.print("Pass"); Serial.println(pass); //Промовляємо 
пароль до порту 
11 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
//Виходимо з циклу "case 1": 
dochange = 0; 
change = 0; 
presses = 0; 
shetch = 1; 
summ=""; 
squeaker(5, 900, 100); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(2,0); 
lcd.print(L "НОВИЙ ПАРОЛЬ"); 
digitalWrite(GREEN_LED, HIGH); 
digitalWrite(RED_LED, LOW); 
delay(3000); 
digitalWrite(GREEN_LED, LOW); 
digitalWrite(RED_LED, HIGH); 
wait(); 
break; 
} 
}; 
//кінець блоку для зміни пароля та його запису в незалежну 
пам’ять 
} 
} 
//Очищення пам’яті: 
key_reset.update(); 
if(key_reset.read() == HIGH) { 
if(resetTimer == 0) resetTimer = millis(); 
else { 
if((millis()-resetTimer)/1000 > 5) { 
Serial.println(F("Launched memory cleaning")); 
squeaker(4, 1600, 300, 200); 
wdt_disable(); 
for(int i=5; i<=EEPROM.length(); i++) { 
EEPROM.write(i, 0); 
if(!(i%50)) Serial.println(F("#")); else Serial.print(F("#")); 
} 
Serial.println(F("\r\nMemory cleaning is completed\r\n")); 
delay(1000); 
resetFunc(); 
} 
} 
} 
else if(resetTimer != 0) resetTimer = 0; 
//Автоматичне закриття дверей через 5 секунд: 
if(openTimer != 0) { 
if(millis()/1000 - openTimer > 5) { 
openTimer = 0; 
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); 
digitalWrite(GREEN_LED, LOW); 
digitalWrite(RED_LED, HIGH); 
wait(); 
12 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
Serial.println("* closed lock\r\n"); 
} 
} 
//Якщо ключ відсутня чи читається, не виконуємо подальший код: 
if(!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { 
//Очищення таймера входу в режим програмування, якщо 
//зчитувач вільний: 
if(modeTimer != 0) { 
if(++modeClean > 5) modeTimer = modeClean = 0; 
} 
return; 
} 
if(!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return; 
//Зупиняємо режим очищення: 
modeClean = 0; 
//Створення майстер-ключа: 
if(keys_count == 0) { 
for(byte i=0; i<4; i++) EEPROM.write(i+5, 
mfrc522.uid.uidByte[i]); 
EEPROM.write(0, keys_count = 1); 
uidPrint(F("master key is created")); 
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); 
keysRead(); 
squeaker(8, 1200, 100, 100); 
delay(2000); 
return; 
} 
//Перевірка ключа на відповідність: 
bool access = false; 
bool master = false; 
for(byte i=0; i<keys_count; i++) { 
for(byte b=0; b<4; b++) { 
if(keyss[i][b] != mfrc522.uid.uidByte[b]) break; 
if(b == 3) { 
access = true; 
if(i == 0) master = true; 
// Зупиняємо перевірку 
i = keys_count; 
} 
} 
} 
//Контроль доступу: 
if(access and !mode and !master) { 
// Доступ дозволений 
openTimer = millis()/1000; 
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
squeaker(2, 3500, 200, 200); 
allow(); 
} 
else if(!access and !mode and !master) { 
// Доступ заборонено 
13 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
squeaker(1, 500, 1000); 
denied(); 
} 
//Режим програмування - запис ключа: 
if(access and mode and !master) { 
// Спроба запису існуючого ключа 
uidPrint(F("error: key already exists in eeprom")); 
squeaker(2, 500, 300); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(1,0); 
lcd.print(L "КАРТА ВІДОМА"); 
delay (2000); 
wait(); 
} 
else if(!access and mode and !master) { 
// Записуємо новий ключ 
// Максимум 255 ключів (з урахуванням першого байта) 
if(keys_count < 255) { 
for(byte i=0; i<4; i++) EEPROM.write(5 + keys_count*4 + i, 
mfrc522.uid.uidByte[i]); 
EEPROM.write(0, ++keys_count); 
uidPrint(F("add key in eeprom")); 
keysRead(); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(4,0); 
lcd.print(L"ДОДАТОК"); 
lcd.setCursor(2,0); 
lcd.print(L "НОВУ КАРТУ"); 
squeaker(2, 2200, 200, 200); 
} 
else // немає пам’яті для запису 
{ 
uidPrint(F("error: not enough memory for recording key!")); 
squeaker(2, 500, 300); 
} 
delay (2000); 
wait(); 
} 
//Робота з майстер-ключом: 
else if(access and master) { 
// Майстер ключ у звичайному режимі 
if(modeTimer == 0) { 
modeTimer = millis()/1000; 
if(!mode) { 
openTimer = millis()/1000; 
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
// Сигнал про наявність майстер ключа у звичайному режимі 
uidPrint(F("MASTER KEY")); 
squeaker(2, 3200, 200, 200); 
allow(); 
} 
14 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
} 
else 
{ 
if(millis()/1000 - modeTimer > modeProgTime and modeTimer != 
0) 
{ 
modeTimer = 0; 
if((mode = !mode) == true) 
{ 
//Вхід у режим програмування: 
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
uidPrint(F("MASTER PROGRAMMING MODE ON")); 
squeaker(4, 1200, 200, 200); 
} 
else { 
// Вихід із режиму програмування 
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); 
uidPrint(F("MASTER PROGRAMMING MODE OFF")); 
squeaker(4, 2200, 200, 200); 
} 
} 
delay(5000); 
wait(); 
} 
// Майстер ключ утримується у зчитувача на 5 секунд 
} 
} 
//Функція, що спрацьовує при правильному паролі/ключі: 
void allow() 
{ 
Serial.println("Access accept!"); //доступ отримано 
digitalWrite(GREEN_LED, HIGH); 
digitalWrite(RED_LED, LOW); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "ДОСТУП ДОЗВОлений"); 
summ=""; 
presses = 0; 
delay(5000); 
digitalWrite(GREEN_LED, LOW); 
digitalWrite(RED_LED, HIGH); 
wait(); 
} 
//Функція, що спрацьовує при неправильному паролі/ключі: 
void denied() 
{ 
Serial.println("Access denied!"); //доступ заборонено 
digitalWrite(RED_LED, HIGH); 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print(L "ДОСТУП ЗАБОРОНЕНО"); 
15 
UA.ЧДТУ.23508-01 12 01-1 
summ=""; 
presses = 0; 
delay(5000); 
wait(); 
} 
//Функція режиму очікування: 
void wait() 
{ 
lcd.clear(); 
lcd.setCursor(4,0); 
lcd.print(L "Очікування"); 
lcd.setCursor(4,1); 
lcd.print(L "ДІЇ"); 
} 
 
16