Projeto de sistema de segurança e alarme Arduino

Neste projeto vamos aprender como fazer um Arduino Security and Alarm System. Você pode assistir ao vídeo a seguir ou ler o tutorial escrito abaixo.

Visão geral

O alarme é ativado em 10 segundos após pressionar o botão A. Para detectar objetos ele usa um sensor ultrassônico, e assim que o alarme detecta algo uma campainha começa a emitir um som. Para parar o alarme, precisamos inserir uma senha de 4 dígitos. A senha predefinida é 1234, mas também temos a possibilidade de alterá-la.

Ao pressionar o botão B entramos no menu de alteração de senha onde primeiro precisamos digitar a senha atual para continuar e depois digitar a nova senha de 4 dígitos. Assim que a senha for alterada, na próxima vez que ativarmos o alarme, só poderemos interromper o alarme digitando a nova senha. Se digitarmos uma senha errada, receberemos uma mensagem de que precisamos tentar novamente.

Componentes obrigatórios

Agora vamos ver os componentes necessários para este projeto. Obviamente, precisamos de uma placa Arduino, um sensor ultrassônico, um display LCD, uma campainha e um teclado 4×4.

Você pode obter os componentes necessários para este projeto Arduino nos links abaixo:

Teclado ………………………………………..
LCD 16×2 …………………………………….
Sensor ultrassônico ………………………
Sinalizador ………………………………………
Placa Arduino ……………………………..
Breadboard e jump wires ………

Esquema do circuito do sistema de alarme do Arduino

Aqui está o esquema do circuito.

Portanto, para a campainha, precisamos apenas de um único pino, mas com suporte a PWM. O teclado 4×4 possui 8 pinos, sendo 4 para as linhas e 4 para as colunas do teclado. Cada botão é na verdade um interruptor de botão de pressão que faz um curto entre uma linha e uma coluna quando pressionado.

Assim, por exemplo, se definirmos a linha 1 linha baixa e todas as linhas da coluna altas, quando pressionarmos, por exemplo, o botão 3, devido ao curto entre as duas linhas, a linha da coluna 3 cairá para baixo, então neste caso podemos registrar que o botão 3 foi pressionado.

Quanto aos outros dois componentes deste projeto, o sensor ultrassônico e a tela LCD, você pode conferir meus tutoriais detalhados anteriores sobre como conectá-los e usá-los.

Código-fonte do sistema de alarme Arduino

Em seguida, vamos ver o código do Arduino. Como o código é um pouco mais longo, para melhor entendimento, postarei o código fonte do programa em seções com descrição de cada seção. E no final deste artigo postarei o código-fonte completo.

Portanto, precisamos incluir a biblioteca LiquidCrystal padrão para o LCD e a biblioteca do teclado que precisa ser instalada adicionalmente. Em seguida, precisamos definir o buzzer e os pinos do sensor ultrassônico, definir algumas variáveis necessárias para o programa, definir as teclas do teclado, bem como criar os dois objetos para o teclado e o LCD.

#include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library 
#include <Keypad.h>

#define buzzer 8
#define trigPin 9
#define echoPin 10

long duration;
int distance, initialDistance, currentDistance, i;
int screenOffMsg =0;
String password="1234";
String tempPassword;
boolean activated = false; // State of the alarm
boolean isActivated;
boolean activateAlarm = false;
boolean alarmActivated = false;
boolean enteredPassword; // State of the entered password to stop the alarm
boolean passChangeMode = false;
boolean passChanged = false;

const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keypressed;
//define the cymbols on the buttons of the keypads
char keyMap[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {14, 15, 16, 17}; //Row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {18, 19, 20, 21}; //Column pinouts of the keypad

Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(keyMap), rowPins, colPins, ROWS, COLS); 
LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7); // Creates an LC object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

void setup() { 
  lcd.begin(16,2); 
  pinMode(buzzer, OUTPUT); // Set buzzer as an output
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
  pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}Code language: Arduino (arduino)

Na seção de configuração, precisamos apenas inicializar o LCD e definir os modos de pinos para a campainha e o sensor ultrassônico.

Na seção de loop, primeiro verificamos se o alarme está ativado ou não. Assim, caso o alarme não seja ativado, no LCD teremos a tela inicial do programa que oferece duas opções, A para ativar o alarme e B para alterar a senha. Em seguida, usando a função myKeypad.getKey(), lemos qual botão do teclado foi pressionado e, se for o botão A, a campainha produzirá um som de 200 milissegundos e a variável activateAlarm se tornará verdadeira.

if (!alarmActivated) {
    if (screenOffMsg == 0 ){
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("A - Activate");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("B - Change Pass");
      screenOffMsg = 1;
    }
    keypressed = myKeypad.getKey();
     if (keypressed =='A'){        //If A is pressed, activate the alarm
      tone(buzzer, 1000, 200);
      activateAlarm = true;            
    }Code language: Arduino (arduino)

Nesse caso, no LCD, imprimiremos a mensagem “Alarm will be activate in”, e usando um loop while faremos uma contagem regressiva de 9 segundos antes que o alarme seja ativado. Em seguida, aparecerá a mensagem “Alarme Ativado” e mediremos a distância inicial do nosso dispositivo de alarme aos objetos opostos a ele.

if (activateAlarm) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm will be");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("activated in");
   
    int countdown = 9; // 9 seconds count down before activating the alarm
    while (countdown != 0) {
      lcd.setCursor(13,1);
      lcd.print(countdown);
      countdown--;
      tone(buzzer, 700, 100);
      delay(1000);
    }
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm Activated!");
    initialDistance = getDistance();
    activateAlarm = false;
    alarmActivated = true;
  }Code language: Arduino (arduino)

Então, o próximo passo é que o sensor ultrassônico verifique constantemente se a distância medida atualmente é menor que a distância inicial, corrigida por um valor de 10 cms, e se for verdade significa que um objeto apareceu na frente do sensor e o alarme será ativado. A função tune() ativará a campainha e a função personalizada enterPassword() será chamada.

if (alarmActivated == true){
      currentDistance = getDistance() + 10;
      if ( currentDistance < initialDistance) {
        tone(buzzer, 1000); // Send 1KHz sound signal 
        lcd.clear();
        enterPassword();
      }
    }Code language: Arduino (arduino)

Esta função personalizada imprimirá uma mensagem informando que o alarme está ativado e que precisamos inserir uma senha para interromper o alarme. Portanto, usando o próximo loop while, estamos constantemente verificando se pressionamos um botão no teclado e cada botão pressionado é adicionado à variável tempPassword. Se inserirmos mais de 4 dígitos ou pressionarmos o botão sustenido, os dígitos inseridos anteriormente serão apagados para que possamos digitá-los novamente desde o início.

void enterPassword() {
  int k=5;
  tempPassword = "";
  activated = true;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print(" *** ALARM *** ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Pass>");
      while(activated) {
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
          tempPassword += keypressed;
          lcd.setCursor(k,1);
          lcd.print("*");
          k++;
        }
      }
      if (k > 9 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        k=5;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print(" *** ALARM *** ");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("Pass>");
      }
      if ( keypressed == '*') {
        if ( tempPassword == password ) {
          activated = false;
          alarmActivated = false;
          noTone(buzzer);
          screenOffMsg = 0; 
        }
        else if (tempPassword != password) {
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Wrong! Try Again");
          delay(2000);
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print(" *** ALARM *** ");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Pass>");
        }
      }    
    }
}Code language: Arduino (arduino)

Por outro lado, se pressionarmos o botão de asterisco, verificaremos se a senha inserida no momento é a mesma que a senha definida originalmente. Se isso for verdade, o alarme será desativado, a campainha deixará de produzir som e retornaremos à tela inicial. Mas se digitamos a senha estava errada a mensagem “Wrong! Tente novamente!" aparecerá e teremos que tentar inserir a senha correta novamente.

Para alterar a senha, usamos um método semelhante. Aqui, primeiro, precisamos inserir a senha atual para poder definir uma nova senha.

else if (keypressed =='B') {
      lcd.clear();
      int i=1;
      tone(buzzer, 2000, 100);
      tempPassword = "";
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Current Password");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(">");
      passChangeMode = true;
      passChanged = true;   
      while(passChanged) {      
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
         tempPassword += keypressed;
         lcd.setCursor(i,1);
         lcd.print("*");
         i++;
         tone(buzzer, 2000, 100);
        }
      }
      if (i > 5 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        i=1;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Current Password");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print(">"); 
      }
      if ( keypressed == '*') {
        i=1;
        tone(buzzer, 2000, 100);
        if (password == tempPassword) {
          tempPassword="";
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Set New Password");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print(">");
          while(passChangeMode) {
            keypressed = myKeypad.getKey();
            if (keypressed != NO_KEY){
              if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
                  keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
                  keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
                tempPassword += keypressed;
                lcd.setCursor(i,1);
                lcd.print("*");
                i++;
                tone(buzzer, 2000, 100);
              }
            }
            if (i > 5 || keypressed == '#') {
              tempPassword = "";
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              lcd.clear();
              lcd.setCursor(0,0);
              lcd.print("Set New Password");
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print(">");
            }
            if ( keypressed == '*') {
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              password = tempPassword;
              passChangeMode = false;
              passChanged = false;
              screenOffMsg = 0;
            }            
          }
        }
      }
    }
   }Code language: Arduino (arduino)

Aqui está o código fonte completo do Arduino Alarm System:

/*
* Arduino Security and Alarm System
*
* by Dejan Nedelkovski,
* www.HowToMechatronics.com
*
*/

#include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library 
#include <Keypad.h>

#define buzzer 8
#define trigPin 9
#define echoPin 10

long duration;
int distance, initialDistance, currentDistance, i;
int screenOffMsg =0;
String password="1234";
String tempPassword;
boolean activated = false; // State of the alarm
boolean isActivated;
boolean activateAlarm = false;
boolean alarmActivated = false;
boolean enteredPassword; // State of the entered password to stop the alarm
boolean passChangeMode = false;
boolean passChanged = false;

const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keypressed;
//define the cymbols on the buttons of the keypads
char keyMap[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {14, 15, 16, 17}; //Row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {18, 19, 20, 21}; //Column pinouts of the keypad

Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(keyMap), rowPins, colPins, ROWS, COLS); 
LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7); // Creates an LC object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

void setup() { 
  lcd.begin(16,2); 
  pinMode(buzzer, OUTPUT); // Set buzzer as an output
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
  pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}

void loop() {
  if (activateAlarm) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm will be");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("activated in");
   
    int countdown = 9; // 9 seconds count down before activating the alarm
    while (countdown != 0) {
      lcd.setCursor(13,1);
      lcd.print(countdown);
      countdown--;
      tone(buzzer, 700, 100);
      delay(1000);
    }
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Alarm Activated!");
    initialDistance = getDistance();
    activateAlarm = false;
    alarmActivated = true;
  }

  if (alarmActivated == true){
      currentDistance = getDistance() + 10;
      if ( currentDistance < initialDistance) {
        tone(buzzer, 1000); // Send 1KHz sound signal 
        lcd.clear();
        enterPassword();
      }
    }

  if (!alarmActivated) {
    if (screenOffMsg == 0 ){
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("A - Activate");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("B - Change Pass");
      screenOffMsg = 1;
    }
    keypressed = myKeypad.getKey();
     if (keypressed =='A'){        //If A is pressed, activate the alarm
      tone(buzzer, 1000, 200);
      activateAlarm = true;            
    }
    else if (keypressed =='B') {
      lcd.clear();
      int i=1;
      tone(buzzer, 2000, 100);
      tempPassword = "";
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Current Password");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(">");
      passChangeMode = true;
      passChanged = true;   
      while(passChanged) {      
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
         tempPassword += keypressed;
         lcd.setCursor(i,1);
         lcd.print("*");
         i++;
         tone(buzzer, 2000, 100);
        }
      }
      if (i > 5 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        i=1;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Current Password");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print(">"); 
      }
      if ( keypressed == '*') {
        i=1;
        tone(buzzer, 2000, 100);
        if (password == tempPassword) {
          tempPassword="";
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Set New Password");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print(">");
          while(passChangeMode) {
            keypressed = myKeypad.getKey();
            if (keypressed != NO_KEY){
              if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
                  keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
                  keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
                tempPassword += keypressed;
                lcd.setCursor(i,1);
                lcd.print("*");
                i++;
                tone(buzzer, 2000, 100);
              }
            }
            if (i > 5 || keypressed == '#') {
              tempPassword = "";
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              lcd.clear();
              lcd.setCursor(0,0);
              lcd.print("Set New Password");
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print(">");
            }
            if ( keypressed == '*') {
              i=1;
              tone(buzzer, 2000, 100);
              password = tempPassword;
              passChangeMode = false;
              passChanged = false;
              screenOffMsg = 0;
            }            
          }
        }
      }
    }
   }
 }
}

void enterPassword() {
  int k=5;
  tempPassword = "";
  activated = true;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print(" *** ALARM *** ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Pass>");
      while(activated) {
      keypressed = myKeypad.getKey();
      if (keypressed != NO_KEY){
        if (keypressed == '0' || keypressed == '1' || keypressed == '2' || keypressed == '3' ||
            keypressed == '4' || keypressed == '5' || keypressed == '6' || keypressed == '7' ||
            keypressed == '8' || keypressed == '9' ) {
          tempPassword += keypressed;
          lcd.setCursor(k,1);
          lcd.print("*");
          k++;
        }
      }
      if (k > 9 || keypressed == '#') {
        tempPassword = "";
        k=5;
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print(" *** ALARM *** ");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("Pass>");
      }
      if ( keypressed == '*') {
        if ( tempPassword == password ) {
          activated = false;
          alarmActivated = false;
          noTone(buzzer);
          screenOffMsg = 0; 
        }
        else if (tempPassword != password) {
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Wrong! Try Again");
          delay(2000);
          lcd.clear();
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print(" *** ALARM *** ");
          lcd.setCursor(0,1);
          lcd.print("Pass>");
        }
      }    
    }
}
// Custom function for the Ultrasonic sensor
long getDistance(){
  //int i=10;
  
  //while( i<=10 ) {
  // Clears the trigPin
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);

  // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // Calculating the distance
  distance = duration*0.034/2;
  //sumDistance += distance;
  //}
  //int averageDistance= sumDistance/10;
  return distance;

}
Code language: Arduino (arduino)

Toque final

Para finalizar o projeto usei uma caixa elétrica de plástico na qual montei todos os componentes e entrei em contato.

Isso é tudo, espero que você tenha gostado deste projeto e sinta-se à vontade para fazer qualquer pergunta na seção de comentários abaixo.

DIY Vending Machine – Projeto Mecatrônico baseado em Arduino Projeto de reprodutor de música e despertador com tela de toque do Arduino