Contrôle d’ouverture de porte avec Arduino et clavier matriciel

Arduino UNO 24-04-25

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Plan du tutoriel

1- Les portes sécurisées à ouverture par code

2- Ouverture de la porte par la carte Arduino et le clavier matriciel 4x3

3- Matériel nécessaire

4- Branchement des composants du système

5- Programme Arduino du système

Les portes sécurisées à ouverture par code

Une porte sécurisée à ouverture par code est un système de verrouillage qui nécessite la saisie d’un code numérique préalablement défini pour autoriser l’ouverture d’une porte. Elle remplace ou complète les méthodes d'accès traditionnelles comme les clés mécaniques.

Principe de base :

1- L’utilisateur saisit un code via un clavier (physique ou tactile).

2- Le système compare le code entré à un code enregistré.

3- Si le code est correct, le système déverrouille la porte pendant un court laps de temps.

4- Si le code est incorrect, l’accès est refusé (parfois après un nombre d’essais, un système d’alerte peut se déclencher).

Composants principaux

- Clavier numérique (Keypad) : périphérique d’entrée pour saisir le code.

- Microcontrôleur ou système de contrôle : cœur du système, qui traite le code saisi (ex : Arduino, ESP32, Raspberry Pi).

- Mécanisme d’ouverture :

Serrure électronique (à solénoïde ou électroaimant)

Gâche électrique

- Servomoteur pour libérer ou bloquer un verrou

- Source d’alimentation : alimentation directe ou batterie.

- Éléments additionnels (facultatifs) :

Écran d’affichage (LCD, OLED) pour messages d’état

Buzzer pour retour sonore

LEDs pour indiquer l’état (rouge = verrouillé, vert = ouvert)

Capteurs ou systèmes de sécurité (alarme, détection d’effraction)

Avantages

Sécurité renforcée sans nécessité de clé physique.

Installation simple (surtout avec des systèmes modernes sans fil).

Code modifiable à volonté, évitant les pertes de clé.

Contrôle d’accès intelligent – on peut l’intégrer à des systèmes domotiques ou à des bases de données d’accès.

Alimentation sur batterie possible (utile en cas de coupure de courant).

Ouverture de la porte par la carte Arduino et le clavier matriciel 4x3

Créer un système électronique de porte sécurisée qui ne s’ouvre que lorsque l’utilisateur saisit le bon code sur un clavier matriciel. Le système affiche des messages sur un écran LCD I2C et commande un servomoteur pour verrouiller ou déverrouiller une porte.

Fonctionnement du système

1. Initialisation

L’Arduino initialise l’écran LCD et le clavier.

Le servomoteur est mis en position verrouillée (par exemple, angle 0°).

2. Saisie du code

L’utilisateur tape un code via le clavier matriciel (par exemple "1234").

Chaque touche est affichée en temps réel sur l’écran LCD.

3. Vérification

Lorsque la longueur du code atteint le nombre requis (ex : 4 chiffres), le code est comparé au mot de passe enregistré.

Résultat:

a) Si le code est correct :

Le servomoteur tourne (ex : 20°) pour déverrouiller la porte.

Le LCD affiche un message du type “Accès autorisé”.

Si l'utilisateur appuie sur le bouton 0, la porte se referme.

b) Si le code est incorrect :

Le servomoteur reste verrouillé.

Le LCD affiche “Code incorrect”.

Avantages pédagogiques

Permet d’apprendre à utiliser :

Les entrées matricielles (clavier)

Les afficheurs I2C

Les servomoteurs PWM

Introduit aux bases de la sécurité électronique

Idéal pour des projets scolaires, TPE ou démonstrateurs

Matériel nécessaire

1. Carte Arduino UNO

Arduino Uno

Rôle : Cerveau du système.

Fonction :

Lit les entrées du clavier matriciel.

Compare le code saisi avec le mot de passe stocké.

Commande le servomoteur pour ouvrir/fermer la porte.

Affiche les informations et messages sur l'écran LCD.

2. Clavier Matriciel 4x3

Description :

4 rangées et 3 colonnes de boutons (généralement 0-9, *, #).

Connecté directement aux broches numériques de l'Arduino.

Rôle :

Permet à l'utilisateur d'entrer un code PIN pour déverrouiller la porte.

Afficheur LCD avec module I2C

Pinouts of 1602 LCD display with I2C

Description :

Écran capable d'afficher 2 lignes de 16 caractères.

Le module I2C simplifie la connexion (2 fils : SDA & SCL).

Rôle :

Affiche des instructions ("Entrez le code", "Accès autorisé", "Erreur").

Peut aussi afficher un compte à rebours ou des messages de verrouillage.

Servomoteur (SG90 ou similaire)

Description :

Petit moteur à rotation contrôlée (0° à 180°).

Rôle :

Déplace mécaniquement une serrure ou un loquet pour ouvrir/fermer la porte.

Le servomoteur reçoit une consigne d'angle depuis l'Arduino pour se positionner.

Fils de connexion:

Fils de connexion

Reliés entre le clavier, l'écran LCD, le servomoteur et l'Arduino.

Breadboard :

Breadboard

Peut être utilisée pour faciliter les connexions sans soudure.

Branchement des composants du système

Connexion de l'afficheur LCD I2C à l'Arduino

LCD I2C Display Pin	Arduino Pin
GND	GND
VCC	5V
SDA	A4
SCL	A5

Connexion du servomoteur à l'Arduino

Servomoteur	Arduino UNO
Fil marron (-)	GND
Fil rouge (+)	5V
Fil jaune	Broche numérique N°2

Connexion du clavier matriciel à l'Arduino

Clavier matriciel 4x3	Arduino
Broche 1 ( à droite)	Broche 3
Broche 2	Broche 4
Broche 3	Broche 5
Broche 4	Broche 6
Broche 5	Broche 7
Broche 6	Broche 8
Broche 7	Broche 9

Programme Arduino du système

Voici un programme complet Arduino pour ouvrir une porte à l’aide d’une carte Arduino, d’un servomoteur, d'un clavier matriciel 4x3, et d’un afficheur LCD I2C.

Ce code utilise ces bibliothèques LiquidCrystal_I2C et IRremote. Assure-toi de les installer dans l'IDE Arduino en suivant ces étapes :

Allez dans Sketch > Inclure une bibliothèque > Gérer les bibliothèques et recherchez LiquidCrystal_I2C et Keypad.

// === Inclusion des bibliothèques nécessaires ===
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include<Servo.h> //include the servo library
#include <Keypad.h>

// === Configuration du clavier 4x3 ===
const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 3; //three columns

char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3'},
  {'4','5','6'},
  {'7','8','9'},
  {'*','0','#'}
};
// Définir les broches du clavier
byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6}; //connect to the row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {5, 4, 3}; //connect to the column pinouts of the keypad

// Initialisation du clavier
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );

// === Variables du système ===
String code="";
String etoiles="";
int position_servo = 85; 

// === Configuration du LCD I2C ===
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 40, 4);

// === Configuration du servomoteur ===
Servo servo;  //create a servo object


void  setup() {
  
  // Initialisation du servomoteur
  servo.attach(2);  //pin  used by the servo  
  servo.write(85); //Position initiale du servo pour fermer la porte
  
  // Initialisation du LCD
  lcd.init();
  lcd.backlight();

  // Afficher le message de démarrage
  // dans l'ecran LCD I2C
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(1, 0);
  lcd.print("Saisir code");
  lcd.setCursor(1, 1);
  lcd.print("pour ouvrir porte");
  
}
void loop() {
  // Lire une touche du clavier
char key = keypad.getKey();
if((key)) // On appuie sur une touche du clavier matriciel
{
if (key!='#') {
lcd.setCursor(1, 2);  
etoiles=etoiles+"*";
lcd.print(etoiles);  // Afficher des etoiles saisies sur l'afficheur LCD
code+=key;
delay(100);
} else if (key=='#') {
 
           if (code=="1234") { // Si le code saisi est valide
      if (position_servo==85) { // Si la porte est fermee
            lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 1);
            lcd.print("La porte s'ouvre");
            for (int i=85; i>20 ; i--) {
              servo.write(i); // Tourner le servomoteur pour ouvrir la porte
              delay(100);
            }
            lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 1);          
            lcd.print("Door open");
            delay(5000);
            lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 0);          
            lcd.print("Presser le bouton 0");
            lcd.setCursor(1, 1);          
            lcd.print("pour fermer porte");
            
        position_servo=20;
        }
          
            }
        else if (code=="0") { // Si on appuie la touche 0 du clavier   
            if (position_servo==20) { // si la porte est ouverte
              lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 1);
            lcd.print("La porte se ferme");
            for (int i=20; i<85 ; i++) {
              servo.write(i); // Tourner le servomoteur pour fermer la porte
              delay(100);
            }
        lcd.clear();  
        lcd.setCursor(1, 1);
             
        lcd.print("Porte fermee");
        delay(5000);
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(1, 0);
        lcd.print("Saisir code code");
        lcd.setCursor(1, 1);
        lcd.print("pour ouvrir porte");    
        position_servo=85;
        }    
  }
  else { // Si le code saisi par l'utilisateur est incorrect
            lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 1);
            lcd.print("Code invalide");
            delay(5000);
            lcd.clear();
  lcd.setCursor(1, 0);
  lcd.print("Saisir code");
  lcd.setCursor(1, 1);
  lcd.print("pour ouvrir porte");
  }

 code="";
 etoiles="";
}
  } 
}

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// === Inclusion des bibliothèques nécessaires ===

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include<Servo.h> //include the servo library

#include <Keypad.h>

// === Configuration du clavier 4x3 ===

const byte ROWS = 4; //four rows

const byte COLS = 3; //three columns

char keys[ROWS][COLS] = {

{'1','2','3'},

{'4','5','6'},

{'7','8','9'},

{'*','0','#'}

};

// Définir les broches du clavier

byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6}; //connect to the row pinouts of the keypad

byte colPins[COLS] = {5, 4, 3}; //connect to the column pinouts of the keypad

// Initialisation du clavier

Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );

// === Variables du système ===

String code="";

String etoiles="";

int position_servo = 85;

// === Configuration du LCD I2C ===

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 40, 4);

// === Configuration du servomoteur ===

Servo servo; //create a servo object

void setup() {

// Initialisation du servomoteur

servo.attach(2); //pin used by the servo

servo.write(85); //Position initiale du servo pour fermer la porte

// Initialisation du LCD

lcd.init();

lcd.backlight();

// Afficher le message de démarrage

// dans l'ecran LCD I2C

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 0);

lcd.print("Saisir code");

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("pour ouvrir porte");

}

void loop() {

// Lire une touche du clavier

char key = keypad.getKey();

if((key)) // On appuie sur une touche du clavier matriciel

{

if (key!='#') {

lcd.setCursor(1, 2);

etoiles=etoiles+"*";

lcd.print(etoiles); // Afficher des etoiles saisies sur l'afficheur LCD

code+=key;

delay(100);

} else if (key=='#') {

if (code=="1234") { // Si le code saisi est valide

if (position_servo==85) { // Si la porte est fermee

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("La porte s'ouvre");

for (int i=85; i>20 ; i--) {

servo.write(i); // Tourner le servomoteur pour ouvrir la porte

delay(100);

}

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("Door open");

delay(5000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 0);

lcd.print("Presser le bouton 0");

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("pour fermer porte");

position_servo=20;

}

else if (code=="0") { // Si on appuie la touche 0 du clavier

if (position_servo==20) { // si la porte est ouverte

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("La porte se ferme");

for (int i=20; i<85 ; i++) {

servo.write(i); // Tourner le servomoteur pour fermer la porte

delay(100);

}

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("Porte fermee");

delay(5000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 0);

lcd.print("Saisir code code");

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("pour ouvrir porte");

position_servo=85;

}

else { // Si le code saisi par l'utilisateur est incorrect

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("Code invalide");

delay(5000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 0);

lcd.print("Saisir code");

lcd.setCursor(1, 1);

lcd.print("pour ouvrir porte");

}

code="";

etoiles="";

}

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3- Matériel nécessaire

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