Sécuriser l’ouverture d’une porte avec ESP32 et clavier matriciel

ESP32 06-05-25

410 0

Plan du tutoriel

1- Les portes sécurisées à ouverture par code

2- Ouverture de la porte par la carte ESP32 et le clavier matriciel 4x3

3- Matériel nécessaire

4- Branchement des composants du système

5- Programme Micropython du système

Les portes sécurisées à ouverture par code

Les portes sécurisées à ouverture par code sont des dispositifs de contrôle d’accès qui utilisent un code numérique ou alphanumérique pour autoriser ou refuser l’ouverture d’une porte. Contrairement aux serrures mécaniques classiques, ces systèmes ne nécessitent ni clé physique ni badge, mais reposent sur l’entrée correcte d’un mot de passe via un clavier ou une interface numérique.

Objectif principal

Garantir la sécurité d’un espace (logement, bureau, laboratoire, coffre, etc.) en limitant l’accès uniquement aux personnes connaissant le code confidentiel.

Fonctionnement général

1- Entrée du code via un clavier ou écran tactile.

2- Vérification du code par un système électronique ou logiciel.

3- Si le code est correct : déverrouillage de la porte (électriquement ou mécaniquement).

4- Si le code est incorrect : la porte reste verrouillée, et des mesures peuvent être déclenchées (alarme, temporisation, verrouillage définitif).

Éléments typiques

- Clavier ou pavé numérique : interface de saisie.

- Unité de traitement : microcontrôleur, circuit électronique, ou logiciel embarqué.

- Système de verrouillage : serrure électrique, électroaimant, gâche électrique, etc.

- Source d’énergie : batterie, alimentation secteur, ou panneau solaire.

Avantages

Pas besoin de clé physique (pas de perte, pas de duplication).

Accès rapide et simple.

Code modifiable facilement.

Adapté à différents environnements (résidences, écoles, entreprises, zones sensibles).

Ouverture de la porte par la carte ESP32 et le clavier matriciel 4x3

Ce projet a pour but de concevoir un système de contrôle d’accès électronique capable de verrouiller ou déverrouiller une porte à l’aide d’un code secret saisi via un clavier matriciel. Le système est géré par une carte ESP32, qui contrôle l'ouverture de la porte à l’aide d’un servomoteur, tout en fournissant un retour visuel à l’utilisateur via un écran LCD I2C.

Principe de fonctionnement

1- Au démarrage, l'écran affiche "Entrer le code".

2- L'utilisateur saisit un code à 4 ou 6 chiffres via le clavier matriciel.

3- Le code saisi est comparé à un code prédéfini enregistré dans l’ESP32.

4- Si le code est correct :

L’écran affiche "Accès autorisé".

Le servomoteur tourne pour déverrouiller la porte.

5- Si le code est incorrect :

L’écran affiche "Code incorrect".

La porte reste verrouillée.

6- Le système revient ensuite à l’état initial après quelques secondes.

Matériel nécessaire

Carte ESP32 :

La carte ESP32 est le microcontrôleur principal, responsable du traitement du code et de la gestion des composants.

Clavier matriciel 4x3 :

Le clavier matriciel est utilisé pour entrer un code d’accès numérique.

Servomoteur :

Le servomoteur simule le verrouillage/déverrouillage de la porte en effectuant une rotation (ex. : 90° pour fermé, 20° pour ouvert).

Afficheur LCD I2C (16x2 ou 20x4) :

Pinouts of 1602 LCD display with I2C

L'afficheur LCD affiche des messages d’état (ex. : "Entrer le code", "Code correct", "Accès refusé", etc.).

Fils de connexion:

Fils de connexion

Les fils de connexion reliés entre le clavier, l'écran LCD, le servomoteur et la carte ESP32.

Breadboard :

Breadboard

Le Breadboard est utilisée pour faciliter les connexions sans soudure.

Branchement des composants du système

Connexion de l'afficheur I2C LCD à la carte ESP32

LCD I2C Pin	ESP32 pin
VCC	5 volt
GND	GND
SDA	GPIO 21
SCL	GPIO 22

Connexion du servomoteur à la carte ESP32

Servomoteur	ESP32
Fil marron (-)	GND
Fil rouge (+)	5V
Fil jaune	GPIO 23

Connexion du clavier matriciel à la carte ESP32

Clavier matriciel 4x3	Carte ESP32
Broche N°1 ( à gauche )	GPIO 19
Broche N°2	GPIO 18
Broche N°3	GPIO 5
Broche N°4	GPIO 17
Broche N°5	GPIO 16
Broche N°6	GPIO 4
Broche N°7	GPIO 2

Programme Micropython du système

Voici le code en Micropython qui implémente le fonctionnement du système :

Bibliothèques requises

DIYables_MicroPython_Keypad → pour gérer le clavier matriciel 4x3

i2c_lcd et lcd_api → pour afficher les informations sur l’écran LCD I2C

Servo → pour commander le servomoteur

# === Inclusion des bibliothèques nécessaires === 
import machine
from machine import Pin, SoftI2C
from time import sleep
from servo import Servo
from lcd_api import LcdApi
from i2c_lcd import I2cLcd
from ir_rx import NEC_16
from DIYables_MicroPython_Keypad import Keypad

# === CONFIGURATION I2C POUR L'ÉCRAN LCD ===
I2C_ADDR = 0x27
totalRows = 4
totalColumns = 20
i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)     #initializing the I2C method for ESP32
lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)

# === Configuration du clavier 4x3 ===
NUM_ROWS = 4
NUM_COLS = 3

# Constants for GPIO pins
ROW_PINS = [19, 18, 5, 17]  # The ESP32 pin GPIO18, GPIO5, GPIO17, GPIO16 connect to the row pins
COLUMN_PINS = [16, 4, 2]  # The ESP32 pin GPIO4, GPIO0, GPIO2 connect to the column pins

# Keymap corresponds to the layout of the keypad 3x4
KEYMAP = ['1', '2', '3',
          '4', '5', '6',
          '7', '8', '9',
          '*', '0', '#']

# Initialize the keypad
keypad = Keypad(KEYMAP, ROW_PINS, COLUMN_PINS, NUM_ROWS, NUM_COLS)
keypad.set_debounce_time(400) # 400ms, addjust it if it detects twice for single press



# === CONFIGURATION DU SERVOMOTEUR ===
motor=Servo(pin=23) # A changer selon la broche utilisée
motor.move(90) # tourne le servo à 90° pour fermer la porte
position_door=90

# === Afficher des messages sur l'afficheur LCD I2C
lcd.clear()                    
lcd.move_to(1,0)
lcd.putstr("Saisir code")
lcd.move_to(1,1)
lcd.putstr("pour ouvrir porte")

#=== Initialiser les variables a utiliser
code=""
etoiles=""

while True:  
  key = keypad.get_key()
  if key : # Si on appuie sur une touche du clavier matriciel
        
   if key!="#":      
        code=code+key
        etoiles=etoiles+"*"                   
        lcd.move_to(1,2)
        lcd.putstr(etoiles) # Afficher des etoiles saisies sur l'afficheur LCD
   else:
       if code=="1234" and position_door==90 : # Si le code saisi est valide
          lcd.clear()                    
          lcd.move_to(1,0)
          lcd.putstr("Code valide")
          lcd.move_to(1,1)
          lcd.putstr("Porte s'ouvre")
      
          for i in range(91,19,-1):
             motor.move(i) # tourne le servo a 20° pour ouvrir la porte 
             sleep(0.1)
          position_door=20
       
          lcd.clear()                    
          lcd.move_to(1,1)
          lcd.putstr("Porte ouverte")
          sleep(5)
          lcd.clear
          lcd.move_to(1,0)
          lcd.putstr("Presser le bouton 0")
          lcd.move_to(1,1)
          lcd.putstr("pour fermer porte")
          code=""
          etoiles=""
          position_door=20
          
       else:
          if code=="0" and position_door==20 : # Si la porte est ouverte et on appuie la touche 0 du clavier         
             lcd.clear()                    
             lcd.move_to(1,1)
             lcd.putstr("Porte se ferme")

             for i in range(20,91):
                motor.move(i) # tourne le servo à 90° pour fermer la porte
                sleep(0.1)
             position_door=90
             lcd.clear()                    
             lcd.move_to(1,1)
             lcd.putstr("Porte fermee")
             sleep(5)   
             lcd.clear()
             lcd.move_to(1,0)
             lcd.putstr("Saisir code")
             lcd.move_to(1,1)
             lcd.putstr("pour ouvrir porte")
             code=""
             etoiles=""
             position_door=90
                       
          else : # Si le code saisi par l'utilisateur est incorrect
                 lcd.clear()                    
                 lcd.move_to(1,0)
                 lcd.putstr("Code invalide")
                 lcd.move_to(1,1)
                 lcd.putstr("acces refuse")
                 sleep(5)   
                 lcd.clear()
                 lcd.move_to(1,0)
                 lcd.putstr("Saisir code")
                 lcd.move_to(1,1)
                 lcd.putstr("pour ouvrir porte")
                 code=""
                 etoiles=""

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# === Inclusion des bibliothèques nécessaires ===

import machine

from machine import Pin, SoftI2C

from time import sleep

from servo import Servo

from lcd_api import LcdApi

from i2c_lcd import I2cLcd

from ir_rx import NEC_16

from DIYables_MicroPython_Keypad import Keypad

# === CONFIGURATION I2C POUR L'ÉCRAN LCD ===

I2C_ADDR = 0x27

totalRows = 4

totalColumns = 20

i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000) #initializing the I2C method for ESP32

lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)

# === Configuration du clavier 4x3 ===

NUM_ROWS = 4

NUM_COLS = 3

# Constants for GPIO pins

ROW_PINS = [19, 18, 5, 17] # The ESP32 pin GPIO18, GPIO5, GPIO17, GPIO16 connect to the row pins

COLUMN_PINS = [16, 4, 2] # The ESP32 pin GPIO4, GPIO0, GPIO2 connect to the column pins

# Keymap corresponds to the layout of the keypad 3x4

KEYMAP = ['1', '2', '3',

'4', '5', '6',

'7', '8', '9',

'*', '0', '#']

# Initialize the keypad

keypad = Keypad(KEYMAP, ROW_PINS, COLUMN_PINS, NUM_ROWS, NUM_COLS)

keypad.set_debounce_time(400) # 400ms, addjust it if it detects twice for single press

# === CONFIGURATION DU SERVOMOTEUR ===

motor=Servo(pin=23) # A changer selon la broche utilisée

motor.move(90) # tourne le servo à 90° pour fermer la porte

position_door=90

# === Afficher des messages sur l'afficheur LCD I2C

lcd.clear()

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Saisir code")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("pour ouvrir porte")

#=== Initialiser les variables a utiliser

code=""

etoiles=""

while True:

key = keypad.get_key()

if key : # Si on appuie sur une touche du clavier matriciel

if key!="#":

code=code+key

etoiles=etoiles+"*"

lcd.move_to(1,2)

lcd.putstr(etoiles) # Afficher des etoiles saisies sur l'afficheur LCD

else:

if code=="1234" and position_door==90 : # Si le code saisi est valide

lcd.clear()

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Code valide")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("Porte s'ouvre")

for i in range(91,19,-1):

motor.move(i) # tourne le servo a 20° pour ouvrir la porte

sleep(0.1)

position_door=20

lcd.clear()

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("Porte ouverte")

sleep(5)

lcd.clear

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Presser le bouton 0")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("pour fermer porte")

code=""

etoiles=""

position_door=20

else:

if code=="0" and position_door==20 : # Si la porte est ouverte et on appuie la touche 0 du clavier

lcd.clear()

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("Porte se ferme")

for i in range(20,91):

motor.move(i) # tourne le servo à 90° pour fermer la porte

sleep(0.1)

position_door=90

lcd.clear()

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("Porte fermee")

sleep(5)

lcd.clear()

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Saisir code")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("pour ouvrir porte")

code=""

etoiles=""

position_door=90

else : # Si le code saisi par l'utilisateur est incorrect

lcd.clear()

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Code invalide")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("acces refuse")

sleep(5)

lcd.clear()

lcd.move_to(1,0)

lcd.putstr("Saisir code")

lcd.move_to(1,1)

lcd.putstr("pour ouvrir porte")

code=""

etoiles=""

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1- Les portes sécurisées à ouverture par code

2- Ouverture de la porte par la carte ESP32 et le clavier matriciel 4x3

3- Matériel nécessaire

4- Branchement des composants du système

5- Programme Micropython du système

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