智能鎖方案設(shè)計(jì)開發(fā)

隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能化已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活中，并且給人們的生活帶來(lái)了很大的便利。在市場(chǎng)上的智能鎖包括感應(yīng)鎖、指紋鎖等，這些智能鎖的功能不是十分完善，而且在人性化方面也需要提高，因?yàn)閷?duì)于一些宿舍或者普通家庭來(lái)說(shuō)還是比較昂貴的，因此不能夠得到大范圍的普及，在很多的家庭中還是使用的普通門鎖，這就給人們的生活帶來(lái)很多不便利的地方，例如人們可能會(huì)出現(xiàn)鑰匙丟失的情況，并且開門的時(shí)候也比較繁瑣一些，利用智能門鎖還能夠起到防盜的作用，充分保障了人們的資金與財(cái)產(chǎn)安全，文章就對(duì)基于單片機(jī)系統(tǒng)的手機(jī)藍(lán)牙智能鎖設(shè)計(jì)策略進(jìn)行分析。

一、基于單片機(jī)系統(tǒng)的手機(jī)藍(lán)牙智能鎖設(shè)計(jì)方案

1.1智能鎖的發(fā)展趨勢(shì)

為了提高系統(tǒng)的安全性，可以從數(shù)量小的機(jī)械鑰匙向數(shù)量多的密碼鎖方面發(fā)展，自20世紀(jì)80年代后，電子鎖的可靠性以及廉價(jià)產(chǎn)品也都出現(xiàn)了，給電子鎖進(jìn)入大眾生活提供了更多的可能，在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，智能鎖將會(huì)發(fā)展的更好，主要包括以下幾點(diǎn)：1）電子密碼安全性不斷提高。2）設(shè)定的密碼能夠根據(jù)自己的情況來(lái)修改。自動(dòng)更改密碼和多重密碼的出現(xiàn)，讓人們的數(shù)據(jù)得到保護(hù)。3）密碼量在提高。鑰匙的密碼可以是數(shù)字、圖像等，這樣電子鎖的密碼資源量也就更高了。

1.2藍(lán)牙智能鎖設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)藍(lán)牙鎖進(jìn)行分析，應(yīng)該首先用到的是硬件單片機(jī)最小系統(tǒng)，藍(lán)牙模塊等，利用手機(jī)可以通過(guò)藍(lán)牙控制智能鎖的開關(guān)，對(duì)安卓系統(tǒng)開發(fā)也要有一定的理解，學(xué)會(huì)基本的計(jì)算機(jī)程序JAVA編程、C語(yǔ)言等，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖的開啟與關(guān)閉，通過(guò)手機(jī)端與藍(lán)牙進(jìn)行配對(duì)，當(dāng)收到動(dòng)作指令之后，將信息傳給單片機(jī)，通過(guò)分析晶體管控制電路來(lái)控制繼電器，實(shí)現(xiàn)開鎖與關(guān)鎖，最好是使用220V家用電源，將鋰電池作為備用的電源來(lái)進(jìn)行使用。對(duì)單片機(jī)芯片的選擇遵循下列原則：1）要盡可能多的使用芯片，外圍的器件要減少。2）單片機(jī)芯片要從技術(shù)的角度出發(fā)，確保系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。同時(shí)也要從生產(chǎn)廠家的方面考慮到其實(shí)用性。3）在本設(shè)計(jì)中都是采用的家庭電源，保證不會(huì)由于掉電而出現(xiàn)藍(lán)牙不能工作的問(wèn)題。為了能夠使用220V電源來(lái)提供電源，可以選擇如下方案：1）使用開關(guān)電源將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V的直流電，卡關(guān)電源的體積小，重量也比較小，但是開關(guān)電源的散熱性比較差，所以不能夠長(zhǎng)時(shí)間的工作。2）可以利用變壓器來(lái)降低電壓，變壓器的電路比較穩(wěn)定，能夠保證正常的供電，但是在失電的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)停止工作，要進(jìn)行供電的時(shí)候應(yīng)該重啟，從而造成了數(shù)據(jù)丟失。

1.3智能鎖系統(tǒng)的整體調(diào)試

在藍(lán)牙智能鎖系統(tǒng)的調(diào)試中，包括硬件電路測(cè)試、系統(tǒng)整體調(diào)試、軟件調(diào)試三個(gè)方面：1）硬件電路調(diào)試。應(yīng)該在硬件電路制作好之后，不能夠通電，先對(duì)各個(gè)獨(dú)立元件進(jìn)行檢查，然后保證電路在連接以及焊接方面沒有問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)短路、虛焊等情況。2）對(duì)藍(lán)牙模塊的調(diào)整。要多檢查電路連線是否正確，要是按照設(shè)計(jì)好的電路圖，一步步地檢查看看有沒有短接的情況出現(xiàn)，焊點(diǎn)是否牢固等。3）對(duì)軟件的調(diào)試包括程序本身的語(yǔ)法以及電路板上的功能調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中要排除出現(xiàn)的錯(cuò)誤，配置相應(yīng)版本的模擬器，然后將手機(jī)連接到電腦上，再開始下面的各項(xiàng)工作，當(dāng)點(diǎn)擊各個(gè)按鈕都沒有問(wèn)題之后，從而證明該設(shè)計(jì)的無(wú)誤。在確保各個(gè)模塊調(diào)試完成之后，才能夠正確運(yùn)行，這時(shí)候最小系統(tǒng)的模塊燈亮起來(lái)確保單片機(jī)的供電正常，藍(lán)牙模塊的指示燈開始閃爍，打開手機(jī)界面手機(jī)能夠自動(dòng)的搜索設(shè)計(jì)地址，如果手機(jī)端有顯示連接成功的標(biāo)志，就說(shuō)明配對(duì)成功。而達(dá)到預(yù)期的目的。

二、智能鎖設(shè)計(jì)開發(fā)示例

基于藍(lán)牙通信的智能鎖系統(tǒng)是基于ARMCortex-M3內(nèi)核嵌入式處理器和藍(lán)牙串口傳輸協(xié)議，利用藍(lán)牙傳輸控制來(lái)實(shí)現(xiàn)一種體積小、功耗低、控制靈活、壽命長(zhǎng)的智能鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了單片機(jī)嵌入式技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)，利用手機(jī)終端來(lái)對(duì)鎖頭的開關(guān)進(jìn)行控制，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，過(guò)程安全。

該設(shè)計(jì)選用STM32單片機(jī)作為系統(tǒng)主控芯由藍(lán)牙傳輸模塊鎖終端及繼電器模塊丹壓模塊手機(jī)APP終端模塊等組成。藍(lán)牙模塊采用HC-05主從機(jī)一體藍(lán)牙模塊來(lái)進(jìn)行單片機(jī)和手機(jī)終端的通信；鎖終端采用電子門禁12V／24V小型電控鎖；繼電器模塊采用1路5V繼電器模塊帶光耦隔離繼電器；升壓模塊采用一款4A開關(guān)電流的高性能升壓(BOOST)模塊。整個(gè)系統(tǒng)成本低、穩(wěn)定性高、耗電少。

在使用時(shí)，可首先對(duì)藍(lán)牙模塊進(jìn)行配置，配置好它的波特率和連接密碼，電源供電后，可用上位機(jī)軟件進(jìn)行連接，首先輸入藍(lán)牙密碼進(jìn)行連接，連接完成后，輸入特定指令，上位機(jī)發(fā)送給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊再將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后通過(guò)IO引腳來(lái)控制繼電器的開斷，從而控制鎖的開關(guān)。同時(shí)命令執(zhí)行完成后，通過(guò)藍(lán)牙傳輸向上位機(jī)返回執(zhí)行操作的信息。用戶交互界面較為友好、系統(tǒng)穩(wěn)定、耗電量低、安全性高、便捷性高，可滿足用戶的需要。

三、智能鎖方案設(shè)計(jì)流程

3.1智能鎖方案整體架構(gòu)

基于藍(lán)牙通信的智能鎖的總體設(shè)計(jì)由五大模塊組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)模塊、藍(lán)牙模塊、繼電器模塊、升壓模塊、上位機(jī)模塊。其總體設(shè)計(jì)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)主要是各功能模塊的選取和電路圖的設(shè)計(jì)和連接，軟件設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)程序的編寫和上位機(jī)APP程序的編寫。

3.2智能鎖硬件設(shè)計(jì)

(1)主控芯片：主控芯片采用STM32系列的STM32F1O3RCT6單片機(jī)。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)。STM32F103RCT6的內(nèi)核為ARM32位的Cortex-M3CPU，最高72MHz工作頻率，多達(dá)8O個(gè)快速I／O端口，多達(dá)3個(gè)USART接口，具有睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，VBAT為RTC和后備寄存器供電。由于該芯片I／O端口和USART接口豐富，工作頻率高，具有很好的實(shí)時(shí)性，同時(shí)功耗極低，芯片工作狀態(tài)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，故用此芯片。

(2)藍(lán)牙模塊：藍(lán)牙模塊采用HC-05主從機(jī)一體藍(lán)牙模塊，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備與藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)連接成功后，我們可以忽視藍(lán)牙內(nèi)部的通信協(xié)議，直接將將藍(lán)牙當(dāng)做串口用。當(dāng)建立連接，兩設(shè)備共同使用一通道也就是同一個(gè)串口廣個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到通道中，另外一個(gè)設(shè)備便可以接收通道中的數(shù)據(jù)。HC-05藍(lán)牙模塊適用于各種3.3V的單片機(jī)系統(tǒng)，模塊可以使用AT指令設(shè)置波特率配對(duì)、密碼用戶信息等。HC-05模塊是一款高性能的藍(lán)牙串口模塊，可用于各種帶藍(lán)牙功能的電腦、藍(lán)牙主機(jī)、手機(jī)、PDA、PSP等智能終端配對(duì)，它的波特率范圍48001382400，并且模塊兼容5V／3.3V單片機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)主從模式兩個(gè)藍(lán)牙模塊配對(duì)成功后，可以簡(jiǎn)單的取代以前的串口線通訊的應(yīng)用，更改為無(wú)線的藍(lán)牙。

(3)繼電器模塊：繼電器模塊采用l路5V繼電器模塊帶光耦隔離繼電器，由高電平觸發(fā)，模塊帶光耦隔離，觸發(fā)更可靠，更穩(wěn)定；具有電源和繼電器動(dòng)作指示，吸和亮，斷開不亮；信號(hào)輸入端有高電平信號(hào)時(shí)，公共端與常開端會(huì)導(dǎo)通；繼電器可以直接控制各種設(shè)備和負(fù)載；有一個(gè)常開和一個(gè)常閉觸點(diǎn)；繼電器觸點(diǎn)容量：250V10A(AC)或30V10A(DC)(理論最大負(fù)載能力)。

(4)鎖頭：鎖模塊采用電子門禁12V／24V小型電控鎖，由純銅線圈繞制，體積小巧，質(zhì)量穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，使用壽命長(zhǎng)達(dá)5O萬(wàn)次以上，鎖舌方向可以隨意更改，可選DC12V／DC24V,I作電流：800mA。本模塊內(nèi)置全銅線圈，通電開鎖，為瞬間通電，耗電省，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，使用成本低，體積小、重量輕、適用性強(qiáng)。

(5)升壓模塊：于系統(tǒng)供給電壓為5V，而鎖模塊的開啟電壓為DC12V／DC24V,，所以需要使用升壓模塊來(lái)對(duì)鎖模塊進(jìn)行供電，本設(shè)計(jì)升壓模塊采用DSN6009，DSN6D09是一款4A開關(guān)電流的高性能升壓(BO0ST)模塊。該模塊使用第二代高頻開關(guān)技術(shù)的XL6009E1為核心芯片，成本低，性能卓越。

3.3智能鎖控制程序設(shè)計(jì)

（1）單片機(jī)總體軟件實(shí)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)總體程序的執(zhí)行流程為：先進(jìn)性系統(tǒng)的初始化(包括時(shí)鐘的初始化、引腳的初始化、繼電器的初始化、串口的初始化)。首先關(guān)閉繼電器的開關(guān)，然后配置串口的波特率和中斷，然后系統(tǒng)不斷進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)是否接受到藍(lán)牙發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，若發(fā)送的信息為之前預(yù)設(shè)命令，則單片機(jī)進(jìn)行一系列處理，改變引腳的電平從而控制繼電器的開關(guān)，進(jìn)而控制鎖頭的開關(guān)，若不是，則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。

（2）Android上位機(jī)程序：上位機(jī)程序直接使用藍(lán)牙串口APP，藍(lán)牙串口是藍(lán)牙SPP(串口)通信工具，它可以連接任何支持串行端口模式的藍(lán)牙設(shè)備(如手機(jī)、單片機(jī)等)。藍(lán)牙串口可以搜索藍(lán)牙設(shè)備，支持藍(lán)牙客戶端和藍(lán)牙服務(wù)器模式，有鍵盤視圖，可以自定義按鍵'可以設(shè)置為ASCII或HEX顯示模式等等。

總結(jié)

本設(shè)計(jì)以應(yīng)用為目的，設(shè)計(jì)了一款符合時(shí)代發(fā)展潮流的有利于提高人們對(duì)家庭安全和便捷需要的一款嵌入式類型產(chǎn)品，本應(yīng)用涉及的知識(shí)廣泛，從底層到高層，需要掌握的有：PCB繪制和原理圖設(shè)計(jì)、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外設(shè)、Cortex-M3內(nèi)核、藍(lán)牙通信知識(shí)、通信協(xié)議、C語(yǔ)言、Java語(yǔ)言、Android編程等。嵌入式及物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，使以智能鎖為代表的智能家居行業(yè)迅速火熱，該設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為主控芯片，手機(jī)APP為終端，藍(lán)牙模塊為通信橋梁，是一種具有巨大市場(chǎng)前景的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有很好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，隱蔽性強(qiáng)，續(xù)航能力強(qiáng)，安全性高，是未來(lái)智能家居發(fā)展的趨勢(shì)之一。

文章主要對(duì)基于單片機(jī)系統(tǒng)的手機(jī)藍(lán)牙智能鎖設(shè)計(jì)策略進(jìn)行分析，可以看出，要想手機(jī)藍(lán)牙智能鎖設(shè)計(jì)達(dá)到最好的狀態(tài)，要對(duì)智能藍(lán)牙鎖進(jìn)行原理的分析，包括對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)、報(bào)警電路等方案進(jìn)行比較，根據(jù)藍(lán)牙鎖的原理圖制作出連接圖，實(shí)現(xiàn)修改密碼、開關(guān)鎖等程序，通過(guò)軟硬件的調(diào)試來(lái)達(dá)到整體的調(diào)試效果，找到系統(tǒng)存在的缺陷，最終實(shí)現(xiàn)開鎖的效果，從而達(dá)到預(yù)期的目的。

以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。

注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。