基于STC12C5A60S2智能蓝牙遥控锁的设计

PCB88475579 2017-12-18 4017

嵌入式设计应用

133人已加入

描述

　　锁是与人们日常生活联系最为紧密的物品之一。随着社会、科技、文化的进步，人们对门锁的安全性、可靠性、便捷性等要求也越来越高，传统机械门锁的安全性已经越来越不能满足人们的需求，传统机械门锁正在面临着严峻的挑战，技术及科技含量较高的智能锁具，如密码锁、IC卡锁、指纹锁、无线遥控锁等以其智能化和成熟的技术正逐步取代传统锁具

　　随着科技的发展，盗窃者的技术手段越来越高，特别是开锁技术，无孔不入，这对人们的财产安全构成严重的威胁．目前市场上的防盗锁大部分还是纯机械较多．由于有锁芯，这种防盗锁容易利用铁丝开启，居民的财产安全容易受到侵害，所以需要一款既能克服锁芯存在缺陷又能方便开门的防盗门装置．而市场上的指纹识别锁的价格还比较高．

　　为了实现门锁的安全性、可靠性和智能化，采用STC12C5A60S2单片机、蓝牙串口模块、驱动电机、限位开关、电流监测模块等设计了一种无线智能门锁控制系统，

　　蓝牙是一种短距离低功耗的无线技术，在电子设备之间可以通过蓝牙连接实现控制．在防盗门中，传统纯机械防盗锁已经不能满足智能家居的需求，也不易保证居民的财产安全．基于此提出一种蓝牙技术，将 SPP － CA 蓝牙模块与 STC12C5A60S2 单片机相结合，通过无线蓝牙通信实现手机对蓝牙模块 SPP － CA 的遥控，从而控制传动机构．由于该蓝牙遥控锁无锁芯，安全性较高，更能保证人们的财产安全

　　总体方案设计

　　蓝牙智能遥控锁的的总体方案如图 1 所示．以单片机作为整个系统的中心处理部分，蓝牙模块接收来自手机蓝牙信号后，经单片机处理，控制步进电机的状态并由液晶屏显示出来; 当单片机检测到其中一路电压较低时就发出声光报警信号．整个方案设计简明，且易于实现

　　 STC

　　遥控锁硬件设计

　　系统总体硬件原理图描述

　　蓝牙智能遥控锁总体电路通过分模块设计，实现蓝牙遥控器的功能．主要包括单片机与蓝牙模块的连接电路、电源切换电路、液晶显示电路、串行存储器扩展电路、步进电机驱动电路

　　单片机与蓝牙模块的连接

　　本设计采用了 STC12C5A60S2 单片机为控制核心［2］，它响应速度快，价格适中，易于扩展．智能蓝牙锁与手机蓝牙通讯模块系统图如图 2 所示，当手机蓝牙和智能锁蓝牙模块配对成功以后，利用 APP 写入控制程序，传输给智能锁蓝牙模块，智能锁蓝牙模块将手机蓝牙模块的信息传送给单片机，单片机驱动相应的模块

　　 STC

　　从经济性考虑，蓝牙模块选择了 SPP － CA，它响应速度快，体积小，支持 UAＲT 接口，并支持 SPP 蓝牙串口协议，可以很方便地与单片机相连接［4］，连接图如图 3 所示，单片机的ＲXD 和蓝牙模块的 UAＲT －TXD 端直接在一起就可以实现两个模块之间的数据互通．避免繁琐的线缆连接，能直接替代串口线

　　电源切换电路

　　为了使蓝牙智能锁更加稳定地工作，设计了两路电源如图 4 所示，一路是 12 V（正常工作时所用电源）的充电电池接在下图的电源插头PWＲ2． 5 上，另一路 9 V（ 12 V 电源电压低时工作电源）电池接在 JP7 上．当刚接上电源时，继电器的常闭端吸合，9 V 的电池工作，此时，单片机的P2． 5 接口输出一个高电平，三极管 Q1 饱和导通，继电器得电常开闭合，常闭断开，12 V 的电池接通正常供电．图中的电容 C4 起到存储作用，为保证继电器和单片机在电源切换瞬间能正常工作．当 12 V 电池电压逐渐降低时，集成芯片 LM358 的 3 脚（同相输入端）电压逐渐降低，当 3 脚的电压小于 2 脚（反相输入端）的基准电压时，1 脚输出为低电平．当单片机的 P2． 6 引脚检测到低电平，让P2. 5 输出低电平，此时 Q1 截止，继电器失电，常开断开，常闭吸合，9 V 电池供电

　 STC

　　其他部分的硬件设计

　　在智能蓝牙锁中，液晶屏的主要作用是显示遥控锁的开锁状态，密码修改、初始化等． 1602 液晶的控制管脚与单片机相连接，设置液晶为 8 位数据连接方式接口，图 5 采用的是 8 位的数据接口．液晶电源采用 5 V 供电，负端接地

　　 STC

　　利用 24LC02 芯片来进行串行存储器扩展，采用串行 EEPＲOM 来进行数据保护可以增加存储寿命，系统简单，芯片的价格也相对便宜．如图 6 所示．

　　步进电机驱动选择芯片 ULN2003，ULN2003 是个集电极开路（ OC）输出的反向器．它的驱动电流很大，可以很好地驱动步进电机．连接时，步进电机电源接 12 V 电压，另外一端接输出引脚，如 16 脚［8］．具体硬件电路如图 7 所示

　 STC

　　软件设计

　　软件系统基本流程图如图 8 所示，软件主要设定为以下几项．

　　用户初始化：用手机蓝牙键盘 0 ～ 9 的数字输入密码，允许的最大密码个数由程序中宏定义变量决定．用户设定的密码由 EEPＲOM（ 24C02）保存，并用“累加和”校验来保证数据的有效性．程序首次运行时 EEPＲOM 中的数据无效，此时会提示“Pless SetPassword”．设置密码时需要用户输入两次相同的密码，以保证设置成功，设置后密码自动保存．两次密码设置不同将导致密码设置失败，需按”D”键重新设置．密码设定成功后，开机初始化单片机．

　　密码接收与发送模块：手机发送输入密码开门请求，控制中心发送确认指示，提示输入密码，#号键结束，系统将键入的密码与 EEPＲOM 中保存的密码做对比，相同则系统解锁，液晶显“Password Correct”“system unlock！ ”并且步进电机开始运转，执行开锁动作．

　　密码校验模块：输入密码，三次密码错，产生报警并将短时间屏蔽该蓝牙，系统也将锁定，加强了安全性．

　　关门提醒及密码重设模块：关门键“A”没按下时，蜂鸣器会发出报警声，提示用户锁门．密码输入错误系统锁定时，按“D”键可以重新开始输入密码．密码输入正确系统解锁时，按“E”键可以重新修改密码操作．当忘记密码时，可以通过修改源程序中的宏定义值来重置密码．可见，此系统符合人性化，让用户感觉方便舒适

　 STC

　　系统调试

　　本蓝牙智能遥控锁系统采用智能手机蓝牙发送，安装在锁里面的蓝牙模块 SPP － CA 为接收．首先，打开手机蓝牙菜单，搜索附近的蓝牙设备，如图 9 所示．当手机搜索到遥控锁里面的蓝牙设备时，输入蓝牙匹配密码，如图 10 所示; 然后打开手机上的蓝牙终端软件，点击无线键盘菜单，（ * 键是取消键，#键是确认键，字母 D 是更改密码键）利用无线键盘输入密码，然后按#键确认，当蓝牙匹配密码和无线键盘输入的密码正确时，遥控锁打开．用户想更改密码，先输入两次旧密码，如果输入正确液晶屏会显示“SetNewWordEnable”，此时，用户可以输入六位新密码并按下 D 键（更改密码键），此时液晶屏显示“input again”，再次输入新密码和 D 键，这时，显示屏显示“ＲesetPasswordOK”表示密码修改成功

　 STC

　　本蓝牙智能遥控锁系统采用智能手机蓝牙发送，安装在锁里面的蓝牙模块 SPP － CA 为接收．实现了手机蓝牙遥控、双密码开锁、两组电源供电、关门提醒、设置暗锁等创新性功能，在为人们生活提供便利的同时，也大大提高了锁的安全性，在智能家居行业具有实用价值和参考意义

打开APP阅读更多精彩内容