劉 炯，肖秀華，王 硯，陳 磊，王超峰（.蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 5006；.奈特力斯電子（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 5006）

低功耗無(wú)線門鎖控制器的設(shè)計(jì)與研制*

劉 炯1，肖秀華2，王 硯1，陳 磊1，王超峰1
（1.蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215006；2.奈特力斯電子（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215006）

設(shè)計(jì)并研制了一款用于高檔住宅的無(wú)線掌紋門鎖控制器，采用無(wú)線編解碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)射和無(wú)線接收，由Microchip公司的納瓦級(jí)別微處理器PIC16F684作為系統(tǒng)控制器；4節(jié)干電池作為無(wú)線接收模塊的電源，可保證5 000次以上鎖的正常開(kāi)啟。該門鎖控制器實(shí)現(xiàn)了低功耗的設(shè)計(jì)，滿足了市場(chǎng)對(duì)門鎖安全性的需求。

低功耗；無(wú)線門鎖控制器；掌紋識(shí)別；設(shè)計(jì)與研制

0 引言

低功耗（納瓦級(jí)別）的無(wú)線控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于嵌入式控制行業(yè)，本文以無(wú)線控制為技術(shù)核心，輔以高效的低功耗技術(shù)［1］，設(shè)計(jì)了一款無(wú)線門鎖控制器。基于無(wú)線控制的門鎖系統(tǒng)，方便對(duì)現(xiàn)有機(jī)械鎖的改造。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)方案

無(wú)線門鎖控制器分為發(fā)射控制部分和接收控制部分，系統(tǒng)控制方案如圖1所示。發(fā)射控制部分用于接收用戶開(kāi)門信息（12V的輸入信號(hào)）并發(fā)射出無(wú)線開(kāi)門信號(hào)，接收控制部分用于接收無(wú)線開(kāi)門信號(hào)，并控制電磁鎖實(shí)現(xiàn)門鎖的開(kāi)啟與關(guān)閉。

圖1 系統(tǒng)控制方案框圖

1.2 低功耗設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制部分采用了Microchip公司的PIC16F684［2］納瓦級(jí)別微處理器作為系統(tǒng)控制器；無(wú)線接收部分采用低電壓、微功耗ASK超外差接收模塊來(lái)接收無(wú)線開(kāi)門信號(hào)。

2 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 無(wú)線發(fā)射部分

無(wú)線發(fā)射部分的電路主要由電源電路和控制電路兩部分組成。

電源電路如圖2所示。無(wú)線發(fā)射部分是由掌紋識(shí)別裝置輸出的12 V電壓信號(hào)供電的，通過(guò)穩(wěn)壓模塊7809［3］將12 V電壓轉(zhuǎn)為9 V電壓，再由三端穩(wěn)壓器APL1117C33［4］將9 V電壓轉(zhuǎn)為3.3 V電壓，為系統(tǒng)微控制器和無(wú)線發(fā)射模塊供電。

圖2 無(wú)線發(fā)射部分電源

控制電路如圖3所示。無(wú)線發(fā)射部分接收到掌紋識(shí)別裝置給出的12V電壓信號(hào)后，由系統(tǒng)微處理器PIC16F684控制無(wú)線發(fā)射模塊（STX887［5］），發(fā)射無(wú)線信號(hào)。圖3中的TX_DATA是無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)射數(shù)據(jù)的引腳。

圖3 無(wú)線發(fā)射部分控制電路

2.2 無(wú)線接收部分

無(wú)線接收部分的電路主要由電源電路、控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三部分組成。

電源電路如圖4所示。無(wú)線接收部分由4節(jié)1.5V普通干電池供電，通過(guò)三端穩(wěn)壓器APL1117C33將6V的電壓轉(zhuǎn)為3.3V電壓，為無(wú)線接收模塊和系統(tǒng)微控制器供電。

圖4 無(wú)線接收部分電源

控制電路如圖5所示。無(wú)線接收部分通過(guò)無(wú)線接收模塊（SRX887［5］）接收到無(wú)線開(kāi)門信號(hào)后，給系統(tǒng)微處理器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，由系統(tǒng)微處理器控制H橋的通斷，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電磁鎖的開(kāi)啟與關(guān)閉。

圖5 無(wú)線接收部分電路

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。通過(guò)系統(tǒng)微處理器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)輸入引腳（IA、IB）來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

圖6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 程序流程圖

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分為無(wú)線發(fā)射部分程序設(shè)計(jì)和無(wú)線接收部分程序設(shè)計(jì)。

無(wú)線發(fā)射部分程序設(shè)計(jì)流程圖如圖7所示。系統(tǒng)微處理器通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)單片機(jī)7號(hào)引腳的電平，當(dāng)為低電平時(shí)，通過(guò)延時(shí)判斷是否為錯(cuò)誤的信號(hào)，確認(rèn)后發(fā)射數(shù)據(jù)10010110B（定義一個(gè)8bit的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，與無(wú)線接收部分對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)射和無(wú)線接收之間的通信）。

圖7 無(wú)線發(fā)射部分程序流程圖

無(wú)線接收部分程序設(shè)計(jì)流程圖如圖8所示。系統(tǒng)微處理器檢測(cè)單片機(jī)6號(hào)引腳的電平，當(dāng)為高電平時(shí)，選中溢出位并將其清零，接著選中 timer0模塊將其清零，最后數(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù)96H。

圖7 無(wú)線發(fā)射部分程序流程圖

4 性能測(cè)試與分析

系統(tǒng)功耗達(dá)到了毫瓦級(jí)別，無(wú)線接收端由4節(jié)普通干電池（4×500mAh）供電，若每天開(kāi)門10次，可支持500天（近兩年）門鎖的正常開(kāi)啟與關(guān)閉，真正實(shí)現(xiàn)了低功耗的設(shè)計(jì)，方便用戶使用。性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 功耗測(cè)試數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)完成了一款低功耗無(wú)線門鎖控制器的研制，利用無(wú)線編解碼技術(shù)，提高了門鎖的可靠性。采用納瓦級(jí)別微處理器PIC16F684作為系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)了低功耗的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)還存在一些需要改進(jìn)的地方，如在此設(shè)計(jì)中可以增加一個(gè)無(wú)線接收端電量不足的提示功能。

［1］蘇紅柱.一種眼科組合臺(tái)通用電源的設(shè)計(jì)與研制［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2014，33（17）：30-32.

［2］張皆喜.PIC系列單片機(jī)C語(yǔ)言編程及應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

［3］康華光，陳大欽，張林，等.電子技術(shù)基礎(chǔ)——模擬部分（第五版）［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［4］APL1117Data Sheet［OL］.［2003-06-08］（2015-01-15）.http：//www.ic5.cn/p_APL1117_5dZQ.htmL.

［5］STX887、SRX887數(shù)據(jù)手冊(cè)［S］.2012.

Design and development of the low power consumption and wireless door lock controller

Liu Jiong1，Xiao Xiuhua2，Wang Yan1，Chen Lei1，Wang Chaofeng1
（1.Applied Technology College，Soochow University，Suzhou 215006，China；
2.Suzhou Netlist Co.，Ltd.，Suzhou 215006，China）

A wireless palm print door lock controller for top grade house is designed and developed.In this project，the wireless encoding and decoding technology is used to achieve wireless transmitting and receiving.System controller uses nanowatt levels PIC16F684 of Microchip.Wireless achieve module uses four dry cells for power supply.It chieves the design of low power consumption and meets requirements of lock′s security.

low power consumption；wireless control；palm print identification；design and development

TM993.4

A

1674-7720（2015）20-0087-03

劉炯，肖秀華，王硯，等.低功耗無(wú)線門鎖控制器的設(shè)計(jì)與研制［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2015，34（20）：87-89.

2015-05-29）

劉炯（1993-），男，本科在讀，主要研究方向：電子信息技術(shù)。

2014年江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201413984006Y）

王超峰（1976-），通信作者，男，講師，主要研究方向：信息與圖像處理，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。