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        基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2017-05-19 00:48:03林中華呂習(xí)棟
        科學(xué)中國(guó)人 2017年14期
        關(guān)鍵詞:門(mén)禁系統(tǒng)門(mén)鎖藍(lán)牙

        林中華,呂習(xí)棟

        廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

        基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        林中華,呂習(xí)棟

        廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

        引言

        門(mén)禁系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)為核心,智能判斷用戶(hù)是否是出入人員,并且自動(dòng)開(kāi)啟門(mén)鎖。這個(gè)在日常生活、防盜安全方面有廣泛的應(yīng)用。

        藍(lán)牙是一種短距離通訊技術(shù),一般通訊距離最遠(yuǎn)到10米,廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)音頻信號(hào)傳播、穿戴式智能設(shè)備、手機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸、電腦周邊設(shè)備應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)規(guī)定了多種協(xié)議,適應(yīng)不同的通訊需求,可以保證通訊過(guò)程高效、安全、受干擾小??梢允归_(kāi)發(fā)人員迅速調(diào)試通過(guò)開(kāi)發(fā)測(cè)試。

        電磁繼電器是一種電子開(kāi)關(guān),電路中通過(guò)微小的信號(hào)就可以驅(qū)動(dòng)大電流大功率的開(kāi)關(guān),在電路中起到電路開(kāi)關(guān)、閥門(mén)、隔離保護(hù)的作用。

        門(mén)禁系統(tǒng)需要大電流驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖開(kāi)關(guān),系統(tǒng)中使用單片機(jī)控制繼電器導(dǎo)通一組12V電源控制門(mén)禁系統(tǒng)的開(kāi)關(guān),可以滿(mǎn)足多種場(chǎng)合的需求。

        1 控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

        1.1 控制總體構(gòu)成和工作原理

        整個(gè)系統(tǒng)又門(mén)禁鎖體、控制核心主板構(gòu)成??刂浦靼褰邮艿接脩?hù)手機(jī)發(fā)出的藍(lán)牙配對(duì)信號(hào),通過(guò)配對(duì)手機(jī)地址信息是否存在于主板內(nèi),配對(duì)后會(huì)控制繼電器導(dǎo)通一組12V電源接入到門(mén)禁鎖體,鎖體通電后內(nèi)部電磁鐵會(huì)吸引鎖溝打開(kāi)。

        1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        控制主板由STM8S003F3P6單片機(jī)、HC06串口藍(lán)牙模塊,MP2303同步整流穩(wěn)壓芯片,SIP-1A05繼電器組成。STM8S003F3P6作為主控制芯片,串口和藍(lán)牙串口模塊連接,并且控制繼電器開(kāi)關(guān),MP2303用于供電給整個(gè)系統(tǒng)。

        1.2.1 STM8S003F3P6單片機(jī)

        該系統(tǒng)選用STM8S003F3單片機(jī)作為主控制器,該單片機(jī)由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)制造,廣泛用于工業(yè)設(shè)備,商用設(shè)備,民用產(chǎn)品。單片機(jī)內(nèi)部采用高級(jí)STM8內(nèi)核,具有3級(jí)流水線(xiàn)的哈佛結(jié)構(gòu),8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間,640字節(jié)的數(shù)據(jù)EEPROM,1K字節(jié)RAM。

        1.2.2 HC-06串口藍(lán)牙模塊

        HC-06是一款主機(jī)從機(jī)功能一體的藍(lán)牙模塊,集成藍(lán)牙射頻芯片BC41713、W29W800 Flash芯片,集成藍(lán)牙天線(xiàn)。模塊可以通過(guò)單片機(jī)串口控制。模塊支持的Profile有:SPP,OPP,HSP/HFP,A2DP,AVRCP,PBAP。本系統(tǒng)使用SPP模式和手機(jī)連接,將藍(lán)牙模塊運(yùn)行在從機(jī)模式下。

        1.2.3 MP2303電源供電電路

        防盜鎖采用MP2303為供電芯片,該芯片是美國(guó)芯源系統(tǒng)有限公司(MPS)生產(chǎn),具有4V-28V寬電壓輸入,用在防盜鎖中可以允許客戶(hù)使用9V-24V的電壓輸入,比較方便使用。MP2303還具有95%的工作效率,防盜鎖需要24小時(shí)不間斷的通電,高效率的穩(wěn)壓芯片可以很好的節(jié)省能源。

        1.3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

        STM8S003F3P6單片機(jī)程序使用意法半導(dǎo)體公司的的配套軟件STVD編程,源碼使用C語(yǔ)言。程序包括對(duì)藍(lán)牙模塊的控制,數(shù)據(jù)檢測(cè),配對(duì)檢測(cè),單片機(jī)EEPROM讀寫(xiě),繼電器控制。

        程序設(shè)計(jì)中還需要對(duì)蘋(píng)果手機(jī)和安卓手機(jī)的配對(duì)進(jìn)行區(qū)分,安卓手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)過(guò)過(guò)程中需要藍(lán)牙模塊進(jìn)行確認(rèn)配對(duì),方可連接成功。所以程序中需要等待用戶(hù)按下門(mén)鎖上的配對(duì)按鍵,以確認(rèn)是用戶(hù)本人配對(duì)了手機(jī)。程序會(huì)將用戶(hù)手機(jī)的藍(lán)牙地址寫(xiě)入EEPROM。

        蘋(píng)果手機(jī)由于使用了自身的通訊協(xié)議,連接設(shè)備時(shí)無(wú)需藍(lán)牙模塊確認(rèn),自動(dòng)完成,因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)需要判斷是否是蘋(píng)果手機(jī),如果是則要跳轉(zhuǎn)到配對(duì)等待的步驟,如果用戶(hù)沒(méi)有按鍵,則要操作藍(lán)牙模塊清除掉改地址。

        圖1 單片機(jī)程序流程

        2 系統(tǒng)調(diào)試

        經(jīng)過(guò)硬件的設(shè)計(jì),PCB制圖,焊接,設(shè)計(jì)出了這款智能門(mén)禁,通過(guò)STVD的調(diào)試參數(shù)正常。用戶(hù)在第一次使用時(shí),打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙,搜索到帶有LOCK名稱(chēng)的藍(lán)牙設(shè)備,點(diǎn)擊鏈接后,門(mén)鎖主板配對(duì)燈會(huì)閃爍,提示正在配對(duì)設(shè)備,用戶(hù)按下配對(duì)按鍵,配對(duì)完成,門(mén)鎖正常打開(kāi)。用戶(hù)再一次打開(kāi)門(mén)鎖時(shí),只需點(diǎn)擊手機(jī)的藍(lán)牙開(kāi)關(guān),打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙,藍(lán)牙打開(kāi)后會(huì)自動(dòng)配對(duì)上一次配對(duì)的設(shè)備,配對(duì)成功后門(mén)鎖會(huì)正常開(kāi)啟。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門(mén)禁設(shè)備設(shè)計(jì)采用STM8單片機(jī)和高性能HC-06模塊設(shè)計(jì)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小巧,由于采用了藍(lán)牙協(xié)議,具有較高的安全性,用戶(hù)在不用帶鑰匙的情況下就可以用手機(jī)快速安全的開(kāi)鎖,這個(gè)彌補(bǔ)了防盜鎖市場(chǎng)的空缺,價(jià)格低廉,有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

        [1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

        [2]陳桂年.增強(qiáng)型8051單片機(jī)使用開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010

        呂習(xí)棟,男,民族:漢,學(xué)歷:研究生,廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院。

        林中華,男,民族:漢,學(xué)歷:研究生,廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院。

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