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基于HOTEK单片机的智能门锁

发布日期:2021-05-01   来源:《智能机器人》19-05期   作者:陈帅华   浏览次数:632
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【摘   要】:本系统是基于HT32F1656单片机设计的一款家用智能门锁,它主要具有WiFi开锁功能、蓝牙开锁功能、指纹开锁功能、触摸密码开锁及语音播报等功能,较传统门锁提高了门锁的安全性以及拥有良好的用户体验,提高生活质量。

 

关键词:单片机;智能门锁;指纹;语音播报

 

 

引言

近年来,智能家居在人工智能和物联网技术的发展带领下蓬勃兴起,智能家居与智能生活理念逐渐走进人们的生活,智能门锁也不再仅仅止步于指纹解锁、密码解锁这些基本功能上,而是作为智慧家庭入口,让家庭的生活方式从繁到简,在保障家人及财产安全之外,用户也开始体验到科技带来的智慧生活。

目前市场智能门锁功能单一,且价格较贵,因此,本系统是基于HT32F1656单片机设计的一款家用智能门锁,本系统功能有:

1)家用智能门锁内部具有wifi通信功能,用户可以通过手机或者网络进行远程开锁操作;

2)家用智能门锁内部具有蓝牙通信功能,用户可以通过带有蓝牙功能的手机或者平板等设备进行开锁操作;

3)家用智能门锁具有指纹开锁功能,用户可以预先将指纹录入系统,然后通过指纹识别进行开锁操作;

4)家用智能门锁具有IC卡开锁功能,用户可以通过与智能锁一一对应的IC卡进行刷卡操作进行开锁等;

5)家用智能门锁具有触摸密码开锁功能,用户可以通过触摸面板进行密码输入确认、密码修改等,从而操作开锁等;

6)家用智能门锁具有语音提示功能,用户可以根据语音相应提示进行相关锁具系统的操作等。

系统结构和工作原理

本系统家用智能门锁,它主要具有WiFi开锁功能、蓝牙开锁功能、指纹开锁功能、IC卡开锁功能、触摸密码开锁及语音播报等功能。根据设计要求,本系统具备8大模块,如图1所示,分别如下:(1)单片机控制模块;(2)WIFI通信模块;(3)蓝牙通信模块;(4)语音提示模块;(5)IC读卡模块;(6)触摸输入模块;(7)电源模块;(8)时钟模块。

 

1  预警系统整体框图

2.1  硬件部分

 

2.1.1  语音模块

语音模块主要采用SYN6288芯片进行相应语音播报等工作,如图2所示。

 


2  语音播报工作原理图

SYN6288提供一组全双工的异步串行通讯接口,实现与微处理器或PC的数据传输。SYN6288芯片支持UART接口通讯方式。通过UART接口接收上位机发送的命令和数据,允许发送数据的最大长度为206字节。

为了在用户应用中输出声音,SYN6288内置了推挽式的DAC,可直接驱动喇叭,进行声音播报。并且SYN6288内置的DAC电路模块,使用了VDDPP/VSSPP供电电源模块,供电电压值可独立于其它电源组的供电。

2.2.2  阀门模块

阀门模块驱动采用的是三极管搭建的H桥进行开关锁,阀门的开关就只需要用三个信号控制:两个方向信号和一个使能信号。如图3所示。

 

3  阀门模块电路图

2.1.3  触摸模块

触摸模块采用TTP229触摸芯片,可独立进行16路触摸实现,TTP229TonTouchMIC是一款使用电容感应式原理设计的触摸芯片。此芯片内建稳压电路供触摸传感器使用,稳定的触摸效果可以应用在各种不同应用上,人体触摸面板可以通过非导电性绝缘材料连接,主要应用是以取代机械开关或按钮,此芯片可以独立支持8个触摸键或16个触摸键。如图4所示。

 


4  触摸模块电路图

2.1.4  蓝牙模块

蓝牙模块采用HC-05模组通过串口进行数据传输等,如图5所示。

 

5  蓝牙模块

2.1.5  指纹模块

指纹模块采用FPM10A采集模块,通过串口进行指纹数据传输等,FPM10A使用1.0MMFPC上接插座引出了5个引脚,使用标准的串口与外界通信,默认的波特率为57600,可以进行更改,可以与任何单片机连接,如图6所示。

 

6  指纹模块

 

3. 软件部分

因为在指纹采样时,用户手指每次放置的位置和角度不同,形成的指纹图像也略有不同,因此各个指纹特征值的坐标值也就不同。主要表现为手指平移和旋转的差异,形成平移误差和旋转误差。解决指纹图像的平移误差和旋转误差是指纹比对算法面对的首要问题。可以选取奇异点作为对准参数,也可以选择某一区域内的特征点及嵴方向、嵴密度作为对准参数。在除了处理两种误差之外,在指纹采集过程中,由于每次按压的力度不同而形成的指纹图像挤压变形和拉伸变形,同样是指纹匹配之前需处理的。指纹识别技术主要涉及指纹图像采集、图像预处理、特征提取、特征值匹配等过程。下图为上传图像命令流程图。如图7所示。

 

 

 

 

 

 

 

7  上传图像命令流程图

系统调试

本系统安装简单,用户安装时确认门的开向,调整好锁体和执手方向,锁面与门框垂直,无倾斜现象,门关上后无松动现象(即间隙较小),把手转动灵活复位正常,锁舌弹出正常无卡塞现象;关门时轻轻用力门锁能锁上,可轻松上提反锁;机械钥匙开门正常;开门有报警提示;指纹、密码、都能正常使用。

确认将设计系统安装到门上,进行测试,根据菜单中语音提示进行操作,录入指纹密码,设置WIFI密码连通手机蓝牙模式,也可通过触摸屏手动设计密码,经反复测试,蓝牙和触摸屏开锁都稳定,指纹开锁功能不是很稳定。

 

 

参考文献:

[1] 袁元,高正岳,周欣怡,魏潇禹,屈成鑫. 一种新型智能门锁装置[J]. 中国高新科技,2019(03)

[2] 黄喜军,陈辉金,谢金桂. 基于STM32的指纹密码锁设计[J]. 科技视界, 2017(01)

[3] 鄢秋荣,马耀中,柏欢,王腾,王斌,刘昱晟. 基于STM32单片机和移动通信模块的门户智能锁网络[J]. 实验室研究与探索, 2016(03) 

[4] 王永顺,玉士蒙. 基于云平台的智能门锁控制系统开发[J]. 计算机应用与软件, 2019(02)

[5] 王振宇,邵和义. 智能语音提示安全自锁门锁装置[J]. 智能计算机与应用, 2019(03)

[6] 黎江能. 基于智能门锁的参与式设计应用分析[J]. 泰州学术, 2019(04)

 

作者简介:

陈帅华(1979—),女,汉族,重庆潼南,高级实验师/讲师,主要从事嵌入式教学及硬件开发。

 

 

 

通讯作者:

重庆城市职业学院(邮编:402160,联系电话:13996275058

 

 

 

 

 

 
 
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