基于物联网技术的新型智能门锁设计与实现

龙源期刊网基于物联网技术的新型智能门锁设计与实现作者：徐富强吕温州熊化亮孙英伦杨欢屈笑资料来源： 物联网技术 2017年第08期摘要：新型智能门锁集蓝牙、密码为一体，在用智能手机控制智能门锁的同时，实现了密码解锁的功能。 此外，智能门锁还添加了邮件通知模块和警报器，以提高智能门锁的设计。 介绍了新型智能门锁的设计思路、部分硬件电路的设计，介绍了软件功能设计和流程设计。 实践证明，该智能门锁安全，成本低。关键字：蓝牙- 06模块密码SIM900A模块智能手机中图分类编号： TP368文献识别码： a文章编号： 2095-1302(2017)08-00-040引言随着社会、科学和技术的进步，人们的安全防范意识逐渐提高，日常生活对安全保险设备的要求越来越高，传统机械锁结构简单，安全性能低，不能满足人们对智能家庭的需求。 调查显示，智能锁市场销售，但销售量较少，中国智能锁市场尚处于初期阶段。 因此，本文设计了基于蓝牙4.0技术2的新型智能门锁，结合密码锁模块和GSM移动通信模块，大大提高了门锁的安全性、可靠性和便利性，同时大大降低了门锁的经济成本1设计原理基于物联网技术的新型智能门锁以STC89C52单片机为控制核心，硬件与软件相结合。 该智能门锁主要由单片机控制电路、蓝牙- 06模块电路、SIM900A模块电路、密码输入电路和电磁锁5部分构成，结构原理如图1所示。 使用bluetoothhc-06模块或密码输入模块进行信息收集，将收集到的信息传送给单片机。 单片机进行信息处理后，改变电磁锁接口的电路电平，实现门锁开关。 当电磁锁打开时，SIM900A模块的接口电路变为低电平，SIM900A模块发送电子邮件给用户的移动电话，通知用户锁已打开。2硬件结构和工作原理2.1蓝牙解锁模块该设计采用高性能无线收发系统HC-06蓝牙模块，实现了手机去电信息的采集。 锁定解除电路如图2所示。 蓝牙解锁模块电路主要由单片机控制电路、电磁继电器电路、蓝牙- 06模块及其外围电路构成。 HC-06作为主通信侧，与用户的移动电话蓝牙一对一地连接。通过操作手机App实现手机蓝牙的控制，向HC-06模块发送信息。 HC-06通过TXD端子输出收集到的信息，输送到单片机的P3.0端口3。 单片机读取信息，进行数据处理。2.2密码解锁模块密码锁定解除电路用于实现用户密码的设定、变更、超级警报、超级锁定、密码错误警报等功能。 本设计以单片机、44矩阵键盘、LCD1602显示器和报警电路4，74LS112双JK触发器构成的数字路基电路作为密码锁控制的核心。 密码锁定模块的电路如图3所示。 使用中，用户通过矩阵键盘输入密码后，单片机将用户输入的密码与事先保存的密码进行对照，如果一致，则密码正确，单片机的控制引脚输出为低电平，继电器吸附如果用户在输入密码时按干扰键，则键盘电路会自动清除，输入的密码无效，需要重新输入密码。 用户输入的密码超过一定时间后，回路发出警报。 电路连续报警3次后，键盘锁定2分钟，防止其他人非法操作6。2.3 SIM900A模块图4中示出的SIM900A模块电路用于在门锁打开时向用户的移动电话发送消息，即，提高智能门锁打开的安全性。 本设计采用具有语音通话和邮件传递功能的全球鹰SIM900A模块，支持移动和联通SIM卡，采用节能设计，休眠模式下最低消耗电流只有1 mA。 将SIM卡插入卡插槽，然后连接GSM天线。 通过观察SIM900A模块的2个ledd5和D6的动作状态，大致判断模块的动作状态。 如果D5亮起，D6亮起，1 s熄灭，则表示SIM900A模块进入正常模式。 此时，如果门锁的单片机读取从bluetoothhc-06模块转送来的信息或输入到密码的锁定解除部分的信息，则单片机进行信息处理，使电磁锁接口电路的输出端子为低电平打开门锁的同时，单片机开始向SIM900A模块发出指令，SIM900A模块给预设用户的智能手机发邮件。2.4系统电源设计STC89C51、蓝牙4.0继电器、邮件发送模块、液晶显示器的动作电压均为5 V，因此能够经由USB电缆转换为5 V的动作电压，向智能锁定系统供给电力。2.5液晶显示器在该设计中，LCD1602A液晶显示器用于显示用户输入的密码是否正确、行密码的设置、修改等。 该显示器能够同时显示1602个字符，即，32个字符。2.6单片机控制电路单片机控制电路由STC89C51芯片、复位电路、时钟电路等构成，实现信息采集和处理，完成电磁继电器控制，实现门锁开关，控制GSM模块进行邮件传输7。 时钟电路采用11.059 2 MHz的无源晶体振荡器，在其两端并联连接2个30 pF的陶瓷电容器，稳定频率，迅速振荡8。 复位电路通过按钮手动复位，接通RST端子和电源VCC实现9。三系统软件结构设计图5是系统主程序的流程图。 首先，初始化各模块，然后选择方式1或方式2进行解锁。 方式1是蓝牙解锁，方式2是密码解锁。 当门打开时，SIM900A模块会向用户的手机发送电子邮件，通知用户门已打开。4手机App设计蓝牙通信交换机系统是利用卸载开发环境中构筑的蓝牙通信技术来控制设备的交换机(即智能锁的交换机)的系统10。 系统通过蓝牙连接到硬件设备，主要包括用户登录模块和设备管理模块。 用户注册模块完成用户注册和核对功能，设备管理模块包括手机蓝牙和相关蓝牙设备的连接、控制和监视功能。 系统的最终目的是完成接口简洁、操作简单、具有交互控制功能的蜂窝电话App软件。 其中，软件运行环境是包含最新版本的Android集成开发环境(版本22.6.0以上)的Eclipse Indigo (版本3.7.2 )具备windows7/8bluetooth功能的Android 4.3以上的Android设备。4.1软件流程和功能4.1.1设备连接和管理模块功能用户进入系统后，首先打开手机蓝牙，然后再连接设备。 设备成功连接后，便可与设备进行交互管理。4.1.2扫描功能如果用户要连接设备，请首先扫描该设备，配对扫描的设备，成功后将其添加到配对的设备列表中。 找到设备后，将设备的MAC地址传递到蓝牙聊天的主进程以连接设备。4.1.3监听功能如果设备未连接，请打开服务进程，建立并启动请求连接的监听进程，然后将其设置为等待设备连接。 监听并接收连接请求，从进程启动到设备连接，如果连接无效则关闭，如果连接有效则进入连接进程，如果进入连接进程则取消当前监听进程。4.1.4连接功能进入连接过程后，UI接口的状态将变为正在连接的状态。 取消蓝牙的显示状态，进行连接操作，如果发生异常，则表示链接失败，在UI中更新接口，表示链接失败，关闭蓝牙套接字，重新启动监听服务。 如果连接成功，则进入连接管理流程。4.1.5连接管理功能成功连接设备后，UI接口的状态将变为已连接状态，以便在连接后管理设备。 连接管理过程需要通过它的输入(输出)流来操纵特定信息，并且过程总是从输入流读取信息。 同时需要写操作，将要发送的消息写入输出流并发送给UI进程，如果同步更新发生且消息读取失败或出现异常，则指示丢失连接并通知UI进程的更新。4.2软件使用详情4.2.1用户登录模块用户登录模块包括用户登录和注册。 新用户第一次进入系统时，必须注册帐户。 如果用户已经有帐户，则可以直接登录系统。 当用户登录到系统时，会自动验证帐户并检查密码是否正确。 如果正确，用户将登录系统并且无法登录。 App主程序图如图6所示。4.2.2设备管理模块用户进入系统后，首先指示用户打开移动电话蓝牙，如果不打开接口(如图7(a )所示)，则退出系统。 打开移动电话蓝牙后，进入系统的主界面，在图7(b )所示的主画面中，有3个按钮：设备连接、按钮开/关。 点击连接设备按钮后，系统会自动检索周围的蓝牙设备，接口为图7(c )所示。 整体布局由线性布局LinearLayout组成，包含两个textview，一个显示配对的设备，另一个显示未配对的其他可用设备。 两个ListView用于显示有关配对设备和不配对设备的信息。 按钮用于执行扫描过程。 找到并连接相关的蓝牙设备后，可以使用主界面上的“关闭”按钮来管理相关的蓝牙设备。 换句话说，控制锁的开关。 显示主画面右上角相关的蓝牙设备的连接状态，如果未连接，则无法管理相关设备。5系统的安全性设计为了提高新型智能门锁的安全性，通过多层保障来保证门锁的安全性。 首先，请注意蓝牙的解锁部分。 由于移动电话App尚未公开，因此只有所有者的移动电话才能连接门锁的蓝牙模块一次只能连接一台设备，只能在蓝牙配对成功后连接锁进行解锁，其他无限的设备不能连接。 密码锁定解除部分利用矩阵键盘，通过追加扰频键提高密码的安全性，在密码锁定解除部分追加警报电路，在发生不正当的操作时，智能门锁发出警报音。 在智能门锁中添加消息发送模块，在门锁每次打开时，智能门锁的消息模块都向所有者的移动电话发送消息，通知所有者家的门锁已打开。 主人可以判断是否为家庭操作，否则可以立即通报，提高家庭生活的安全性。六结语该设计以51单片机、bluetoothhc-06模块和SIM900A模块为中心，扩展了继电器电路，实现了电磁锁的开关，无需机械钥匙即可通过智能手机实现门锁开关。 并且，手机没电了的情况下，也可以解除密码。 门锁中的邮件发送模块大大提高了智能门锁的安全性。 实验证明该系统安全、操作简单、成本低、实用性高，适用于家庭住宅和办公保险柜等需要防范的场所。 随着移动电子技术的发展，这种成本低、安全性高、易于使用的智能门锁将进入千家家庭。参考文献1林岚.门锁行业市场现状及其发展趋势J .中国建筑金属结构，2011(12): 40-442欧阳骏、陈子龙、黄宁淋.蓝牙4.0 ble完全开发手册M .北京：化工出版社，2013:363周文超、黄哲、王超等.基于单片机的蓝牙智能门锁设计与实现J .信息技术，2013(7):133-1354梁丽.电子加密密钥的计算机模拟设计J .计算机模拟，2005，22 (2):218-2205李捷、陈典涛、陈健华等.基于单片机的电子密码锁的设计J .农机化研究，2004(5):146-