【《单片机智能锁系统的总体设计案例概述》1500字】

单片机智能锁系统的总体设计案例概述智能锁系统简化来看主要由信息采集、信息核验、通过信息执行相应操作的系统，在整个工作流程来分层次，就可以分为信息采集层、信息处理层、信息传输层、执行层四部分组成。（1）信息采集层信息采集层主要是采集用户信息，是整个系统中非常重要的部分。需要采集的信息包括用户卡片信息、用户设置的密码、用户指纹信息、WIFI信息等。该层次的具体模块包括硬件上的读卡器（RC522）、键盘（4x4）、指纹识别(AS608)、WIFI模块。（2）信息处理层信息处理层主要是把信息采集层采集到的信息对应它的功能做相应处理，处理方式各自功能的处理方法不一样，像RC522和指纹模块处理是使用相关算法进行处理，这一层在整个系统中占很重要的比重。（3）信息传输层信息传输层的最主要实现了信息采集层和信息处理层以及执行层之间数据的传输。信息传输层是通过IIC，SPI等串行通信协议建立模块之间通信,负责单片机和各个模块之间的信号传输。（4）执行层信息处理层把在信息传输层传输过来的数据做处理，如果数据正确，就驱动执行层开始工作。执行层由舵机、显示屏，蜂鸣器、扬声器组成。当数据正确就驱动它们实现对应操作。在设计中就按四个层次逐一搭建系统，本次设计可以实现指纹识别开锁，按键密码开锁，RFID刷卡识别开锁，APP连接WIFI一键解锁。设计中芯片采用了STM32F407VET6芯片作为主控芯片，通过芯片搭载丰富的接口来完成本次设计搭建，设计中使用了OLED显示屏作为按键密码输入显示功能。4x4薄膜按键来输入密码，选择相应操作。使用RFID-RC522模块通过SPI通信模式搭建了刷卡模块，指纹识别功能选择了AS608光学指纹模块来实现。这些器件的搭建实现了智能锁项目的三种开锁方式，开锁过程有相应的语音提示，主要是开锁成功是，会提示“开门”，关门也会提示“关门”，当密码输入错误，会提示密码错误。提示语音模块采用了JQ8900-16P语音模块来实现。开锁过程采用了舵机来模拟，当密码正确时舵机偏转90度，当门锁上之后在复位。WIFI通信模块采用了机智云平台+ESP8266模块来实现APP控制门锁。整体框架如图2-1所示。语音播报语音播报舵机显示屏舵机显示屏指纹识别指纹识别RFID刷卡STM32F407VET6RFID刷卡STM32F407VET6按键模块WIFI按键模块WIFIFLASHEEPROM手FLASHEEPROM手机APP图2-1系统整体设计框架实现上面功能有两种方案：裸板开发和操作系统开发.裸板开发：在STM32F407VET6板子上搭建工程，把所有模块都搭建好之后，进行软件设计，软件设计时把每一个模块初始化，然后编写功能函数，在主函数中进行执行，采用中断的形式来触发执行每一个模块工作，这种方案设计起来相对较简单，但存在很多缺陷。在程序运行时，采用的是顺序执行，它是按主函数中的步骤顺序执行，当我们设置的顺序是先连接网络，然后检测按键，然后顺序执行检测RFID是否有信息，检测指纹，检测APP信号。像这样顺序执行。中途采用中断来触发。顺序执行就会存在有部分功能在工作时被忽略，当正在检测APP传进来的数据是，指纹触发了，它需要等APP数据处理完才能去处理指纹，这种就达不到实时操作的效果，还可能会将指纹信息忽略，造成信息丢失，系统卡顿。所以在本次设计中采用了FreeRTOS实时操作系统来优化整个工程，将每一个模块的功能封装为一个任务，给它们分别设置一个优先级，采用调度的方式来实现功能切换。当有任务触发时就可以先比较它们之间的优先级，正在运行的任务优先级比其他的高就保持现在的状态执行，执行完再去处理已经触发的优先级低的任务。如果当前任务优先级较低就将当前任务挂起，先执行优先级高的任务再回来继续执行当前任务。这样就达到了实时的效果，也避免了任务触发冲突。在系统设计中主要模块搭建，模块搭建是用到了IIC、SPI、USART通信协议，在整个系统中主要是围绕它们进行设计，在RFID设计过程中采用了SPI同步串行全双工通信模式，方便数据传输。在AS608指纹模块和ESP8266模块中采用了串口通信，这两个采用串口通信主要是方便调试，这两个模块都是需要发指令，验