基于藍牙的智能門鎖控制系統設計

周少鏵++呂群芳

摘要：目前是移動互聯網的時代，智能手機家喻戶曉人人擁有，智能手機除了通信功能外，相當于手表、MP3及電腦的功能已經被開發。而一項嶄新的技術正在被研制開發，那就是結合移動互聯技術與近距離無線通信技術，利用智能手機代替傳統機械鑰匙功能，研制新型智能門鎖系統，提高了傳統門鎖安全性，實現了人機交換。操作方便，使我們的居住智能化進程向前邁進大步。

關鍵詞：智能門鎖 控制系統 設計

中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0018-01

1 智能門鎖現狀

傳統的門鎖由鎖具和鑰匙配合擔負家庭安全職責。智能門鎖同樣兩部分構成即門鎖控制系統和智能移動設備藍牙客戶端軟件。其中智能移動設備藍牙客戶端軟件負責發出開關鎖指令、密碼驗證、數據加密、解密、設置系統參數等操作，門鎖控制系統等待接收智能移動設備發出的指令后雙方進行數據交換，通過正轉、反轉方式完成開關鎖操作。它的準確性和安全性由監測限位開關和電流傳感器來保證。智能門鎖系統取代機械鑰匙，實現了遠距離，遙控開關的技術，給人民生活帶來便利，三道安全技術保障了智能門鎖的安全，如果在社會普及，必將創造極高的社會效益。

2 硬件結構設計

2.1 系統電源

由于系統電源的組成部件單片機、繼電器、芯片等等都需要的功率較大，只有效率更高、功能更強的轉換器LM2576-5.0符合要求，它是一款國外進口的3A電流輸出降壓開關型集成穩壓電路，是一款高效穩壓電路。

2.2 系統主控電路接口設計

由于智能門鎖集成電路要求不僅具備高速、高效，可靠性強的特點，還要具備功能消耗低，抗干擾能力強等優點，綜合考慮，主控芯片選用單機器周期（1T）的單片機，即SOP28封裝單片機，指令代碼覆蓋傳統設備，可用于智能控制、高速通信、強干擾等場合。該單片機內部存儲功能強大，對配對地址、設置參數、系統密碼等都有記憶功能。

考慮到硬件系統采用的藍牙串口模塊需要具備成本低、體積小、收發靈敏度高等特點，選用FBT-06模塊，它是最適合嵌入式智能無線數據傳輸，簡單配備外圍元件后，功能更超級強大。通過STC15單片機的串口把和單片機的P3.2相連接，P3.2端口為高電平時表示藍牙設備連接成功。

電機和系統的安全是由電流閥值的設定來實現的。室內按鍵實現手動開鎖、閉鎖等功能，手機藍牙客戶端軟件對這個功能屏蔽后，系統更加靈活、方便、安全。霍爾開關傳感器，如果向單片機輸出高電平信號，控制蜂鳴器發出報警提示音，則說明門沒有關好。

2.3 鎖閂控制系統電路設計

由于直流電機的工作電壓較高，為了鎖閂的直流電機能夠帶動齒輪，STC15單片機驅動繼電器采用了光耦隔離。電機電流監測傳感器采用ACS712ELCTR-05B，它具有高絕緣電壓、單電源操作、極低內部傳導電阻等優點，極大提高安全性能。電路也得到保護。

3 軟件程序設計

門鎖控制系統軟件設計和智能移動設備藍牙客戶端軟件設計是系統軟件設計的兩個重要組成部分。用C語言編寫能夠編寫門鎖控制系統軟件，用Java語言編寫能夠編寫智能移動設備藍牙客戶端軟件。

門鎖控制系統接通電源后，STC15單片機開始一系列的初始化工作，然后STC15單片機再把一些參數信息發給藍牙串口模塊，例如，配對地址、驗證密碼等。只有藍牙串口模塊設置為從模式，才可以與主設備掃描、地址配對。限位開關可以檢測門鎖狀態。之后，STC15單片機繼續檢測按鍵的兩種情況，根據情況執行對應的開鎖、閉鎖動作。同時還可以根據按鍵操作是否被屏蔽，來判斷開鎖、閉鎖操作是否被屏蔽。這在一定程度上對室內按鍵開鎖安全性提供保障。

通常把智能移動藍牙設備當作主設備經過密碼驗證后，雙方通過特殊加密方式開始數據通訊。數據包由命令字、數據長度，數據和一個字節的校驗碼組成。串口中斷是數據接收的方式。只有串口中斷服務子程序接收到符合要求的數據，才開始解密，產生命令碼，然后開鎖、閉鎖、參數設置等操作依照命令碼進行。

藍牙設備之間的通信Android可以用系統提供的藍牙API。兩個藍牙設備的通信需要三步完成。第一，設置藍牙設備；第二，尋找局域網內可能或者匹配的設備；第三，連接設備和設備之間的數據傳輸。首先注冊一個BroadcastReceiver來接受設備掃描到的信息，使用靜態方式取得藍牙適配器啟動藍牙功能，點擊查詢到的藍牙設備時，就能獲取到該藍牙的MAC地址，從而實現藍牙設備之間的連接。

藍牙設備連接成功后就可以實現發送和接收數據，通過流的方式將數據發送到藍牙串口模塊、STC15單片機在中斷服務子程序中讀取到完整的數據包后，分離出命令碼，根據命令碼執行相應的操作，實現對門鎖系統的控制或設置。

那么怎樣才能利用Android系統客戶端實現對門鎖的操控呢？先在客戶端輸入賬號和密碼，登陸后進入主控界面，點擊“手機連接藍牙門鎖”能發現附近的藍牙設備，繼續點擊按提示輸入藍牙的配對密碼，密碼輸入正確就可以實現藍牙模塊和手機客戶端的連接及數據通訊了。

4 結語

總之，無線智能門鎖控制系統替代了鑰匙，用遠程無線，不接觸等方式實現了用智能手機等智能藍牙設備對門鎖的開鎖、閉鎖、報警提示、參數設置等人機交互操作，系統的安全性用密碼驗證、數據加密等方式得到進一步保證。隨著移動電子科技的發展，這種低成本，高安全，簡單使用的智能門鎖將會走進千家萬戶。

參考文獻

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收稿日期：2016-09-12

作者簡介：周少鏵（1983—），男，浙江余姚人，本科，工程師，研究方向：電子設計；呂群芳（1983—），女，河北滄州人，大學本科，工程師，研究方向：電

子設計。