基于單片機的智能節電防盜門鎖

摘 要：人們外出時總是忘記關掉家里的燈、空調等電器設備，造成了電力資源的大量浪費，還有就是極多的入室盜竊案件。針對這些問題，設計了以IAP15F2K61S2單片機為核心，搭設7805穩壓電路、光電傳感器、語音模塊、顯示模塊、改裝后的門鎖結構模塊等構成了一個智能節電防盜門鎖。

關鍵詞：節能性；應用性；弱電控制強電

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-01

該裝置是一個智能節電防盜門鎖，為此設計了兩種控制電路：一種是針對前板的水平撥匙與后板的旋鈕所控制的鎖舌是分開的，設計了一個自動回路；另一種是針對前板的水平撥匙與后板的旋鈕共用一條鎖舌，設計了一個自動回路和一個人工操作回路在室內門框上，從而避免當人在室內反鎖時，造成室內照明、空調系統的失靈，巧妙地將其與門框相結合，并將其連接在家庭配電箱的照明電路上，實現對室內所有的照明燈、空調等電器設備的控制。

一、智能節電門鎖的硬件結構（如圖1所示）

智能節電門鎖的主體結構有：主控芯片IAP15F2K61S2單片機、7805穩壓電路、ISD1820語音模塊、ULN2003驅動電路、低控高電路（繼電器電路）；它的輔助結構有：顯示器模塊、步進電機、矩陣鍵盤模塊、光電傳感器模塊及改裝后的門鎖（將步進電機裝入鎖中，通過聯動裝置實現卡鎖功能[2]）。

（一）7805穩壓電路。此電路的主要結構是7805穩壓芯片，它可以將+5～+40V的直流電轉化為+5V的直流電源為主控芯片及各模塊供電。

（二）ISD1820語音模塊。利用單片機對此模塊進行控制（邊沿觸發）。當門未鎖好時，它會有語音提示用戶的作用。

其主要特點有：（1）尺寸：50mm*40mm*15mm。（2）工作電壓：直流3～5V。（3）10秒語音錄放，高質量、自然的語音還原。（4）可用作喊話器模塊。（5）帶循環播放、點動播放及單遍播放功能。（6）兼容性好，可用單片機控制。（7）本模塊可直接驅動8歐姆、0.5W的小喇叭。

（三）ULN2003驅動電路。此電路主要是驅動步進電機，對步進電機的正反轉及角度的控制。當步進電機正轉90度帶動機械結構將門鎖卡死，鎖舌不能向內移動；輸入正確密碼后，步進電機反轉90度，門鎖恢復到正常狀態，可以用鑰匙將門鎖打開。

（四）低控高電路（繼電器電路）。用單片機輸出小電壓控制家用電的220V電壓，主要元件包括一個復位開關、導線、繼電器、三極管、漏電保護器以及家用電燈，照明電路與繼電器的常閉端串聯連接。當用戶在家時，常閉端點閉合，保障用戶的正常用電；當用戶外出時，只要將門反鎖，常閉端點斷開，會使照明電路被切斷，從而避免了電力資源的浪費。

三、智能節電門鎖軟件設計

（一）軟件設計的流程（如圖2所示）

（二）各模塊的主要功能設計：（1）ISD1820語音模塊：使用單片機產生一個階躍信號觸發語音模塊，如果模塊正常工作，語音提示：“請關好門，安全出行！”；（2）顯示屏模塊：利用字庫來編輯文字數據，如果模塊正常工作，就應該顯示：請關好門，安全出行；（3）光電開關傳感器模塊：當人在開鎖時，光電傳感器被遮住，返回值為1，進入計時狀態。如果時間超過設定值，電機轉到卡鎖位置，門鎖無法打開；（4）矩陣鍵盤模塊：如果門被卡鎖是用戶操作失誤導致的，可通過矩陣鍵盤輸入密碼，將門鎖恢復到正常狀態，再用鑰匙將門鎖打開。（5）繼電器電路：當門被反鎖后，單片機的IO口輸出高電平，將繼電器的常閉觸點斷開，就可以斷開照明電路，實現低電壓控制家用220V電壓，突出整個系統設計的應用性和創新性。[1]

四、軟件與硬件的綜合測試

通過步進電機的調試對門鎖進行結構改造，達到最佳的效果。根據門鎖的功能，將軟件與硬件良好地進行結合。通過不斷地調試加以改進，最后達到了功能要求：節電、防盜。該系統最終的目的是節能；為了避免廣大用戶出門忘記關掉家用電源，我們設計的當用戶只要將門反鎖，就可以關掉家里用電設備，這既達到節電目的，又極大的方便了用戶。

五、結束語

智能節電防盜門鎖實現了當人外出時只需要將門反鎖上，門鎖結構碰觸復位開關立即響應主控程序中的低控高的斷電程序，即可將照明電路斷開，達到關閉室內所有忘關的照明燈、空調等用電設備。當用戶外出時，門沒有被鎖好，語音模塊和顯示器模塊會提示用戶將門鎖好。其中顯示器平時是關閉的，只有提示用戶時背景燈才會打開，進一步達到了節能的目的。還有一個功能是是當有人在門前站著超過預定的時間，門會自動卡死，防止小偷入室盜竊。智能節電防盜門鎖在不僅給人們帶來了極大地方便，大大節約了電力資源；更提高用戶住宅的安全性，該裝置屬于低功耗產品并且它的制作成本很低，因此具有廣泛的應用性。

參考文獻：

[1]李全利.單片機原理及接口技術[M].北京：高等教育出版社，2009：155-206.

[2]趙勇，楊明忠.轎車電動卡板式門鎖的智能控制研究[J].武漢汽車工業大學學報，1997.

[作者簡介]徐卓林（1993.12-），男，本科，研究方向：無線通訊技術。