基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林中華，呂習(xí)棟

廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林中華，呂習(xí)棟

廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

引言

門禁系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)為核心，智能判斷用戶是否是出入人員，并且自動(dòng)開啟門鎖。這個(gè)在日常生活、防盜安全方面有廣泛的應(yīng)用。

藍(lán)牙是一種短距離通訊技術(shù)，一般通訊距離最遠(yuǎn)到10米，廣泛應(yīng)用于無(wú)線音頻信號(hào)傳播、穿戴式智能設(shè)備、手機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸、電腦周邊設(shè)備應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)規(guī)定了多種協(xié)議，適應(yīng)不同的通訊需求，可以保證通訊過(guò)程高效、安全、受干擾小。可以使開發(fā)人員迅速調(diào)試通過(guò)開發(fā)測(cè)試。

電磁繼電器是一種電子開關(guān)，電路中通過(guò)微小的信號(hào)就可以驅(qū)動(dòng)大電流大功率的開關(guān)，在電路中起到電路開關(guān)、閥門、隔離保護(hù)的作用。

門禁系統(tǒng)需要大電流驅(qū)動(dòng)門鎖開關(guān)，系統(tǒng)中使用單片機(jī)控制繼電器導(dǎo)通一組12V電源控制門禁系統(tǒng)的開關(guān)，可以滿足多種場(chǎng)合的需求。

1 控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1 控制總體構(gòu)成和工作原理

整個(gè)系統(tǒng)又門禁鎖體、控制核心主板構(gòu)成。控制主板接受到用戶手機(jī)發(fā)出的藍(lán)牙配對(duì)信號(hào)，通過(guò)配對(duì)手機(jī)地址信息是否存在于主板內(nèi)，配對(duì)后會(huì)控制繼電器導(dǎo)通一組12V電源接入到門禁鎖體，鎖體通電后內(nèi)部電磁鐵會(huì)吸引鎖溝打開。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制主板由STM8S003F3P6單片機(jī)、HC06串口藍(lán)牙模塊，MP2303同步整流穩(wěn)壓芯片，SIP-1A05繼電器組成。STM8S003F3P6作為主控制芯片，串口和藍(lán)牙串口模塊連接，并且控制繼電器開關(guān)，MP2303用于供電給整個(gè)系統(tǒng)。

1.2.1 STM8S003F3P6單片機(jī)

該系統(tǒng)選用STM8S003F3單片機(jī)作為主控制器，該單片機(jī)由意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)制造，廣泛用于工業(yè)設(shè)備，商用設(shè)備，民用產(chǎn)品。單片機(jī)內(nèi)部采用高級(jí)STM8內(nèi)核，具有3級(jí)流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間，640字節(jié)的數(shù)據(jù)EEPROM，1K字節(jié)RAM。

1.2.2 HC-06串口藍(lán)牙模塊

HC-06是一款主機(jī)從機(jī)功能一體的藍(lán)牙模塊，集成藍(lán)牙射頻芯片BC41713、W29W800 Flash芯片，集成藍(lán)牙天線。模塊可以通過(guò)單片機(jī)串口控制。模塊支持的Profile有：SPP，OPP，HSP/HFP，A2DP，AVRCP，PBAP。本系統(tǒng)使用SPP模式和手機(jī)連接，將藍(lán)牙模塊運(yùn)行在從機(jī)模式下。

1.2.3 MP2303電源供電電路

防盜鎖采用MP2303為供電芯片，該芯片是美國(guó)芯源系統(tǒng)有限公司（MPS）生產(chǎn)，具有4V-28V寬電壓輸入，用在防盜鎖中可以允許客戶使用9V-24V的電壓輸入，比較方便使用。MP2303還具有95%的工作效率，防盜鎖需要24小時(shí)不間斷的通電，高效率的穩(wěn)壓芯片可以很好的節(jié)省能源。

1.3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

STM8S003F3P6單片機(jī)程序使用意法半導(dǎo)體公司的的配套軟件STVD編程，源碼使用C語(yǔ)言。程序包括對(duì)藍(lán)牙模塊的控制，數(shù)據(jù)檢測(cè)，配對(duì)檢測(cè)，單片機(jī)EEPROM讀寫，繼電器控制。

程序設(shè)計(jì)中還需要對(duì)蘋果手機(jī)和安卓手機(jī)的配對(duì)進(jìn)行區(qū)分，安卓手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)過(guò)過(guò)程中需要藍(lán)牙模塊進(jìn)行確認(rèn)配對(duì)，方可連接成功。所以程序中需要等待用戶按下門鎖上的配對(duì)按鍵，以確認(rèn)是用戶本人配對(duì)了手機(jī)。程序會(huì)將用戶手機(jī)的藍(lán)牙地址寫入EEPROM。

蘋果手機(jī)由于使用了自身的通訊協(xié)議，連接設(shè)備時(shí)無(wú)需藍(lán)牙模塊確認(rèn)，自動(dòng)完成，因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)需要判斷是否是蘋果手機(jī)，如果是則要跳轉(zhuǎn)到配對(duì)等待的步驟，如果用戶沒有按鍵，則要操作藍(lán)牙模塊清除掉改地址。

圖1 單片機(jī)程序流程

2 系統(tǒng)調(diào)試

經(jīng)過(guò)硬件的設(shè)計(jì)，PCB制圖，焊接，設(shè)計(jì)出了這款智能門禁，通過(guò)STVD的調(diào)試參數(shù)正常。用戶在第一次使用時(shí)，打開手機(jī)藍(lán)牙，搜索到帶有LOCK名稱的藍(lán)牙設(shè)備，點(diǎn)擊鏈接后，門鎖主板配對(duì)燈會(huì)閃爍，提示正在配對(duì)設(shè)備，用戶按下配對(duì)按鍵，配對(duì)完成，門鎖正常打開。用戶再一次打開門鎖時(shí)，只需點(diǎn)擊手機(jī)的藍(lán)牙開關(guān)，打開手機(jī)藍(lán)牙，藍(lán)牙打開后會(huì)自動(dòng)配對(duì)上一次配對(duì)的設(shè)備，配對(duì)成功后門鎖會(huì)正常開啟。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于藍(lán)牙技術(shù)的智能門禁設(shè)備設(shè)計(jì)采用STM8單片機(jī)和高性能HC-06模塊設(shè)計(jì)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，由于采用了藍(lán)牙協(xié)議，具有較高的安全性，用戶在不用帶鑰匙的情況下就可以用手機(jī)快速安全的開鎖，這個(gè)彌補(bǔ)了防盜鎖市場(chǎng)的空缺，價(jià)格低廉，有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2]陳桂年.增強(qiáng)型8051單片機(jī)使用開發(fā)技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010

呂習(xí)棟，男，民族：漢，學(xué)歷：研究生，廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院。

林中華，男，民族：漢，學(xué)歷：研究生，廣西師范大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院。