一種基于NodeMCU的智能鎖控制系統

文/寇世文

1　引言

隨著現代信息技術的快速發展，我們已經進入了信息化的社會。智能家居，物物互聯的思想也已經從概念開始逐步成為現實，并漸漸融入了我們的生活。本文主要利用現代通信技術的方便、快捷等特點，來實現一種智能手機實時控制鎖開關的設計。通過手機控制門鎖的開關，解放了人們用鑰匙開關門的傳統方式。基于實時控制，監測的特點，在一定程度上本設計也保證了用戶的安全性。該設計是以方便人們日常生活為主要目的，它的設計結合了單片機開發設計、電路開發、服務器設計等技術。

2　系統組成

該設計方案的設計核心是服務器的設計開發和NodeMCU的開發。通過NodeMCU的WI-FI模塊接入網絡并和服務器進行數據通信，再通過智能手機訪問服務器從而來實現手機控制NodeMCU的目的。

2.1　NodeMCU

NodeMCU是一塊開源的物聯網開發板，它內置了一塊基于ESP8266-12的Wi-Fi模塊。它的開發通常使用方便快捷的腳本Lua語言和Arduino IDE。在結構上它具有一個集成完善的USB串口，通過USB口的接入省去了使用FTDI的USB轉串口來開發編程的不便。另外它具有一個3.3V的電壓調節器，因此它可以被3.3v以上電源驅動運行。從外觀上看它一共有30個可以配合面包板使用的引腳，其中有13個GPIO引腳，除了GPIO16只能進行讀寫以外，其它每個引腳都可以進行中斷PWM、I2C等功能。因為具有較多的引腳以及功能，它受到了大部分開發愛好者的喜愛。

2.2　服務器

本設計方案的服務器選用機智云物聯網開發平臺。機智云是一個方便技術開發人員，快速開發智能硬件的物聯網開發社區。它為開發者提供了設備遠程控制管理，數據存儲分析等等服務。在接入該平臺時，它提供了許多接入云端的方案，同時它可以自動生成許多相關功能實現的配置代碼。對于大多數喜歡硬件設計愛好者，通過機智云可以有效縮短智能設備的開發周期，因此比較符合本設計方案的需求。

2.3　鎖的選擇

在鎖的選擇上，本設計方案選取基于螺線管的智能鎖。它工作于12V的直流電壓下，其中紅線連接12V電源；通常應用作于柜門鎖、文件柜鎖、門鎖、抽屜鎖等等，具有安全、小巧、穩定、安裝方便、反應靈敏等特點。螺線管電磁鎖基本上是由其內部的一個帶有電樞的大銅線圈所驅動。在一般情況下鎖舌是處于彈出狀態下的。當通電后，在電磁的作用下鎖舌會收入鎖體。如圖1所示。

3　系統設計與實現

3.1　原理框圖

如圖2所示，NodeMCU為電路的中控單元，它通過自身的引腳GPIO4輸出的高低電平來控制鎖的開關。通過集成在板身上的Wi-Fi模塊連接Wi-Fi信號接入機智云。通過機智云手機APP從而協調整個系統來控制鎖的開關。

3.2　控制電路圖

如圖3所示，12V的直流電壓接入鎖的紅線，從藍線出來分成兩路其中一路串接一個阻值為2KΩ的電阻，另一路接一個二極管最終兩路在三極管的集電極匯合。GPIO4引腳通過串聯一個2KΩ的電阻接入三極管的基極。射極直接接地。如果GPIO4輸出一個低電平信號三極管會處于截止狀態，Q1點處于高電頻。如果GPIO4輸出一個高電頻，三極管即可導通，鎖舌就會在電流的作用下收回鎖體。

4　結語

本文提出了一種手機實時控制門鎖開關的簡單設計方案。通過該方案的實現我們可以在任何地方，人和時間來控制門的開關，并且可以通過手機實時監控門鎖是否被打開。因此該設計在一定程度上可以及時提示用戶，保證用戶隱私不被侵犯。

圖1：電磁鎖外觀圖

圖2：系統設計框圖

圖3：部分電路