基于機械門鎖的遠程解鎖模塊開發(fā)設計

陸建東　顏競峰

摘 要：互聯網的出現加速了智能鎖的升級，本項目針對老式外裝門鎖加裝無線解鎖模塊實現遠程開鎖。本文介紹如何以手機為客戶端，結合blinker和Arduino軟件以及機械解鎖模塊實現遠程控制解鎖，減少更換鎖產生的成本，方便實用，無需鑰匙，解決忘帶鑰匙的煩惱。本項目開發(fā)內容包含無線控制模塊與基座模塊，通過無線控制模塊作為移動端的信號接受點，收到開鎖指令后判斷，如果命令合法則將指令通過繼電器傳送給基座中的馬達完成轉動，最終實現門鎖的開啟。

關鍵詞：機械門鎖 遠程控制 解鎖模塊

Development and Design of Remote Unlocking Module based on Mechanical Door Lock

Lu Jiandong Yan Jingfeng

Abstract：The emergence of internet has accelerated the upgrade of smart locks. This project is aimed at retrofitting a wireless unlocking module for old exterior door locks to realize remote unlocking. This article introduces how to use the mobile phone as the client， combined with blinker and Arduino software and mechanical unlocking module to realize remote control unlocking， reducing the cost of changing the lock， and solving the trouble of forgetting bringing the key. The development content of this project includes a wireless control module and a base module. The wireless control module is used as the signal receiving point of the mobile terminal. After receiving the unlock command， it is judged. If the command is legal， the command is transmitted to the motor in the base to complete the rotation and realize the opening of the door lock.

Key words：mechanical door lock， remote control， unlocking module

近年來，伴隨著互聯網的普及，帶動了物聯網的發(fā)展，傳統的機械鎖經過再次升級成為智能鎖，能實現更多的解鎖方式如遠程解鎖、指紋解鎖、人臉解鎖等等。但在經歷機械鎖到智能鎖的切換時，必然會帶來一段較長的過渡期，目前全國傳統的老式機械鎖保有量還十分巨大，如果需要更換成智能鎖，存在以下缺點：

1）機械鎖更換成智能鎖將會帶來額外成本支出，傳統機械鎖和智能鎖的價格差別一般在5-10倍左右。

2）更換為智能鎖工序也較為繁瑣。

因此，本項目基于市面上常見的老式機械鎖為研究對象，開發(fā)一款簡易的通用型無線解鎖模塊，能在不更換機械鎖的前提下，實現遠程手機控制解鎖。

1 系統實現

本設計的遠程解鎖模塊的結構設計框如圖1所示。手機客戶端作為命令發(fā)送的起點，通過服務器連接無線控制模塊，控制基座模塊的運行，最終實現解鎖功能。

2 手機客戶端

采用市面上主流產品點燈科技（blinker），它是一套專業(yè)且易用物聯網解決方案。跨硬件、跨平臺的物聯網解決方案，提供APP端、設備端、服務器端支持，使用公有云服務進行數據傳輸存儲。Blinker常見支持藍牙 、 WiFi 等通訊方式，理論上只要是支持藍牙或者WiFi的設備，都可以使用blinker連接。此處我們只運用其中Wifi控制功能。

在blinker中新增開鎖設備[1]名稱，確定產品密鑰，將產品密鑰通過燒錄寫進Esp8266芯片中進行識別關聯。再對該設備進行開鎖頁面設置，設置常見開關按鈕，并調用Monitor模塊對芯片狀態(tài)進行監(jiān)控。最后在總頁面中能查看設備當前狀態(tài)，確認是否離線。

3 無線控制模塊

無線控制模塊[2]由一款Esp 8266芯片，一塊5V供電模塊，一個繼電器，一個馬達，若干杜邦線等共同組成。選用一款Esp8266是一款集成了Wifi功能的MCU開發(fā)板，可以直接連接wifi，開發(fā)環(huán)境多元化，也是表較受歡迎的物聯網芯片。配套繼電器，將電信號ESP8266芯片中的電信號通過繼電器轉換成電路的開閉。電源模塊，提供該控制中心的電源。馬達，根據電路中的供電信用提供旋轉動力，用以開鎖。

ESP 8266芯片采用Arduino語言[3]進行編寫腳本，Arduino使用C/C++編寫程序，雖然C++兼容C語言，但這是兩種語言，C語言是一種面向過程的編程語言，C++是一種面向對象的編程語言。早期的Arduino核心庫使用C語言編寫，后來引進了面向對象的思想，目前最新的Arduino核心庫采用C與C++混合編寫而成。

程序主要包含以下核心內容：

#define BLINKER_WIFI 1.

//表示通過wifi接入

#include

//點燈科技的核心庫

char auth[] = "c21239998e60";

//設備的密鑰

char ssid[] = "TP-LINK_A319";

char pswd[] = "xxxxxxxxx";

// wifi 的SSID和密碼，

BlinkerButton Button1（BUTTON_1）;

//手機點擊按鈕后，觸發(fā)這個函數工作

void setup（） {

Serial.begin（115200）;

//設置波特率115200

Blinker.begin（auth， ssid， pswd）; //連接wifi

Button1.attach（button1_callback）;

通過燒錄器將函數寫入Esp8266芯片中，實現Blinker與控制模塊進行匹配綁定。手機APP控制ESP8266芯片（已接入wifi），由8266芯片控制繼電器的開關，最后控制電機的運轉。

搭建遠程解鎖模塊如下：

4 基座模塊設計

本文以老式門鎖為例子。內部采用橫向開鎖設置，左右滑動開關即可打開鎖舌，將電機的旋轉運動轉化為直線運動帶動開關的橫向運動即可打開門[4]。鎖舌橫向有效位移為14mm，因此設置電機的有效行程為14mm能有效保證鎖舌開啟和關閉。如下圖4所示

解鎖模塊設計如圖5，馬達通過繼電器控制閉合，帶動圓盤的旋轉，由圓盤上的圓柱帶動橫軸的左右位移，最終推動門的開閉。

通過硬件的測試，基于blinker軟件可實現遠程手機APP解鎖傳統機械鎖，在不更換原機械鎖的結構基礎上加裝解鎖模塊實現最終的解鎖操作。在一定范圍內能實現遠距離的開關鎖，保護了個人財產和增加了便利性和經濟性。

5 結語

本系統針對傳統機械鎖遠程解鎖問題，以手機為客戶端，以無線通信技術為傳輸手段，機械裝置控制鎖具的開關，方便實用，無需鑰匙，提高開鎖的便捷性，可運用到市面常見的老式機械門鎖。同時不需要更換原先的機械鎖，可以大幅度節(jié)約成本。后續(xù)基于當前功能還可自主開發(fā)附加功能如報警、遠程門鎖監(jiān)控功能等，也為后續(xù)的開發(fā)設計打下了良好的基礎。

基金項目：臺州職業(yè)技術學院2021年校級大學生科技創(chuàng)新項目（項目編號：2021DKC28）。

參考文獻：

[1]楊世恩. 智能電子門禁系統研究與設計[J].通信技術，2011（5）：24-26.

[2]徐正科，陳杰，佟安.基于樹莓派+Arduino實現簡易智能模塊化門鎖[J] .計算機產品與流通，2018（12）：109.

[3]孫宏明. Android 手機程序設計，App Widget 常駐程序.中國水利水電出版社，2012.

[4]王元峰，曾惜. 面向專用配網設施的智能鎖控管理及APP應用[J].信息與電腦（理論版），2019，47（2）： 105-106，109.