楊秀花 秦付軍 鄧成中

(西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川 成都 610039)

1 系統(tǒng)總體方案

智能鎖系統(tǒng)以CC2540為主控模塊，配以鎖驅(qū)動電路、GSM等模塊構(gòu)成。CC2540是一個超低消耗功率的系統(tǒng)單晶片，其上集成了性能優(yōu)越的RF收發(fā)器，整合了包含微控制器、主機(jī)端及應(yīng)用程序在一個元件上，時鐘電路構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)來作為系統(tǒng)的聯(lián)動控制中心。CC2540主控芯片作為系統(tǒng)的信號輸入端，由L298N芯片布進(jìn)電機(jī)組成的鎖驅(qū)動電路作為本系統(tǒng)的輸出端。當(dāng)手機(jī)的藍(lán)牙連接成功后，APP經(jīng)藍(lán)牙發(fā)出信號，CC2540主控芯片接收到藍(lán)牙信號并傳送至系統(tǒng)控制中心進(jìn)行處理，最后通過作用鎖驅(qū)動器實現(xiàn)門禁功能。與此同時，主控芯片反向發(fā)出已接收的確認(rèn)信號，通過藍(lán)牙傳送至APP確認(rèn)接收，利用GSM信息通過SMSC傳輸?shù)叫畔⒅行牟l(fā)到指定的手機(jī)。系統(tǒng)的重要設(shè)計模塊如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計模塊結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)的工作設(shè)計說明

主控芯片收到信號和指令之后開始工作，如果移動設(shè)備的藍(lán)牙正確連接信號，控制門鎖的繼電器在接收到信號之后自動將門鎖打開，同時指示燈被接通點亮，一段時間之后后電子鎖的電路又開始重新工作，門自動吸合。如果藍(lán)牙信號得不到正確認(rèn)證連接，則不能控制藍(lán)牙模塊，門鎖無反應(yīng)，從而實現(xiàn)了門禁。藍(lán)牙模塊會接收上位機(jī)發(fā)出的信號，同時傳送給單片機(jī)系統(tǒng)指定的引腳，使得繼電器與電子鎖認(rèn)證連接，從而使電子鎖打開。如果P1.1是高電平以及NPN三極管導(dǎo)通，同時與繼電器的常開觸點相連接，則繼電器的電路吸合使電子鎖電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，從而使門鎖打開。

門鎖的復(fù)位電路設(shè)計。復(fù)位是系統(tǒng)單片機(jī)的初始化功能，目的是使單片機(jī)從0000H單元就開始進(jìn)行程序執(zhí)行。除了剛進(jìn)入系統(tǒng)時的初始化功能外，也為了避免程序運行過程中出現(xiàn)的錯誤或者操作的失誤導(dǎo)致系統(tǒng)的整體鎖死，因此需要系統(tǒng)的復(fù)位，即重新啟動系統(tǒng)。本設(shè)計采用AT89S52芯片，因其中帶有復(fù)位電路，系統(tǒng)復(fù)位方式分自動和手動，本設(shè)計采用手動復(fù)位。

門鎖時鐘電路的設(shè)計。在時序指令使得各個信號按照時序關(guān)系進(jìn)行工作，因此時序是程序正常執(zhí)行信號的關(guān)鍵。系統(tǒng)中的時鐘電路產(chǎn)生時鐘信號從而使單片機(jī)有序地工作，為了確保單片機(jī)進(jìn)行同步工作，單片機(jī)的電路必須依照一定的時鐘電路進(jìn)行控制。

3 軟件程序設(shè)計

本設(shè)計的關(guān)鍵程序主要是門鎖控制系統(tǒng)軟件和移動藍(lán)牙客戶端軟件，門鎖控制系統(tǒng)軟件固定鑲嵌在門鎖芯片中，其利用C語言進(jìn)行源代碼的編寫，移動藍(lán)牙客戶端軟件做成軟件安裝包工移動設(shè)備安裝，其利用用Java語言進(jìn)行源代碼的編寫。

當(dāng)門鎖控制系統(tǒng)的電源被接通之后，單片機(jī)開始進(jìn)行正常的初始化工作，初始化工作完成后會發(fā)出地址匹配、安正密碼等相應(yīng)的認(rèn)證信息到藍(lán)牙模塊，當(dāng)藍(lán)牙的串口模塊設(shè)置為從模式時，門鎖控制系統(tǒng)將能夠與主設(shè)備進(jìn)行互相信息掃描和地址匹配。門鎖的開關(guān)狀態(tài)由隈位開關(guān)進(jìn)行檢測，然后主控芯片對按鍵的情況繼續(xù)進(jìn)行檢測驗證，再根據(jù)檢測的情況進(jìn)行相應(yīng)的開鎖、閉鎖動作。

移動藍(lán)牙設(shè)備與門鎖控制系統(tǒng)通過密碼驗證后，兩者通過加密的方式進(jìn)行信息傳送。有了信息傳輸?shù)拿艽a認(rèn)證，則通過主設(shè)備端移動藍(lán)牙客戶端軟件即可對門鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的指令操作，從而實現(xiàn)開鎖和閉鎖等遠(yuǎn)程操作功能。

4 數(shù)據(jù)采集、運輸與處理

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集是利用芯片發(fā)送采樣信息頻率到數(shù)據(jù)采集的模塊，當(dāng)書模塊接收到信息之后再將信息傳輸給CC2540單晶片，同時進(jìn)行各類處理分析。藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)采集模塊主要由數(shù)據(jù)采集、無線傳輸、終端接收等單元構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集模塊與門鎖控制系統(tǒng)安裝在現(xiàn)場，并由電池電源進(jìn)行供電，數(shù)據(jù)采集模塊可通過設(shè)定指令自動完成數(shù)據(jù)的采集。輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路后送入數(shù)據(jù)采集芯片，再通過數(shù)據(jù)采集模塊繼續(xù)傳輸至單片機(jī)中，單片機(jī)通過藍(lán)牙芯片連接的串口，從而使數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙進(jìn)行無線傳輸。數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸主要采用GSM通信技術(shù)實現(xiàn)，將數(shù)據(jù)通過GSM短消息格式將傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而達(dá)到對門鎖狀態(tài)的實時監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)處理利用特定應(yīng)用數(shù)據(jù)(內(nèi)建應(yīng)用)和設(shè)置(內(nèi)建應(yīng)用和第三方應(yīng)用)，例如藍(lán)牙識別的距離等，同時可利用通用系統(tǒng)設(shè)置，例如密碼設(shè)置等。

5 結(jié)語

本文介紹了基于遠(yuǎn)程控制的藍(lán)牙智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計原理和工作模式，并給出了程序軟件設(shè)計的方式和數(shù)據(jù)采集運輸?shù)姆椒?。本文充分利用了手機(jī)等智能設(shè)備的藍(lán)牙功能，實現(xiàn)了對門鎖的智能遠(yuǎn)程控制，避免了無線射頻門鎖伺服狀態(tài)下的電力消耗。通過智能藍(lán)牙設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對門鎖的開、關(guān)等遠(yuǎn)程操作功能，實現(xiàn)了系統(tǒng)的安全便捷、成本低廉的系統(tǒng)特征，具有較大的實際應(yīng)用價值。