基于蓝牙技术的智能门禁系统设计

2017-05-19林中华吕习栋

科学中国人 2017年14期

关键词：门禁系统门锁串口

林中华，吕习栋

广西师范大学外国语学院

基于蓝牙技术的智能门禁系统设计

林中华，吕习栋

广西师范大学外国语学院

引言

门禁系统是通过计算机为核心，智能判断用户是否是出入人员，并且自动开启门锁。这个在日常生活、防盗安全方面有广泛的应用。

蓝牙是一种短距离通讯技术，一般通讯距离最远到10米，广泛应用于无线音频信号传播、穿戴式智能设备、手机间数据传输、电脑周边设备应用。蓝牙技术规定了多种协议，适应不同的通讯需求，可以保证通讯过程高效、安全、受干扰小。可以使开发人员迅速调试通过开发测试。

电磁继电器是一种电子开关，电路中通过微小的信号就可以驱动大电流大功率的开关，在电路中起到电路开关、阀门、隔离保护的作用。

门禁系统需要大电流驱动门锁开关，系统中使用单片机控制继电器导通一组12V电源控制门禁系统的开关，可以满足多种场合的需求。

1 控制系统整体设计

1.1 控制总体构成和工作原理

整个系统又门禁锁体、控制核心主板构成。控制主板接受到用户手机发出的蓝牙配对信号，通过配对手机地址信息是否存在于主板内，配对后会控制继电器导通一组12V电源接入到门禁锁体，锁体通电后内部电磁铁会吸引锁沟打开。

1.2 系统硬件设计

控制主板由STM8S003F3P6单片机、HC06串口蓝牙模块，MP2303同步整流稳压芯片，SIP-1A05继电器组成。STM8S003F3P6作为主控制芯片，串口和蓝牙串口模块连接，并且控制继电器开关，MP2303用于供电给整个系统。

1.2.1 STM8S003F3P6单片机

该系统选用STM8S003F3单片机作为主控制器，该单片机由意法半导体公司生产制造，广泛用于工业设备，商用设备，民用产品。单片机内部采用高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，8K字节程序存储空间，640字节的数据EEPROM，1K字节RAM。

1.2.2 HC-06串口蓝牙模块

HC-06是一款主机从机功能一体的蓝牙模块，集成蓝牙射频芯片BC41713、W29W800 Flash芯片，集成蓝牙天线。模块可以通过单片机串口控制。模块支持的Profile有：SPP，OPP，HSP/HFP，A2DP，AVRCP，PBAP。本系统使用SPP模式和手机连接，将蓝牙模块运行在从机模式下。

1.2.3 MP2303电源供电电路

防盗锁采用MP2303为供电芯片，该芯片是美国芯源系统有限公司（MPS）生产，具有4V-28V宽电压输入，用在防盗锁中可以允许客户使用9V-24V的电压输入，比较方便使用。MP2303还具有95%的工作效率，防盗锁需要24小时不间断的通电，高效率的稳压芯片可以很好的节省能源。

1.3 单片机程序设计

STM8S003F3P6单片机程序使用意法半导体公司的的配套软件STVD编程，源码使用C语言。程序包括对蓝牙模块的控制，数据检测，配对检测，单片机EEPROM读写，继电器控制。

程序设计中还需要对苹果手机和安卓手机的配对进行区分，安卓手机蓝牙配对过过程中需要蓝牙模块进行确认配对，方可连接成功。所以程序中需要等待用户按下门锁上的配对按键，以确认是用户本人配对了手机。程序会将用户手机的蓝牙地址写入EEPROM。

苹果手机由于使用了自身的通讯协议，连接设备时无需蓝牙模块确认，自动完成，因此在程序设计时需要判断是否是苹果手机，如果是则要跳转到配对等待的步骤，如果用户没有按键，则要操作蓝牙模块清除掉改地址。

图1 单片机程序流程

2 系统调试

经过硬件的设计，PCB制图，焊接，设计出了这款智能门禁，通过STVD的调试参数正常。用户在第一次使用时，打开手机蓝牙，搜索到带有LOCK名称的蓝牙设备，点击链接后，门锁主板配对灯会闪烁，提示正在配对设备，用户按下配对按键，配对完成，门锁正常打开。用户再一次打开门锁时，只需点击手机的蓝牙开关，打开手机蓝牙，蓝牙打开后会自动配对上一次配对的设备，配对成功后门锁会正常开启。