基于STC12处理器的智能门锁系统设计

基于STC12处理器的智能门锁系统设计
卢贶
【摘要】本文介绍了一种以STC12处理器为核心的智能门锁系统, 该系统包含门外电子密码等和门内电子锁等两部分.门外部分接收输入的电子密码, 通过
NRF24L01无线模块与门内部分通讯, 控制步进电机开门, 可实现开门、关门、设置控制权限与来访客人远程通话、显示、打印等功能.还有该智能门锁系统性价比高、稳定可靠, 已应用在高端智能门锁系统上.%This paper introduces an intelligent door lock system based on STC12 processor.The system consists of two parts:electronic password input outside the door and electronic lock inside the door.The external part receives the electronic password input and communicates with the internal part of the door through the
NRF24L01 wireless module to control the opening of the stepper motor.If the electronic lock in the door receives the controlling message, it can realize the functions of opening, closing and setting control rights, with other functions such as remote call, display and printing with visitors.The intelligent door lock system is of great price value, with high stability and reliability.
【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】5页(P57-61)
【关键词】STC12;智能门锁;系统
【作者】卢贶
【作者单位】武汉软件工程职业学院,湖北武汉 430205
【正文语种】中文
【中图分类】TM571.6
1 概述
随着科技的进步，人们对工作、生活中自动化水平提出了越来越高的要求，住宅小区易发生偷盗、钥匙忘记携带，本智能门锁可克服传统的等待开门、起床开门或锁门、钥匙携带、出门担心是否落锁等困挠。

智能门锁不仅具有传统的密码输入功能，门铃提示功能，还扩展远程通信功能和高度人性化的人机交互功能，来访客人在按门铃时，系统能拨打号码通知主人，由主人决定是否通过语言系统与来访客人对话，然后决定是否远程开门。

如果发生非法入侵时，系统可马上为主人提供信息，即时做好安防措施。

2 总体设计
本系统以STC12处理器为主控制器，包括单片机控制子系统，包括：ZLG7289按键模块、12864显示模块、NRF24L01无线模块；模拟门子系统，包含：模拟门、步进电机驱动、语音及门铃模块；功能执行子系统，包括：微型打印机、TC35I无线通信模块[1]。

系统总体设计框架图如图1所示。

3 硬件设计
3.1 主控制器介绍
主控制器型号为STC12C5A60S2，该芯片内部有专门的Reset电路，工作可靠性强。

主控制器部分包含串行接口电路、时钟和复位电路、存储系统(ROM、RAM、
Flash)[2]，其电路图如图2所示。

3.2 TC35I模块电路
TC35I是一种性价比高的工业级无线通信模块，体积小巧，有data、语音传输、SMS服务和fax功能。

支持AT指令集，处理器可通过AT指令集方便地双向控制该无线通信模块。

最大功耗为2瓦，由于不需要长时间连接无线网络，需要无线
传送的数据量也不大，因此该模块的平均功耗可以控制得很小，在空闲模式下最大的工作电流为3.0毫安。

有自动重启和故障恢复能力。

该模块电路设计简单，通信性能稳定，可方便的实现移动终端接收和发送功能[3]。

该模块接口电路图如图3
所示。

图1 系统总体设计框图
图2 主控制器电路原理图
图3 TC35I模块接口电路图
TC35I电路原理图如图4所示。

图4 TC35I电路原理图
3.3 NRF24L01无线通信模块
NRF24L01集RF接收和发射于一体，具有GFSK调制、集成OSI链路层、自动生成报头等功能，工作电压为1.9 V～3.6 V，本设计中选用该无线通信模块成品，
通过模块的SPI接口和配套接插件与STC12处理器连接。

模块接口原理图如图5
所示。

3.4 ZLG7289A按键电路
ZLG7289A是多功能显示和按键处理集成电路，显示功能方面，可连接8bit的数码显示管，也可连接64个发光二极管。

按键处理上，可连接64个键的矩阵键盘。

还能处理多种显示效果命令。

本系统共设计了20个按键，接KR0～KR4(五行)和KC0～KC3(四列)引脚。

该芯片通过SPI接口与处理器连接[4]，图6为ZLG7289A
按键数码管显示原理图。

图5 NRF24L01无线通信模块接口原理图
图6 ZLG7289A按键显示模块原理图
4 软件设计
本智能门锁系统采用模块化程序设计思路，该设计思路的特点有：功能程序易于设计和测试；代码便于阅读和理解；程序的修改和功能变动会比较简单等。

本智能门锁系统软件设计分为以下几个模块：门外电子密码等程序模块、门内电子锁等程序模块、KEY检测及判断程序、EEPROM处理程序等[5]。

(1)门外电子密码等程序。

该程序主要实现硬件和软件设置、判断ZLG7289模块是否使能、密码输入及检测、短距无线通信处理等功能。

(2)门内电子锁等程序。

该程序主要任务是结合TC35I完成远程控制和拨打电话、打印等操作。

(3)KEY检测及判断程序。

键盘采用ZLG7289芯片，在主函数中调用KEY功能函数，通过功能选择进入合适的功能处理代码，当ZLG7289不使能时，处理器进入循环代码中，一旦检测到ZLG7289处于使能状态，就重复KEY功能函数处理。

(4)EEPROM处理程序。

EEPROM选用AT24C02。

在比较密码时，会执行EEPROM读取程序，读取密码数据，并与按键输入的密码数据做比对。

在密码设置功能下，该处理程序会把新输入的密码数据保存到EEPROM中。

门外电子密码等和门内电子锁等程序模块流程图如图7和图8所示。

5 小结
本系统设计采用STC12处理器，具有性价比高，可靠性强、适用性广等特点，实现了多功能、高安全性的智能门锁功能。

文中详细介绍了系统主处理器电路设计、TC35I无线通信电路设计、短距无线通信电路设计、ZLG7289按键电路设计等，利用模块软件设计思路实现软件功能。

本设计已形成产品投入生产和销售，在实际
使用中，系统的安全性及可靠性得到了高度认可。

图7 门外电子密码等主程序流程图
图8 门内电子锁等程序设计流程图
参考文献
【相关文献】
1 李朝青．单片机原理及接口[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006：152-156．
2 龚运新．单片机C语言开发技术[M]．北京：清华大学出版社，2006：180-198．
3 杨世恩．智能电子门禁系统研究与设计[J]．通信技术，2011，(5)：56-58．
4 周文超．基于单片机的蓝牙智能门锁设计与实现[J]．信息技术，2013，(7)：133-135．
5 董钰，徐昭元．一种新型的安全智能门锁系统[J]．科技创新与生产力，2017，(7)：74-76．。