基于单片机的蓝牙智能门锁设计与实现
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１ 系统 总体 设 计
１．１ 系统 工作 原理 蓝牙 智能 门锁 分 为匙 端 和 锁端 两 个 核 心部 分 ，
其 中匙端包 含 智 能终 端 和 蓝牙 模 块 Ａ，蓝 牙 模 块 Ａ 作为通信 主端 ，智能终 端可对蓝牙模 块 Ａ进行控 制 ，使得匙端相当于开 门的钥匙 ；锁端包含单片机和 蓝牙模块 Ｂ，蓝牙模块 Ｂ作为通信从端 ，其可将用户 的操作信息传送至门锁 ，由门锁 内部 的单片机进行 处理 ，通过 单片 机输 出 电平 的改 变控 制 机 械 门锁 的
摘 要 ：研 究并设计 一种 蓝 牙智 能 门锁 ，给 出 系统 总体 设 计 方案 以及 安全 保 密措 施 。利 用蓝 牙 设备 的无线连 接 ，在 单 片机 编 程 的 基 础 上 ，通 过 蓝 牙地 址 配 对 、 密码 校 验 、算 法加 密等 技 术 ， 实现 移 动终 端设备 对蓝 牙智 能 门锁 的控 制 ，省去 了携 带钥匙 的繁 琐 与 不便 。通 过 实验 调试 证 明 ， 该 门锁 完全达 到 实际使 用要 求 ，具备安 全性 高， 实用性 强，成本低 廉 等优 点。 关键 词 ：蓝牙 技术 ；智 能 门锁 ；单 片机 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍ ａｒｔ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＭ
０ 引言
蓝 牙技 术是 一种支 持短 距离无 线 连接 的通信 技 术 。蓝 牙设 备采 用时分 双工 传输方 案 实现 全双工 传 输 ，工 作 在 ２．４ＧＨｚ ＩＳＭ 频 段 （Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ，即工业 、科 学 和 医学 频段 ）上 ，这 一 频 段不 需 要 申请 就 可直接使 用 。通过 蓝牙 技术 不仅 能 有效 地 简化 掌上 电脑 、笔 记本 电脑 和移 动 电话 、手 机 等移 动通 信终 端设 备 之 间 的 通信 ，还能 成 功 地 简 化 以上 电子设备 与因特网 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ之 间的连接 ，从 而 使这 些 现代通 信设 备与 因特 网之 间 的数 据传 输变 得 更加 迅速 高效 。
蓝牙 门锁 就是 利用蓝 牙 的连接 通信 功能来 开关 门锁 。通 过密码 算 法 的设 置 舍 去 携 带钥 匙 的繁 琐 ， 直接通过智能终端 （如手机 ，计算机等 ）完成开门的 动作 。此 项技 术还 可通过 一个 蓝牙 主端 与多个 蓝牙
从端 之 间的对 接达 到在安 全 的环 境 中一钥匙 开启 多 门锁 的 目的 ，省 去 多把钥匙 的繁琐 与 累赘 ，极 大地方 便 了人们 的生 活 。
收稿 日期 ：２０１３—０１—０８ 作者简介 ：周文超 （１９９０一），男 ，本科，研究方 向为 电子信息技术 。
通讯作者 ：尹浩。
一
１３３ —
ຫໍສະໝຸດ Baidu
动作 。 在 需要开 启 门锁 时 ，蓝 牙模 块 Ｂ会 接 收 到 自蓝
牙 模块 Ａ 发 送 的蓝 牙 配对 码 ，先 对 配 对 码 进 行 对 比，若蓝 牙配对 码配对 成功 ，则可建 立起两 个蓝牙 模 块 之 间的连 接 ；在 建 立 连 接后 ，蓝 牙模 块 Ｂ会 自动 获取对 方 的蓝牙 地址 并 作保 存 ，随后 蓝 牙模 块 Ｂ会 自动检 索之前 获取 到 的蓝牙 模 块 Ａ 的地 址 是 否 在 预先设定 的地址 范 围 内，若是 ，则 可进人 由单片机 自 动控制 的密码 校验 阶段 ；最 后则 通 过 蓝牙 模块 Ａ所 连 接 的智能终端 输 人密 码 进 行验 证 ，如 果密 码 校 验 正 确 ，就 可进入 到开锁模 式 。设 计原 理如 图 １所示 。
ＺＨＯＵ Ｗ ｅｎ－ｃｈａｏ ．ＨＵＡＮＧ Ｚｈｅ ，一，Ｗ ＡＮＧ Ｃｈａｏ ，ＹＩＮ Ｈａｏ ， （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔ ｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｈｉｇｈｅｒ
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０６３２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
２０１３年第１期
文 章 编 号 ：１００９—２５５２（２０１３）０７—０１３３—０３ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３６８．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
基 于 单 片 机 的蓝 牙 智 能 门锁 设 计 与 实 现
周文超 ，黄 哲 ，王 超 ２，尹 浩
（１．暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室 ，广州 ５ １０６３２； ２．暨南大学理工学 院光 电工程系 ，广州 ５１０６３２）
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｓｍａｒｔ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｓ ｗｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｗ ｉｔｈ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ， ａｄｄｒｅｓｓ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｍａｒｔ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｃｋ ｃｏｍｅ ｔｒｕｅ，ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｍａｋｅｓ ｏｕｒ ｌｉｆｅ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ａｓ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｎｅｅｄ ｔｏ ｔａｋｅ ＳＯ ｍａｎｙ ｋｅｙｓ．Ｉｔ ｐｒｏ ｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｅｃｄｙ ｍｅｅｔｓ ｔｈ ｅ ａｃｔｕａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｏｃｋ；ＳＣＭ
１．１ 系统 工作 原理 蓝牙 智能 门锁 分 为匙 端 和 锁端 两 个 核 心部 分 ，
其 中匙端包 含 智 能终 端 和 蓝牙 模 块 Ａ，蓝 牙 模 块 Ａ 作为通信 主端 ，智能终 端可对蓝牙模 块 Ａ进行控 制 ，使得匙端相当于开 门的钥匙 ；锁端包含单片机和 蓝牙模块 Ｂ，蓝牙模块 Ｂ作为通信从端 ，其可将用户 的操作信息传送至门锁 ，由门锁 内部 的单片机进行 处理 ，通过 单片 机输 出 电平 的改 变控 制 机 械 门锁 的
摘 要 ：研 究并设计 一种 蓝 牙智 能 门锁 ，给 出 系统 总体 设 计 方案 以及 安全 保 密措 施 。利 用蓝 牙 设备 的无线连 接 ，在 单 片机 编 程 的 基 础 上 ，通 过 蓝 牙地 址 配 对 、 密码 校 验 、算 法加 密等 技 术 ， 实现 移 动终 端设备 对蓝 牙智 能 门锁 的控 制 ，省去 了携 带钥匙 的繁 琐 与 不便 。通 过 实验 调试 证 明 ， 该 门锁 完全达 到 实际使 用要 求 ，具备安 全性 高， 实用性 强，成本低 廉 等优 点。 关键 词 ：蓝牙 技术 ；智 能 门锁 ；单 片机 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍ ａｒｔ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＭ
０ 引言
蓝 牙技 术是 一种支 持短 距离无 线 连接 的通信 技 术 。蓝 牙设 备采 用时分 双工 传输方 案 实现 全双工 传 输 ，工 作 在 ２．４ＧＨｚ ＩＳＭ 频 段 （Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ，即工业 、科 学 和 医学 频段 ）上 ，这 一 频 段不 需 要 申请 就 可直接使 用 。通过 蓝牙 技术 不仅 能 有效 地 简化 掌上 电脑 、笔 记本 电脑 和移 动 电话 、手 机 等移 动通 信终 端设 备 之 间 的 通信 ，还能 成 功 地 简 化 以上 电子设备 与因特网 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ之 间的连接 ，从 而 使这 些 现代通 信设 备与 因特 网之 间 的数 据传 输变 得 更加 迅速 高效 。
蓝牙 门锁 就是 利用蓝 牙 的连接 通信 功能来 开关 门锁 。通 过密码 算 法 的设 置 舍 去 携 带钥 匙 的繁 琐 ， 直接通过智能终端 （如手机 ，计算机等 ）完成开门的 动作 。此 项技 术还 可通过 一个 蓝牙 主端 与多个 蓝牙
从端 之 间的对 接达 到在安 全 的环 境 中一钥匙 开启 多 门锁 的 目的 ，省 去 多把钥匙 的繁琐 与 累赘 ，极 大地方 便 了人们 的生 活 。
收稿 日期 ：２０１３—０１—０８ 作者简介 ：周文超 （１９９０一），男 ，本科，研究方 向为 电子信息技术 。
通讯作者 ：尹浩。
一
１３３ —
ຫໍສະໝຸດ Baidu
动作 。 在 需要开 启 门锁 时 ，蓝 牙模 块 Ｂ会 接 收 到 自蓝
牙 模块 Ａ 发 送 的蓝 牙 配对 码 ，先 对 配 对 码 进 行 对 比，若蓝 牙配对 码配对 成功 ，则可建 立起两 个蓝牙 模 块 之 间的连 接 ；在 建 立 连 接后 ，蓝 牙模 块 Ｂ会 自动 获取对 方 的蓝牙 地址 并 作保 存 ，随后 蓝 牙模 块 Ｂ会 自动检 索之前 获取 到 的蓝牙 模 块 Ａ 的地 址 是 否 在 预先设定 的地址 范 围 内，若是 ，则 可进人 由单片机 自 动控制 的密码 校验 阶段 ；最 后则 通 过 蓝牙 模块 Ａ所 连 接 的智能终端 输 人密 码 进 行验 证 ，如 果密 码 校 验 正 确 ，就 可进入 到开锁模 式 。设 计原 理如 图 １所示 。
ＺＨＯＵ Ｗ ｅｎ－ｃｈａｏ ．ＨＵＡＮＧ Ｚｈｅ ，一，Ｗ ＡＮＧ Ｃｈａｏ ，ＹＩＮ Ｈａｏ ， （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔ ｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｈｉｇｈｅｒ
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０６３２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
２０１３年第１期
文 章 编 号 ：１００９—２５５２（２０１３）０７—０１３３—０３ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３６８．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
基 于 单 片 机 的蓝 牙 智 能 门锁 设 计 与 实 现
周文超 ，黄 哲 ，王 超 ２，尹 浩
（１．暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室 ，广州 ５ １０６３２； ２．暨南大学理工学 院光 电工程系 ，广州 ５１０６３２）
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｓｍａｒｔ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｓ ｗｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｗ ｉｔｈ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ， ａｄｄｒｅｓｓ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｍａｒｔ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｃｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｃｋ ｃｏｍｅ ｔｒｕｅ，ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｍａｋｅｓ ｏｕｒ ｌｉｆｅ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ａｓ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｎｅｅｄ ｔｏ ｔａｋｅ ＳＯ ｍａｎｙ ｋｅｙｓ．Ｉｔ ｐｒｏ ｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｅｃｄｙ ｍｅｅｔｓ ｔｈ ｅ ａｃｔｕａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｏｃｋ；ＳＣＭ