【正文】 無變化 無變化 功能點(diǎn) 發(fā)送正確的 6位密碼 使用安卓手機(jī)藍(lán)牙串口軟件搜索并連接系統(tǒng)藍(lán)牙模塊，發(fā)送 111111，觀察系統(tǒng)變化。 連接成功時(shí)，顯示“ Please Enter Password” 連 接 成 功時(shí) ， 顯 示“ Please Enter Password” 功能點(diǎn) 藍(lán)牙輸入正確密碼解鎖時(shí)的狀態(tài)顯示 使用安卓手機(jī)連接系統(tǒng)藍(lán)牙，并輸入 111111，觀察顯示屏的變化。 停留在輸入界面 停留在輸入界面 安全性校驗(yàn) 輸入大于 6 位密碼 當(dāng)輸入 1111111 ，11111111 時(shí)，觀察系統(tǒng)狀態(tài)。 門顯示打開狀態(tài) 門顯示打開狀態(tài)，有時(shí)跳出輸入界面，門顯示關(guān)閉狀態(tài) 功能點(diǎn) 輸入錯(cuò)誤的 6位密碼 在 關(guān) 門 狀 態(tài) 下 輸 入123456，觀察系統(tǒng)狀態(tài)。確認(rèn)測(cè)試：是吧軟件系統(tǒng)作為一個(gè)單一的執(zhí)行實(shí)體而進(jìn)行的需求有效性測(cè)試，其目的是驗(yàn)證 我們的軟件是否滿足所有功能、行為和執(zhí)行要求。但這些基于“黑匣子”的測(cè)試僅能對(duì)模塊中整個(gè)代碼的一部分進(jìn)行測(cè)試。嵌入式系統(tǒng)測(cè)試主要分為 4 個(gè)階段，即模塊測(cè)試，集成測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試，硬件 /軟件集成測(cè)試，其中硬件 /軟件集成測(cè)試階段是嵌入式系統(tǒng)所特有的，目的是驗(yàn)證嵌入式系統(tǒng)與其所控制的硬件設(shè)備是否正確的交互。當(dāng)門被打開時(shí)則使用串口及相應(yīng)的 AT 指令發(fā)送短信內(nèi)容到指定的手機(jī)號(hào)碼上。從安全性角度來講， GSM 無線模塊應(yīng)該能監(jiān)視門鎖的狀態(tài)，當(dāng)門被打開時(shí)應(yīng)能及時(shí)發(fā)送短信通知主人，以達(dá)到防患于未然的作用。設(shè)計(jì)原理為根據(jù)藍(lán)牙的 state 引腳來判斷藍(lán)牙的連接狀態(tài)，使用單片機(jī)對(duì)其供電，使用 STC12CA60S2的第二串口作為通信端口，以達(dá)到交互的目的。其程序流程圖如圖 53 所示。主要是由矩陣鍵盤和單片機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的 P0 I/O口與矩陣鍵盤的行線與列線相連接，根據(jù) P0 口的電平來檢測(cè)哪個(gè)按鍵被按下，通過按鍵輸入以達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。 0x20～ 0x7F 為標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼， 0xA0～ 0xFF 為日文字符和希臘文字符，其余字符碼 (0x10～ 0x1F 及 0x80～ 0x9F)沒有定義。 PC 在編譯時(shí)就把 39。本模塊實(shí)現(xiàn)通過接口輸入字符或字符串以及字符或字符串的位置，使 LCD1602 在指定位置上顯示相應(yīng)的字符或字符串。子程序的實(shí)現(xiàn)都是通過主程序的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)子程序模塊包括：串口通信模塊、狀態(tài)顯示模塊、按鍵輸入模塊等，藍(lán)牙控制模塊等。 測(cè)試性：在軟件設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)集合，用來測(cè)試所建立的系統(tǒng)，同時(shí)可以保證系統(tǒng)得到全面的檢驗(yàn)。 :要求軟 件在設(shè)計(jì)完成后，文檔清晰可讀，易于理解，同時(shí)軟件本身具有清晰，簡(jiǎn)單，明了的結(jié)構(gòu)。 ：軟件的可靠性意味著軟件在測(cè)試與運(yùn)行過程中避免可能發(fā)生故障的能力，一但系統(tǒng)發(fā)生故障，可以有一定解脫和排除故障的能力。該控制電路可以通過收發(fā)短信以控制門的打開或關(guān)閉。相對(duì)于 GSM 的 的訪問速度而言，GPRS 擁有更快的訪問數(shù)據(jù)通信速度， GPRS 技術(shù)還具有在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)連接，永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)。短信模塊只支持語音和短信服務(wù)。本控制電路主要由 state 狀態(tài)引腳的電平與串口中輸入的值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，來控制門鎖的打開還是關(guān)閉。 1602液晶顯示屏 郭相卓：基于 STC12C5A60S 單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 20 圖 48 矩陣鍵盤輸 入控制電路連接圖 Matrix keyboard input control circuit connection diagram 藍(lán)牙模塊控制電路 藍(lán)牙模塊控制電路主要是由 HC05藍(lán)牙模塊與單片機(jī)組合而成的，藍(lán)牙模塊具有安全，穩(wěn)定，節(jié)能，高效的特點(diǎn)，在室內(nèi)可達(dá) 10m 以內(nèi)的通訊距離，可以用于短距離無線通信設(shè)備來使用。本設(shè)備的系統(tǒng)控制鍵盤主要是由矩陣鍵盤控制電路實(shí)現(xiàn)的。通過單片機(jī)的 P2^6 口與 LCD1602 液晶部件的 EN 端進(jìn)行連接，用于控制指令或數(shù)據(jù)的有效運(yùn)行，是控制 LCD1602 液晶部件的開關(guān)。為了增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，應(yīng)該減少 I/O 口復(fù)用的情況出現(xiàn)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)每個(gè) I/O 口對(duì)指定功能進(jìn)行控制。 表 44 HC05 藍(lán)牙模塊 引腳說明表 Table of HC05 Bluetooth module pin description 序號(hào) 名稱 說明 1 LED 配對(duì)狀態(tài)輸出；配對(duì)成功輸出高電平，未配對(duì)則輸出低電平 2 KEY 用進(jìn)入 AT狀態(tài)；高電平有效（懸空默認(rèn)為低電平） 3 RXD 模塊串口接收腳，可接單片機(jī)的 TXD 4 TXD 模塊串口發(fā)送腳，可接單片機(jī)的 RXD 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 5 GND 地 6 VCC 電源（ ~） 其原理圖如圖 45所示 圖 45 HC05 藍(lán)牙模塊的原理圖 HC05 Bluetooth module schematic 無線通信模塊 本系統(tǒng)選擇 SIM800L 無線通信模塊， SIM800L 無線通信模塊是小型移動(dòng)通信平臺(tái)，是全球最小的 LGA 四頻 GSM/GPRS 模塊，全球通用，工作電壓為 ，支持的波特率范圍寬，可以自動(dòng)匹配，同時(shí)使用 AT 指令可以簡(jiǎn)單，方便的對(duì)此模塊進(jìn)行控制，造價(jià)便宜，實(shí)用性高，但是對(duì)電壓與電流的要求較高，需要為其配備專用的電源，作為遠(yuǎn)距離無線操作模塊，可以以最小的代價(jià)獲得全部需要的功能。 本設(shè)計(jì)采用 HC05 藍(lán)牙模塊， HC05 藍(lán)牙模塊是一款高性能主從一體藍(lán)牙串口模塊，可以同各種帶藍(lán)牙功能的電腦，藍(lán)牙主機(jī)，手機(jī)，等智能終端配對(duì)，并且支持相當(dāng)寬的波特率范圍： 4800~1382400，并且兼容 5v 或 的單片機(jī)系統(tǒng)，便于使用，方便連接，同時(shí)該模塊小巧，精致，造價(jià)低，功耗低，性能高，非常適合于單片機(jī)的近距離無線控制。接口的選擇，藍(lán)牙模塊的接口分串行接口、 USB 接口、數(shù)字 IO 口、模擬 IO 口、 SPI 編程口及語音接口，僅需要數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)應(yīng)盡量采用串行接口（ TTL 電平），這樣市場(chǎng)上的模塊都可以支持，如確實(shí)需要 IO 口，就需要根據(jù)需 要進(jìn)行藍(lán)牙軟件的開發(fā)，時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本都比較高。 圖 43 LCD1602 液晶顯示器與單片機(jī)的 引 腳接口圖 LCD1602 liquid crystal display and MCU pin interface 郭相卓：基于 STC12C5A60S 單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 藍(lán)牙 部件 藍(lán)牙模塊的選自應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面。 1062 內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同點(diǎn)陣字符，足夠日常使用。 郭相卓：基于 STC12C5A60S 單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 圖 41 STC12C5A60S2 單片機(jī)引腳圖 STC12C5A60S2 microcontroller pin diagram 顯示部件 本系統(tǒng)采用的 LCD 液晶顯示器是 1602 液晶顯示器，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，其接口說明如表 41所示。 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。在電路設(shè)計(jì)上，應(yīng)采用模塊化的電路設(shè)計(jì)，降低器件之間的干擾，加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。除此之外還需要在功耗與穩(wěn)定性上進(jìn)行加強(qiáng)，以保證智能門鎖是正常運(yùn)行。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、WIN202 WINXP 等操作系統(tǒng)。當(dāng)收到短信時(shí)可以判斷短信的內(nèi)容進(jìn)行解鎖，也可以判斷是否接收到短信，如果接收到短信，則對(duì)短信的內(nèi)容進(jìn)行判斷，執(zhí)行相應(yīng)的操作，當(dāng)門的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，可以發(fā)送短息進(jìn)行通知。上位機(jī)用 java 語言編寫。 （ 4） 無線傳輸 無線通訊模塊可以 將單片機(jī)傳輸來的智能門鎖的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過短消息傳輸給手機(jī)，使主人了解 門鎖是否被外人打開 。同時(shí)它的精確的控制每個(gè)引腳的輸入輸出狀態(tài)，指令簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率高。 圖 32 智能門鎖系統(tǒng)硬件搭建結(jié)構(gòu)圖 Intelligent door lock system hardware structure diagram 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì) 智能門鎖的解鎖方式有很多，本文主要是使用 6位密碼作為解鎖方式，主要的輸入方式有 3種，一是使用鍵盤直接進(jìn)行輸入到單片機(jī)中，二是使用藍(lán)牙模塊通過串口輸入到單片機(jī)中，三是使用無線傳輸模塊通過串口輸入到單片機(jī)中，最后在單片機(jī)中處理，在 LCD液晶顯示屏中顯示相關(guān)內(nèi)容。 智能門鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示， STC12CA60S2 單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心，使用液晶顯示模塊作為系統(tǒng)交互界面，指導(dǎo)用戶操作，鍵盤輸入模塊作為直接輸入接口可以輸入密碼解鎖和進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)置，如修改密碼等?！八{(lán)牙”的每一個(gè)話音通道支持 64Kbps 的同步話音，異步通道支持的最大速率為 721Kbps、反向應(yīng)答速率為 的非對(duì)稱連接，或者 的對(duì)稱連接。 郭相卓：基于 STC12C5A60S 單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 藍(lán)牙通 信技術(shù) 藍(lán)牙通信技術(shù)是采用低能耗無線電通信技術(shù) [9]來實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)模鋫鬏斔俾首罡邽槊棵?1Mb/s，以時(shí)分方式進(jìn)行全雙工通信，通信距離為 10米左右，配置功率放大器可以使通信距離進(jìn)一步增加。到 PDUMode 已經(jīng)取代 BlockMode，后者逐漸淡出。沒有控制移動(dòng)電話文本消息的先例，只開發(fā)了一種叫 SMS BlockMode 的協(xié)議，通過終端設(shè)備 (TE)或電腦來完全控制 SMS。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。停止 是 用于表示單個(gè)包的最后一位。擴(kuò)展的 ASCII碼是 0～ 255（ 8位）。 數(shù)據(jù)位是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配 。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù) ， 它很 簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信 。 此按鍵去抖技術(shù)是使用軟件的方法減少按鍵抖動(dòng)帶來的影響 [7,8]，主要是使用延時(shí)程序，使用 5ms～ 10ms 的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。單片機(jī)可靠性高，可工作到 10^6 ~10^7 小時(shí)無故障，處理功能強(qiáng)，速度快，低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，控制功能強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。通過輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。例如，兩個(gè)數(shù) 6 和 7 相加，在相加之前，操作數(shù) 6 放在累加器中， 7 放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí)， ALU 即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果 13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容 6。運(yùn)算器由運(yùn)算部件 —— 算術(shù)邏輯單元（ Arithmetic amp。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。指紋解鎖使用指紋的唯一性進(jìn)行解鎖，如今的指紋鎖經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展已經(jīng)具有很高的安全性，但成本較高。如何才能讓門鎖的使用更加便捷，傳統(tǒng)門鎖需要使用鑰匙到門近前才能開鎖，當(dāng)人在屋內(nèi)而客人敲門時(shí)，也需要到門口才能開門，可以增加遠(yuǎn)程開鎖方式，以增加開鎖的便捷性。在國內(nèi)外主要的研究方向是指紋解鎖與眼球解鎖，如今指紋解鎖的精度與安全性的開發(fā)與研究已經(jīng)成熟，但是眼球解鎖實(shí)用化仍然需要時(shí)間，本系統(tǒng)使用最為簡(jiǎn)單但安全性最高的密碼解鎖，基于廉價(jià)高效的 STC12C5A602 單片機(jī)，同時(shí)增加便捷的智能手機(jī)解鎖與短信解鎖功能，在確保安全性的同時(shí)提高便捷性，配合手機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便捷的智能開鎖體驗(yàn)。 Password lock。本系統(tǒng)基于 51 單片機(jī)， 鋰電池供電， 設(shè)計(jì)了一款智能門鎖，使用 LCD1602 顯示屏作為交互界面，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示， 4 4 矩陣鍵盤作為密碼輸入端口，實(shí)現(xiàn)鍵盤解鎖， HC05 藍(lán)牙模塊作為與 Android 連接的端口，使用 Android智能手機(jī)輸入密碼解鎖， SIM800L 短信模塊作為短信發(fā)送與接收的端口，實(shí)現(xiàn)短信解鎖，門鎖狀態(tài) 通知等功能。系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單、響應(yīng)快捷、安全方便，為居民家庭財(cái)產(chǎn)提供安全保障，也解決了沒有鑰匙無法開鎖的問題，具有一定應(yīng)用價(jià)值。 目錄 引言 ................................................................................................................................................. 1 1 項(xiàng)目概述 ......................