Screen-Lock智能屏锁

资料超详细 👇

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项目简介🪄

项目介绍

本项目基于ESP32C3模组，搭载 RISC-V 32 位单核处理器，并使用海凌科ZW101及LD2402模块实现智能屏锁功能，支持多项统计。适用于学习监督，员工统计，信息安全保护。

项目功能

固件功能

✅ 蓝牙HID输入
✅ 离开工位时自动锁屏
✅ 回到工位时指纹解锁
✅ 统计工作时长及离开时长
✅ 统计休息次数
✅ 统计经过时的次数
✅ 久坐提醒
✅ 用眼距离过近提醒
✅ Web控制中心

项目参数🔮

采用Espressif ESP32C3模组作为本项目主控，提供WIFI及蓝牙能力
采用Hi-Link ZW101指纹模组，实现指纹解锁输入密码功能
采用Hi-Link LD2402人体雷达，实现人体距离检测功能
采用TP4054充电IC，实现锂电池充电功能
支持3V振动马达，用于提醒

硬件设计

主控电路

主控这里选用ESP32C3芯片，借助C3的蓝牙功能通过HID实现锁屏和输入密码，借助C3的WIFI功能通过局域网搭建Web服务实现可视化数据及设备控制中心。C3芯片价格便宜且引脚IO足够。

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指纹模块

指纹模块选用Hi-Link ZW101模块，由于该模块默认串口波特率较低，所以使用软件模拟串口进行通讯，把C3的硬件串口留给LD2402使用，这里还引出了一条T_OUT信号线，这是一条触摸信号线，你可以把他当作触摸按键使用。

人体存在模块

人体存在模块选用HI-Link LD2402人体存在24G毫米波雷达模块，这个模块的串口波特率为115400，比较高，所以这里使用硬件串口通讯，模组带一个输出IO，用于判断是否有人存在，不过这个IO比较多余，可以去除掉，因为串口会实时发送数据告诉人体距离，如果你有扩展需求可以去掉这个IO接其他外设。

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供电电路

供电使用LDO方案，这里选用ME6217C33M5G芯片，尺寸小巧，外围器件较少。

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充电电路

充电IC选用TP4054，价格便宜，而且体积小，很适合集成，CHRG这里也引出一条IO，可以反馈电池充电状态。
（务必接入电池后使用，不接电池主控芯片无法正常启动）

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屏幕

屏幕选用SSD1306，0.91寸屏，用作信息提示。

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振动马达

振动马达也是用作提醒功能使用，3.3V使用NMOS通过IO控制,我这里用的AO3400A支持5.7A，可以选便宜点的，马达额定电流只有80mA。

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接口部分

TypeC接口选用12P接口，如果觉得不好焊可以换8P的，不过12P好像比8P便宜。按键3.3*3.3mm尺寸，比较小，电源开关建议选柄长一点的。

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软件开发

完整源码请查看附件或wiki文档软件教程

开发环境

软件环境：VSCode+PlatformIO
开发语言：C/C++

依赖库

通过以下开源库协助本项目开发

EspSoftwareSerial：软串口驱动库
Adafruit SSD1306：屏幕驱动库

蓝牙HID驱动

蓝牙HID基于BleKeyboard库修改，原库年久失修，由于安全协议问题会导致最新Windows及Android系统拒绝与其通讯

通过在原库void BleKeyboard::begin(void)中添加以下两行解决

    pSecurity-&gt;setCapability(ESP_IO_CAP_NONE);//安全设置
    pSecurity-&gt;setInitEncryptionKey(ESP_BLE_ENC_KEY_MASK | ESP_BLE_ID_KEY_MASK);

指纹驱动

指纹库基于Hi-Link提供的例程修改，原例程缺少一些数据位判断及适当延时，导致接收到的数据包未过滤而返回通讯失败。

通过对原库receiveResponse()函数改良，添加数据位判断，以及init初始化添加等待延时解决。

    bool receiveResponse() {
uint8_t response[64];
uint8_t index = 0;
uint32_t startTime = millis();

// 先等待包头 EF 01
bool headerFound = false;

while (millis() - startTime &lt; 2000) {  // 延长等待时间到2秒
  if (fingerprintSerial.available()) {
    uint8_t b = fingerprintSerial.read();

    if (!headerFound) {
      if (index == 0 &amp;&amp; b == 0xEF) {
        response[index++] = b;
      } else if (index == 1 &amp;&amp; b == 0x01) {
        response[index++] = b;
        headerFound = true;
      } else {
        index = 0; // 重新开始找包头
      }
    } else {
      response[index++] = b;

      if (index &gt;= 9) {
        // 包长度在第7和8字节
        uint16_t packetLen = ((uint16_t)response[7] &lt;&lt; 8) | response[8];
        if (index &gt;= 9 + packetLen) {
          // 收到完整包
          break;
        }
      }
    }
  }
}

#if defined(HLK_DEBUG)
Serial.println("Received response:");
printResponse(response, index);
#endif

// 简单校验包头和确认码
if (index &gt;= 12 &amp;&amp; response[0] == 0xEF &amp;&amp; response[1] == 0x01 &amp;&amp; response[9] == 0x00) {
  return true;
}
return false;
}

Web网页

借助ESP32C3的WIFI功能，实现局域网控制中心，使得数据可视化。

网页做了一些美化还有统计图，所以占用Flash比较多。

 void handleRoot() {
String html = R"rawliteral(
  
  
  
    
    
    LD2402 监控
    
    
  
  
    <h1>HLK-LD2402 监控</h1>

    <div>
      <div id="currentDistance">当前自定义距离：0.50 米</div>
      自定义距离 (米): 
      <input type="number" id="distanceInput" />
      保存
    </div>

    <div>
      <div>指纹验证后输入的文本:</div>
      <input type="text" id="fingerprintTextInput" />
      保存
    </div>

    <div>
      10样本平均距离：<strong><span id="avg10">--</span> m</strong>
    </div>

    <div>
      
    </div>

    <div>
      <strong>自定义距离以内累计时间：</strong><span id="inside">--</span> 秒<br />
      <strong>自定义距离以外累计时间：</strong><span id="outside">--</span> 秒<br />
      <strong>自定义距离内切换次数：</strong><span id="insideSwitch">--</span><br />
      <strong>自定义距离外切换次数：</strong><span id="outsideSwitch">--</span><br />
      <strong>经过次数：</strong><span id="pass">--</span>
    </div>
  
  
)rawliteral";
server.send(200, "text/html", html);
}

分区表

ESP32C3具备4MB，但是由于默认分区还预留了OTA分区，所以可用的很少。本项目不需要OTA升级所以这里我们修改分区表进行扩容。

去除原有的OTA预留空间，合并到主分区

# Name,     Type, SubType, Offset,    Size,      Flags
nvs,        data, nvs,     0x9000,     0x5000,
factory,    app,  factory, 0x10000,    0x1C0000, 
spiffs,     data, spiffs, 0x1D0000,    0x220000,
coredump,   data, coredump,0x3F0000,   0x10000,