基于梁山派的智能门锁项目 - 嘉立创EDA开源硬件平台

制作目的:对老式的弹簧锁进行升级，变成为了智能门锁，也具备物联网功能。电路分为门外和门内，主控在门内，从而防止了通过破坏主控来打开门锁的隐患。 ## 一、项目费用 186.46元=电路工具120.2元+材料66.26元 ##### 材料购买（66.26元）： 1.PCB：1-4层喷锡EDA专用券。 2.外壳：15.36元+3D活动免费券。 3.面板：面板定制免费打样券。 4.电子元件：BOM29.46元（用了50元立创自营优惠券）。其他平台：ESP-01S（7.5元），ULN2003驱动板28BYJ48五线四相5V电机（8.5元），FPM383D指纹模块（25.5元），RC522RFID射频模块（6.2元），4*4键盘（3.2元）。 ## 二、准备工作 ##### 构建计算机环境: 1.嘉立创EDA网页专业版(电路图设计)。 2.Keil uVision5(代码调试)。 3.Keil uVision5(代码调试)。 ##### 需要的电路工具120.2元： 电烙铁（49.3元），镊子（17.7元），台钳（24元），电流表（29.2元）。 ##### 学习资源： ## 三、总体方案 ##### 硬件： ##### 代码： ## 四、功能描述 ##### 硬件： ###### 1.供电： （1） 锂电池充电：当外部电源连接到IP5306时，它会检测锂电池的电压水平。如果电池电压较低，IP5306会启动充电功能。它通过内部的充电控制回路和电流传感器控制充电电流，将电流传递到电池，直到电池电压达到设定的充电终止电压。 （2）电池保护：IP5306内置了针对锂电池的多项保护功能。它可以监测电池电压、电流和温度等参数，并在异常情况下采取保护措施。例如，当电池电压过低或过高、电流过大、温度异常等情况发生时，IP5306会停止电池的放电或充电，以保护电池免受损坏。 （3） 电源管理：IP5306还提供电源管理功能，可以为设备提供稳定的供电电压。它采用集成的可调节的降压转换器，将锂电池的较高电压转换为设备所需的较低电压。同时，它还可以在电池电压较低时提供低电量警报，以便用户及时充电或采取其他措施。 ###### 2.键盘模块： 矩阵键盘本质是使用8个io口来进行16个按键的控制读取，可以减小io口的使用，用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上，设置一个按键。而这样的按键中按键的个数是4 X 4个。 ###### 3.指纹模块： 当手指接触半导体电容表面时，形成 传感器电路 ，而脊和谷与表面接触程度的不同会带来距离的不同，从而可以计算出接触点处的电容值大小，从而采集完整的指纹图像。 ###### 4.RC522RFID模块： 读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。 ###### 5.ULN2003模块： IN1-4引脚为ULN2003的控制端，主要连接单片机引脚，高电平导通，低电平截止；OUT1-4为ULN2003的驱动端，主要连接步进电机4个相线。LED1-4为指示作用，ULN2003通道导通时亮，截止时灭。VCC主要为ULN2003内部续流二极管的公共端，VM为步进电机的驱动电压；VCC与VM的工作电压需保持一直。步进电机以5V为工作电压。 ###### 6.ESP-01S模块： TCP/UDP 通信：ESP-01 WiFi 模块可以通过 TCP 或 UDP 协议与远程服务器进行通信，例如发送 HTTP 请求或接收传感器数据 ##### 代码： ###### 头文件： 照搬“【立创梁山派】模块移植手册” +改动： （1）bsp_stepper_motor.c增加motor_off（）函数，其功能是电机开门并复位。 （2）bsp_as608.c改动FPM10A_Find_Fingerprint()函数，以实现识别指纹正确后开锁。 （3）bsp_matrixkey.c改动key_scan()函数使“0”是正常值，增加key_password()函数功能判断密码是否正确，增加key_type()函数功能键盘选择模式，增加key_input()函数功能修改密码。 特：信号线连线参照“【立创梁山派】模块移植手册”中的“二相四线步进电机”，具体连线如图（IN1，IN2，IN3，IN4为ULN2003模块信号），代码照搬。  ###### 主函数：  ## 五、不足和改进方向 ##### 硬件： 键盘按下识别不灵敏和过度识别。 改进：键盘改为触摸。 ##### 软件： 代码过于臃余，反应迟缓 改进：定义重复的代码为函数，优化延时函数使用 ##### 3D外壳： 外壳变形。 改进：PCB固定螺柱与上下外壳合紧螺柱分开，外壳高度缩减厚度增加。 ## 六、总结 ##### 注意事项： 外壳不合理请谨慎打印。 ##### 改进空间： （1）增加键盘灯光。 （2）增加语音模块提示用户。 （3）增加显示屏提升操作性。 （4）可增加语音开锁功能。 ##### 遇到的问题： （1）调试代码用的是洞洞板，飞线焊接出现虚焊的比较多。 （2）C语言语法不熟练，例如break和return在while循环的作用，导致位置排放不合理。延时函数未使用，按一下键盘识别多次。 ##### 收获： （1）调试时出现问题，应先排除硬件出错的可能性，再检查软件是否有问题。 （2）软件问题应先检查语法是否有误，再理清逻辑查找问题。 （3）项目设计要有条理：各个功能要尽可能封装函数。 （4）会用官方资料：设计电路板时一定要遵守电子器件手册，同时借鉴官方设计可以节约时间。 （5）条条大陆通罗马：例如键盘识别的密码存储：一开始用函数return返回总出错，后改为函数改变参数就实现了功能。