电子智能门锁控制系统设计
摘要：随着电子智能化的日益发展，市场上出现了各种电子门锁，加强其控制
系统的设计，不仅能够为业主和用户带来便利，也能够进一步完善安防系统。
本
文通过对门锁控制系统的研究，希望能够为这方面的技术改进提供借鉴。
关键词：电子门锁；门锁控制系统；控制系统设计
1电子智能门锁控制系统的设计
1.1硬件设计
1.1.1总体设计
1.1.1.1电子验证部分设计
在电子锁中，指纹锁占了这个家用类别的大概有70%以上，所以说到电子锁
人们就会不约而同地想到指纹锁。
对于指纹识别一般会分有光学式指纹识别与半
导体指纹识别。
光学指纹识别在生活中最常见的就是我们上班的考勤机，那种会
发光的就是光学指纹识别，它的识别原理是通过CMOS采集头拍照的方式去识别
指纹，价格稍微比较便宜，但被复制的机率稍大，安全性相对来说没有那么高，
现在一般用在旧款色与低价的门锁上。
半导体指纹识别主要是通过半导体指纹传
感器利用电容、电场（也即我们所说的电感式）、温度、压力的原理实现指纹图
像的采集。
无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导
体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指
平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到不同的数值汇总，就完成了指
纹的采集。
半导体指纹识别指纹被复制的机率大大降低，可以防止假指纹，安全
性对不光学指纹识别来说有了很大的提升，所以目前主流与高端的指纹锁都采用
半导体指纹识别。
当然指纹复制也不是那么容易的，正常情况下不是我们刻意用
手指去倒模做一个指纹模板出来去识别的话，其他场合都是很难捕捉的，指纹算
法会做对假指纹进行过滤，所以指纹识别验证方面目前来说还是比较安全可靠的。
密码键盘有分传统的机械实体按键与电容式按键，为了锁看上去比较美观大气，
目前市场上基本上都采用电容式触摸按键为主。
门锁都设置了错误输入密码达到
一定次数会报警并锁定键盘一定的时间，防止小偷通过试探密码开门。
非接触式RF卡采用全球唯一的UID，门锁与卡片之间采用无线射频的同时方式，通信过程
采用三重防碰撞加密认证，安全性高。
1.1.1.2电路控制部分设计
电路控制系统部分主要由单片机控制系统为主要核心。
单片机控制系统类似
于一台微信电脑，负责掌控于控制整个电子门锁的工作。
由于电子门锁绝大部分
都是使用电池供电的方式工作的，所以低功耗设计对于门锁来说是非常关键的。
单片机负责控制各部分在不工作的时候进入低功耗休眠或者断电状态，以保持电
池的续航能力。
电子验证部分通过验证后发信号到单片机部分，单片机部分负责
控制语音与灯光提示部分告诉用户验证结果，然后通过电机驱动电路控制电机转
动以达到通过电子电路打开机械的方式实现开门。
开门后单片机还要检测这个门
锁是否已经打开，打开成功后，要重新把门锁上，以保证其他人不能尾随进去。
同时单片机部分还包含显示单元，系统实时时钟单元，存储芯片单元等。
显示单
元采用OLED显示屏,负责人机交换界面的显示，验证开门时可以显示LOGO与ID 号，同时在系统设置注册与登记的时候，显示菜单方便用户操作。
实时时钟主要
用于开门记录的时间，记录什么时间有人使用何种方式操作门锁，以便需要时进
行查询。
系统存储单元负责记录系统各种参数，系统登记的用户数量、密码、卡
片ID、开门记录等都一一记录下来，存储器一般采用可读写，断电后仍能保留数
据的储存芯片，实现在发生断电时，数据不丢失。
门锁的单片机而且自带开门狗
复位功能，在受到干扰时死机时可以实现自动重启，保证系统的正常工作。
1.1.1.3锁体控制部分设计。
锁体控制设计部分要保留原来机械钥匙与门内依然可以开启的方式，同时加
入电子控制的方式也可以实现对门锁机械部分的开启。
电子门锁保留了原来机械
锁的传统部分，机械开启部分在任何时候都是可以实现开门的，以防电子部分出
现故障时作为一个后备的开启方式。
电子控制部分在收到信号后，驱动控制锁体
的电机，联动锁体里面的机械部分，实现对门锁的开启。
一些智能的锁体控制部
分还包含检测锁体是否开启成功，电机转动是否到位，门是否有被卡住等。
现在
市场上锁体控制部分主流分2种，一种是半自动的，一种是全自动的。
半自动的
锁体主要是通过离合器的方式实现对锁体的控制，一般半自动的锁体都必须要带
一个把手，在验证通过后，开门时需要转动把手开门。
全自动锁体是模拟了拧钥
匙的方式，通过电机的方式实现类似于钥匙转动的机械方式，直接把门锁打开，
不需要拧动把手。
半自动锁体是比较传统的电子锁体，经过已经市场多年的验证，全自动锁体属于比较新的技术，所以稳定性想对半自动锁体来说稍低，需要经过
一段时间的磨合与调整。
全自动去掉了转动把手的部分，对于门锁的设计外观上
比较时尚，所以颇受用户的青睐，可能是成为以后市场的一种发展趋势。
1.2电子智能门锁身份识别系统硬件设计与开发
1.2.1系统硬件总体结构
智能锁设备的构造主要包括门锁控制芯片、身份识别模块（身份证识别模块、ＩＣ卡识别模块、密码按键识别模块）、电压适配模块、门锁电机驱动模块等。
门锁控制芯片为STM32L051单片机系列低功耗处理器，休眠状态下电流为1微安，大大的提高电池的续航能力。
身份识别模块包括身份证识别模块、ＩＣ卡识别模
块和按键识别模块，身份识别模块把识别到的信息传送给门锁控制芯片，门锁控
制芯片判断身份信息是否正确，然后向声音、灯光提醒模块和电机驱动模块发出
相应控制信息。
管理员通过密码按键模块管理用户身份信息，包括注册和注销用
户来管理用户开门进入的权利。
1.2.2主控芯片系统电路
智能锁设备中，STM32L051单片机是门锁主控芯片，芯片所开发的程序控制
着智能锁的工作，通过ＩＩＣ和ＵＡＲＴ接口与外围部分通信，芯片接收、处理
并识别身份识别模块传来的身份信息，然后控制声、光提示模块与用户互动，控
制电机驱动模块开启门锁。
1.2.3电压适配模块
电压适配模块用于给门锁电路的各个模块和STM32供电。
门锁正常工作时由
４节1.5V五号电池串联供电。
电源部分采用2路HT7833稳压芯片降压到3.3V，
一路提供主控MCU与存储器等芯片使用，另外一路提供读卡芯片与WiFi模块等
大电流部分使用。
HT7833输出电流达到500毫安，能够持续的为系统提供稳定的电压与电流。
HT7833静态功耗非常低，静态电流为2微安，大大的降低电系统的功耗，提高电池的续航能力。
1.2.4密码按键识别模块程序设计与开发
密码键盘识别模块程序用于实现密码识别开锁、用户身份账号注册与注销功能。
程序运行后，系统初始化外部中断接口和ＩＩＣ通信端口，并设置密码按键
模块以中断模式读取键值。
当有密码输入时，若是管理员密码，管理员按键选择是注册用户还是注销账户，若是注册账户，需要刷ＩＤ卡、ＩＣ卡或键入密码操作，每次操作完成后，以“＃”键结束，再重复操作一次，若两次编号一致，输入注册编号（存储账号于相应位置）以“＃”结束，提示注册完成，若两次不一致发出警告提示；若是注销用户，管理员输入要注销的编号，并以“＃”键结束；若两次编号一致，则提示注销完成，若两次不一致则发出警告提示。
若输入为用户密码则执行开锁程序；若输入也不是用户密码则发出警告提示。
2结束语：
总之，目前智能化在我国诸多领域运用，提升了各领域的技术水平。
电子门锁系统中的智能化运用，能够使门锁系统安全更高，为人们带来良好的体验。
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