基于單片機的門鎖設計重26.2%

基于單片機的門鎖設計摘要：本論文介紹了基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)的設計。智能門鎖是一種由傳統(tǒng)的機械門鎖和現(xiàn)代智能科技的新產(chǎn)品，為消費者提供更安全和智能的開鎖體驗。本論文主要應用了STM32F407ZGT6單片機為主控制器，搭載無線射頻RFID以及AS608指紋識別的技術設計了一款智能門鎖系統(tǒng)。本設計主要包含矩陣密碼解鎖、ID卡片解鎖和指紋解鎖的三種開鎖方式。論文將詳細介紹智能門鎖的工作原理、設計流程、軟硬件調(diào)試以及應用前景。該實驗證明智能門鎖具有高安全性、便捷性和應用范圍廣等特性，其在日常生活和商業(yè)領域有著較大的市場空間。關鍵詞：便捷；安全；智能門鎖1引言1.1智能門鎖的背景及研究意義科學技術在現(xiàn)代的社會中不斷地影響著我們的生活，各商業(yè)領域已經(jīng)開始逐步向智能化門禁方面擴大市場。我們熟知的傳統(tǒng)機械門鎖在安全和便捷性方面存在著很多局限性，比如容易被技術手段破解等。為了更有效地解決這一挑戰(zhàn)，讓家居變得更加智能，可以考慮將傳統(tǒng)的機械門鎖升級為智能門鎖。這樣一來，人們可以通過輸入密碼或者使用手機遠程控制來操作電路，進而控制門鎖的開啟和關閉，實現(xiàn)更便捷的門禁管理。從而更好地體驗智能科技，改變生活[1]。本課題為基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)的研究，采用指紋、密碼和卡片的解鎖方式，有效的預防鑰匙丟失的問題，并解決了鑰匙可能被復制的問題，大大提高了門鎖使用的安全性。在創(chuàng)新技術方面，智能門鎖可以與物聯(lián)網(wǎng)及人工智能相融合，為用戶提供更智能，更便攜的解鎖服務，進而提高科學技術的發(fā)展速度。隨著科技的發(fā)展和人們對安全性要求的提高，用戶對產(chǎn)品的個性化要求逐漸提升，智能門鎖的設計可以被應用于各種商業(yè)模式，在未來具有極高的市場潛力。1.2智能門鎖在國內(nèi)外相關研究現(xiàn)狀全球市場。自歐美國家于上世紀90年代起源，并與后期傳入日韓國家，但在中國市場則起步較晚[2]。但截至目前，智能門鎖在全球市場呈穩(wěn)步上升狀態(tài)，市場需求量較大，尤其在中國地區(qū)，市場份額占全球一半以上，技術發(fā)展與應用場景位列全球前茅[3]。亞洲的日本和韓國市場主要采用非聯(lián)網(wǎng)技術，如密碼和智能卡片識別；反觀歐美市場則以藍牙技術為主，大部分產(chǎn)品支持互聯(lián)網(wǎng)功能。中國市場則由于各大企業(yè)的激烈競爭崛起了很多智能門鎖的新興品牌，如小米，凱迪仕和德施曼等品牌[4]。技術創(chuàng)新。智能門鎖集機械、電子、物聯(lián)網(wǎng)以及生物識別等技術，具備數(shù)據(jù)即時上傳，狀態(tài)即時更新和遠程操控等特點。廣泛應用于智慧酒店，智慧公寓以及智能出租屋和智慧園等多個領域。中國智能門鎖行業(yè)在人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的共同推動下，產(chǎn)品質(zhì)量及智能化程度不斷提高，如實施更新的遠程解鎖和解鎖共享家庭設置，更好的提升了門鎖領域的安全性與實時便捷性[5]。隨著消費升級和居民收入水平的不斷提高，智能門鎖的實際定價將會有著明顯下降。這意味著智能門鎖將會在更多的領域得到發(fā)展，在家庭中，智能門鎖提供更加安全和便捷的功能給消費者，通過物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的技術推動，智能貓眼可以更安全、迅速的提供給用戶最真實的情況，以達到真正意義上的安全守護。在商業(yè)領域，智能門鎖將攜手物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，通過實名認證的方式，將各級用戶通過授權的方式進入不同的區(qū)域，實現(xiàn)ID與區(qū)域同步，更安全的實時定位用戶的地理位置和實時狀態(tài)。在企業(yè)或公司領域，智能門鎖的設計將會使員工在不同的崗位通過授權進入不同崗位的資料室調(diào)查相關資料，不會再因為崗位的不同而受到限制禁止訪問。在個性化領域，智能門鎖通過人工智能的技術，組建不同的解鎖方式，例如人臉識別與指紋解鎖相結(jié)合，或指紋解鎖與按鍵相結(jié)合，將每一個按鍵依附指紋識別，采樣使用者的指紋，對比原用戶所設指紋，達到出其不意的解鎖方式。1.3智能門鎖的發(fā)展趨勢在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，智能門鎖行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈涉及面廣，技術壁壘高，上游包括芯片、生物識別、通信技術等領域的企業(yè)，中游涉及制造商、方案提供商、軟件開發(fā)商等，下游則包括渠道商、安裝售后服務企業(yè)、云平臺等[6]。近期德施曼推出了新款龍霆電機，甚至可以舉起2.5公斤的一輛SUV汽車。隨著消費升級和居民收入水平的提高，智能門鎖市場需求持續(xù)擴大，產(chǎn)品價格有望進一步下降[7]。指紋識別技術相比于傳統(tǒng)的密碼或鑰匙具有更高的安全性，使用指紋識別技術開鎖也更加便捷，用戶無需攜帶額外物品，只需用手指輕按識別處即可完成識別和解鎖操作，大大提升了用戶的使用體驗[8]。尤其指紋識別產(chǎn)品價格的大幅下降，帶動其銷量的快速增長，開始向著成為產(chǎn)品的標配方向發(fā)展。因此，指紋識別技術仍將是2024年智能門鎖行業(yè)的主推技術之一。智能家電、手機、手表等物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT)設備的廣泛使用帶來了安全和隱私方面的擔憂。隨著來自惡意和非惡意來源的網(wǎng)絡攻擊日益盛行,安全性已成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計中的關鍵因素。特別地,由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)量越來越大,數(shù)據(jù)安全帶來了重大挑戰(zhàn)。不完善的安全措施可以讓黑客遠程接管物聯(lián)網(wǎng)設備,造成重大損害[9]。2023年我國智能門鎖行業(yè)競爭更加激烈，企業(yè)數(shù)量達到3000家左右，同比增長50%。品牌格局方面，已形成小米、凱迪仕、德施曼等幾大品牌競爭格局。智能門鎖的價格逐漸下降，2023年平均價格約為2000元，相較于2022年的2500元，下降約20%。價格因素對消費者購買意愿的影響逐漸減小。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，2023年我國智能門鎖市場規(guī)模預計將達到1000億元，相較于2022年的800億元，同比增長25%。其中，消費級市場預計將達到600億元。2023年我國智能門鎖的滲透率預計將達到25%，相較于2022年的20%，同比增長5個百分點。預計到2025年，智能門鎖的滲透率將達到40%[10]。小米集團：2023年市場份額約為20%，位居行業(yè)首位。小米智能門鎖憑借小米生態(tài)鏈的優(yōu)勢，產(chǎn)品品質(zhì)和性價比受到消費者認可。凱迪仕：2023年市場份額約為15%，位居行業(yè)第二。凱迪仕專注于智能門鎖的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品線豐富，覆蓋高中低端市場。德施曼：2023年市場份額約為10%，位居行業(yè)第三。德施曼以指紋識別技術為核心，致力于為消費者提供安全便捷的智能門鎖產(chǎn)品[11]。通過分析以上各企業(yè)對智能門鎖的市場競爭可以確定智能門鎖在中國市場的未來發(fā)展有著不可忽略的影響力。通過對智能門鎖的深入研究，能夠更快提高智能門鎖在該領域的發(fā)展速度。2智能門鎖的基本原理2.1傳統(tǒng)門鎖存在的問題與智能門鎖的優(yōu)勢傳統(tǒng)門鎖往往需要鑰匙或卡片進行解鎖，但在大型公司或公共場合的應用往往需要大量的管理和更新，尤其是在更新鎖的時候，對學生或員工是非常不方便的，更容易導致安全風險和少量成本輸入。但是智能門鎖在互聯(lián)網(wǎng)的技術推動下，更新密碼及遠程操控都使鎖的便捷性提高了，這意味著只有授權的人才會進入特定的區(qū)域，大幅提高了公共或商用場所的安全性。隨著科技的不斷進步，門鎖的智能化水平也日益提升。通過在傳統(tǒng)門鎖基礎上增加Wi-Fi功能和鍵盤輸入，使得門鎖的操作變得更加便捷和智能化，為用戶帶來更便利的使用體驗。采用單片機作為主控芯片，采用C語言的編寫程序并結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路設計的一款智能門鎖，可應用于住宅、辦公室等場所，本設計還具有使用手機遠程開關門，按鍵輸入密碼，輸入密碼錯誤報警，修改密碼等多種功能，實用性比較強，有廣泛的市場前景[12]。最近幾年，智能家居行業(yè)蓬勃發(fā)展，智能產(chǎn)品逐漸走進千家萬戶，其優(yōu)勢性能正在潛移默化地影響著我們的生活。作為智能家居硬件產(chǎn)品第一入口,智能門鎖以其方便、解決“忘帶鑰匙”等優(yōu)點深受大眾認可[13]。有很多種智能鎖解鎖的方式。一些專家和科技人員已經(jīng)開始研究如何解決這個問題，并提出了一系列的解決方案，包括密碼鎖、指紋鎖、紅外遙控鎖、藍牙密碼鎖等多種門鎖系統(tǒng)。本文以實際情況為基礎，采用單片機結(jié)合無線射頻識別（RFID）和無線WiFi傳輸?shù)任锫?lián)網(wǎng)技術，設計了一種多模式智能門鎖系統(tǒng)。用戶可以通過按鍵輸入密碼解鎖,也可以使用ID卡刷卡解鎖,同時能通過手機端App進行解鎖,安全可靠、成本較低[14]。2.2智能門鎖的基本構(gòu)成與功能智能門鎖的結(jié)構(gòu)主要由步進電機模塊、OLED顯示屏模塊、指紋識別模塊、矩陣鍵盤模塊、RFID-RC522卡片解鎖模塊等組成，其中步進電機鎖體是整個智能門鎖的核心部件，負責鎖住門。針對不同的用戶需求，智能門鎖還有多種設計，如指紋識別、密碼等多種開門方式。本次基于單片機的智能門鎖設計主要包含指紋解鎖、數(shù)字密碼解鎖和智能卡片解鎖三個方向功能。指紋解鎖：通過指紋識別器認證用戶身份后開啟門鎖。密碼解鎖：通過輸入正確的密碼解鎖門。智能卡解鎖：通過刷智能卡解鎖門。2.2.1指紋解鎖模塊本次指紋解鎖采用AS608指紋識別技術（如下圖2-1所示），該模塊的廠商只是基于該芯片設計外圍電路，集成一個可供二次開發(fā)的指紋模塊；所以，只要是基于AS608芯片的指紋模塊，其控制電路及控制協(xié)議幾乎是一樣的[15]。AS608模塊的各引腳如圖2-2所示，其中的WAK引腳用于檢測手指是否按下。當有手指按下時，WAK引腳會輸出高電平；而在沒有手指按下時，WAK引腳會維持低電平狀態(tài)。圖2-1AS608指紋模塊圖2-2AS608各引腳狀況說明2.2.2OLED顯示屏模塊本次研究的智能門鎖系統(tǒng)是通過OLED顯示模塊（如下圖2-3）進行密碼輸入時和鎖屏的日期顯示。OLED由于同時具備自發(fā)光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡單等優(yōu)異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術[16]。本次研究不選用LCD作為顯示屏正是因為它可以自帶光亮。這樣同樣的顯示，OLED效果要來得好一些，例如在樓道內(nèi)光線昏暗，OLED屏就可以通過自發(fā)光的特性讓用戶看的更清楚些。但是其缺點也顯而易見，現(xiàn)在的技術還不能夠把屏幕做大，不過在門禁方面其利大于弊。圖2-3OLED模塊2.2.3RFIDRC522射頻模塊MFRC522（如下圖2-4所示）是一款由NXP公司推出的技術，本次智能門鎖最突出的特點是低電壓、低成本、體積小，所以將RFID卡采用為本次研究的理想板塊。圖2-4RFIDRC522射頻模塊2.2.428BYJ4步進電機和ULN2003驅(qū)動模塊本次智能門鎖設計采用28BYJ4步進電機（如下圖2-5所示）搭配ULN2003驅(qū)動模塊（如下圖2-6所示）共同實現(xiàn)開、關鎖的目的。由于ULN2003驅(qū)動模塊上有和步進電機相連接的連接器，所以能很好的將模塊和電機聯(lián)動，這就會讓電動機連接到板上顯得格外簡單，并且該模塊上還有四個LED指示燈，在步進電機運行時有良好的視覺效果。圖2-528BYJ4步進電機圖2-6ULN2003驅(qū)動模塊2.3單片機在智能門鎖中的作用及應用本次智能門鎖的設計是基于STM32F407ZGT6單片機的基礎上研發(fā)的，主要包含步進電機系統(tǒng)，矩陣鍵盤模塊，指紋模塊和RFID-RC522卡片模塊。其中步進電機板塊主要負責對鎖芯的控制，達到即時解鎖的目的。矩陣板塊主要針對密碼開鎖的方式，通過提前錄入自己設置的密碼，然后再在關鎖狀態(tài)下輸入正確的密碼，以實現(xiàn)解鎖。指紋解鎖的方式則比較特殊，要提前采集使用者指紋才能開始使用，本次指紋解鎖模塊可以通過多次錄入和修改，最高上限可達5個?？ㄆK通過識別特定的ID卡進行解鎖，本次智能門鎖可以錄入或刪除ID卡片。3智能門鎖系統(tǒng)設計3.1系統(tǒng)總體構(gòu)架設計本文設計的智能門鎖系統(tǒng)主要由幾個模塊組成，包括主控制器模塊、按鍵解鎖模塊、ID卡解鎖模塊、液晶顯示模塊和指紋解鎖模塊。門鎖的控制器部分主要負責對數(shù)據(jù)的處理和開鎖的控制，并且同時利用顯示屏模塊展示相關開鎖信息。按鍵密碼解鎖模塊主要用于在設置密碼、修改密碼或者解鎖時使用；而ID卡刷卡解鎖模塊則通過識別卡片的技術，實現(xiàn)了簡便的刷卡開鎖操作，使刷卡即可進入成為可能。報警模塊主要用于在密碼多次未輸入正確時發(fā)出警報，最高上限次數(shù)為5次。本次設計采用模塊化設計方式，整體設計如圖3-1所示。圖3-1整體設計框架3.2電路設計及原理圖3.2.1主控制器模塊本文選擇了STM32F407ZGT6單片機作為主要控制器。它的外部I/O接口主要用于連接或控制其他模塊的電路。單片機內(nèi)部的電路能夠?qū)耐獠揩@取的信息數(shù)據(jù)進行處理，并控制執(zhí)行需要用到的的操作。3.2.2按鍵解鎖模塊由于按鍵較多，按鍵模塊選用4×4矩陣鍵盤,用于密碼的輸入、設置等操作，檢測階段，I/O口會不斷地給低電平,如果檢測到按鍵各行電平信號有高電平出現(xiàn)，即可判斷哪個按鍵被按下。在屏幕上會顯示每個按鍵對應輸入什么，例如，“0~9”為密碼字符鍵,“UP”為向上選擇按鍵,“DOWN”為向下選擇按鍵,“OK”為確認密碼按鍵,“LOCK”為關鎖鍵。3.2.3ID卡解鎖模塊 本文采用了無線射頻識別（RFID）模塊來進行ID卡的讀卡和識別（如圖3-2所示）。它支持讀取卡片和刪除卡片的操作。在使用的時候，當ID卡接近模塊的識別感應區(qū)域時，就會識別并自動輸入相應的卡號。對于已采集記錄過的ID卡，模塊的輸出接口將輸出高電平，否則輸出低電平。當單片機檢測到輸出為高電平時，將控制驅(qū)動模塊執(zhí)行開鎖操作。圖3-2RFID刷卡模塊原理圖3.2.4液晶顯示模塊液晶顯示模塊（如圖3-3所示）應用方面較廣，本文主要用于密碼輸入、更改和開鎖提示的內(nèi)容顯示。系統(tǒng)中配置了蜂鳴器進行提示輔助,電路如圖二中OLED顯示模塊部分所示。圖3-3OLED顯示模塊原理圖3.3程序設計3.3.1相關軟件介紹在研究出相應的實物后，必須編寫能夠控制單片機進行對應操作的程序。所以選擇符合單片機型號并能控制的軟件來編譯程序是十分重要的。C語言在單片機領域的使用是十分廣泛的，也是很多開發(fā)者們首選的開發(fā)語言。本文也是通過C語言來實現(xiàn)程序的控制。單片機代碼開發(fā)主要采用溢價先進的MCU軟件開發(fā)商開發(fā)的軟件進行編譯單片機代碼，該公司代表軟件就是KEIL，擁有極高集成度，流利簡潔的操作頁面，編譯工具數(shù)量豐富，庫函數(shù)所含內(nèi)容多樣的強大功能，廣泛用于單片機的開發(fā)[17]。3.3.2主程序流程系統(tǒng)的軟件方案由初始化程序、液晶顯示程序、按鍵解鎖程序、ID卡解鎖程序和指紋解鎖程序等5個模塊組成。在按鍵檢測程序的過程中，要通過設置延時程序來消除按鍵抖動。系統(tǒng)接上電后，首先進行顯示屏幕和串口的初始化，然后進行三種解鎖方式的檢測程序。當鍵盤密碼輸入正確、注冊的ID卡識別成功或指紋識別成功時，單片機將控制步進電機模塊執(zhí)行開鎖程序。,軟件系統(tǒng)主程序流程如圖3-4所示。圖3-4主程序基本流程3.4PCB電路板的制作制作智能門鎖系統(tǒng)的PCB板具體步驟：設計電路圖：首先要了解清楚電路的具體要求和注意事項，然后再使用電路設計軟件繪制需要的電路圖，并進行原理圖驗證。PCB布局：根據(jù)畫好的電路圖，使用PCB繪圖軟件對電路進行布局設計，具體內(nèi)容包括：確定元器件的放置位置、連線關系和電路板的大小等。在布局設計過程中，需要注意元器件的安全距離、良好的熱量分布和防護地線等。連線布線：經(jīng)過布局設計后，接下來是最重要且最需要耐心的部分，需要對電路各元器件進行連線布線，即將元器件之間按照電路圖中的連線要求進行連通。在這一步中，需要采用最短的連線路徑并避免信號干擾交叉等。生成PCB文件：完成連線布線后，可以使用PCB設計軟件生成PCB文件，并進行檢查和修改。同時，還需要設置PCB板的材料、板厚、組裝方式等參數(shù)，以確保電路板的質(zhì)量和工作效果。PCB工程圖如圖3-5所示。PCB打樣：將PCB文件提交給PCB廠家進行制作，確認樣品的質(zhì)量和工作效果，以便進行進一步批量生產(chǎn)。在制作電路板的過程中，需要注意許多細節(jié)和技巧，比如規(guī)避干擾、最短連線、避免盲孔等等。同時，也需要確保電路板的設計符合電路的原理、電氣規(guī)范和相關標準的要求，這樣才能獲得高質(zhì)量的電路板。圖3-5電路板PCB圖4智能門鎖的調(diào)試與性能測試4.1系統(tǒng)硬件部分調(diào)試前三章已經(jīng)將系統(tǒng)的軟硬件部分都做了出來，實際的門鎖也能達到指令對其的控制。然而，系統(tǒng)的最終成功與否還需要通過實際調(diào)試來驗證。因此，本章的主要任務是描述系統(tǒng)的調(diào)試過程和性能測試。采購元器件并焊接出來的實物成品如下圖4-1所示。圖4-1焊接后的實物展示圖智能門鎖的實體呈現(xiàn)出高度的模塊化，將系統(tǒng)的各個模塊融合成一個整體。軟件部分也采取了類似的策略，將每個程序合并后燒寫到開發(fā)板中進行調(diào)試。在軟件調(diào)試階段，通過每個模塊和程序?qū)姆绞絹泶_認每個模塊程序的正確與否。在確定了軟件和硬件初始化沒有問題后，就可以直接使用Keil軟件將程序燒錄進去。4.1.1矩陣密碼解鎖模塊調(diào)試打開系統(tǒng)后進入初始化界面，按任意鍵進入到密碼解鎖界面（如下圖4-2所示），輸入正確密碼后（初始密碼為123456），進入修改/添加密碼界面，用戶可以任意添加任何方式的密碼；包括添加新的指紋以解鎖、添加新的數(shù)字密碼解鎖或者添加新的卡片等解鎖方式。在密碼解鎖界面（如下圖4-3所示）輸入正確密碼后解鎖（如下圖4-4所示）。圖4-2錄入新的按鍵密碼圖4-3輸入設置好的密碼圖4-4輸入正確的密碼后開鎖4.1.2指紋解鎖模塊調(diào)試在進入到錄入新密碼時，選擇“指紋解鎖”選項，采集并錄入新指紋，當系統(tǒng)檢測并收集到相應指紋時，產(chǎn)生新的指紋解鎖方式（如下圖4-5所示）。在錄入指紋成功后，將采集后的手指輕放置識別處進行比對（如下圖4-6所示），識別比對成功后進入解鎖狀態(tài)，即箭頭方向由上至下（如下圖4-7所示）。存在問題：在初步調(diào)試階段，指紋解鎖在采取樣本時，有檢測不到指紋樣本和識別過于敏感的現(xiàn)象。在多次調(diào)試并更換硬件后，該問題得以解決。分析后得出結(jié)論：其主要原因是原硬件中指紋識別傳感器存在問題。圖4-5采集新指紋并錄入圖4-6采集并檢測指紋圖4-7指紋識別成功后開始解鎖4.1.3RFID卡解鎖模塊調(diào)試同上步驟操作，進入到錄入新密碼界面，選擇“卡片錄入”選項，將需要錄入的卡片輕放到卡片識別的位置，當系統(tǒng)檢測并掃描到卡片后，屏幕會顯示“設置卡片成功”。系統(tǒng)產(chǎn)生新的卡片識別解鎖方式（如下圖4-8所示）。將錄入成功的卡片放置在RFID識別模塊，系統(tǒng)將檢測掃描卡片（如下圖4-9所示），掃描并比對成功后，系統(tǒng)將進入解鎖狀態(tài)，即箭頭方向改變（如下圖4-10所示）。存在問題：在首次安裝RFID卡片識別模塊時，該模塊與主板接觸不良，導致多次錄入卡片時識別不到的情況。分析該現(xiàn)象后，通過重新購買主板與模塊連接部分的元器件后，該問題得以解決。圖4-8錄入新的卡片圖4-9ID卡識別中圖4-10ID卡識別成功并解鎖4.2系統(tǒng)軟件部分調(diào)試軟件部分要先使用Keil5軟件進行一次綜合性調(diào)試。首先，要建立需要的工程，并選擇適用于STM32F407ZGT6控制芯片的。隨后輸入實現(xiàn)各個模塊正常運行的程序，才能開始進行編譯。如果系統(tǒng)的編譯出現(xiàn)警告或者報錯，Keil軟件則會在下方有提示，然后可以根據(jù)提示信息進行網(wǎng)絡搜索，找到相關的解決方案，并對程序進行修改處理。系統(tǒng)初始化部分調(diào)試：初步調(diào)試階段由于未正確設置IO口的速度，導致軟件報錯，后查閱相關資料分析并解決該問題。鎖屏界面與主菜單界面調(diào)試：主界面顯示主要應用了漢字庫，初步調(diào)試階段因編碼格式與字庫不符，導致初階段出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象，分析處理后解決該問題。各解鎖模塊調(diào)試：調(diào)試初期，指紋解鎖模塊由于識別時間較短，產(chǎn)生采集不到指紋的情況，后經(jīng)過修改延時時間，該問題得以解決。4.3響應速度與安全性能測試本次測試主要針對智能門鎖系統(tǒng)的響應速度和安全性能的測試。相應速度方面：開機初始化后，運行起來較為流暢，初始化界面顯示清晰（如下圖4-11所示），解鎖后蜂鳴器按正常步驟發(fā)出提示音。圖4-11初始化界面安全性能測試：在輸入正確密碼后，屏幕上顯示“開鎖中”的字樣（如圖4-12所示），電機進入解鎖狀態(tài)（如圖4-13所示）。在鎖屏界面時，不會顯示有解鎖后的界面提示。按下鎖屏鍵后，電機自動進入封鎖狀態(tài)（如下圖4-14所示）。初步測試階段，輸入錯誤密碼后蜂鳴器有未響應，經(jīng)過調(diào)試分析后，主要原因是軟件編寫方面未按照手冊規(guī)定配置蜂鳴器。圖4-12密碼正確時屏幕顯示解鎖中圖4-13解鎖后進入修改密碼界面圖4-14智能鎖成功鎖定5結(jié)論與展望本研究旨在設計和實現(xiàn)一款基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有安全、便捷、易用等特點。首先，根據(jù)實際需求，設計了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，介紹并展示了各模塊在系統(tǒng)中的實際應用。同時，簡單介紹了系統(tǒng)運行的過程，包括解鎖、上鎖、狀態(tài)檢測等操作。然后選擇了適合本系統(tǒng)的單片機型號，針對單片機所適應的軟件進行了相應的編程，實現(xiàn)了系統(tǒng)需要的各項功能。系統(tǒng)條件全部達成后，要對系統(tǒng)進行更加全面的測試和調(diào)試，包括系統(tǒng)軟硬件部分測試、相應速度測試、安全測試等。分析解決測試中發(fā)現(xiàn)的問題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？傊疚难芯吭O計并實現(xiàn)了一種基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)，具有較高的安全性和便捷性。未來，可以通過增加其他傳感器和功能模塊，提高系統(tǒng)的智能化程度和適應性。同時，本次研究還需要進一步研究如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和易用性，以滿足不同用戶的需求。參考文獻黃小靜.基于單片機控制的智能門鎖設計[J].集成電路應用,2023,40(04):134-135.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2023.04.056.白雪,王興,郭偉潔.電子門鎖的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2021,(13):97-99+101.李楠,尹睿,董佳康,等.基于單片機的無線智能門鎖系統(tǒng)設計[J].電子測試,2018(04):18-19.DOI:10.16520/ki.1000-8519.2018.04.008.王斌.基于單片機的智能控制電子門鎖設計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2016,15(16):45-46.劉海嬌.智能門鎖前景可期產(chǎn)品是行業(yè)增長核心要素[J].家用電器,2024,(03):72-73.柴智.基于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術的集群式智能門鎖的設計與實現(xiàn)[D].上海交通大學,2020.DOI:10.27307/ki.gsjtu.2020.002432.李曉磊,王學賀,成洪豪.基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)設計[J].無線互聯(lián)科技,2023,20(07):37-39.朱魏清.開發(fā)智能門禁系統(tǒng)的商業(yè)計劃書[D].東華大學,2016.張媛珍.智能門鎖：市場多元蓄力，“千億規(guī)模”并非紙上談兵[J].電器,2021,(12):48-50.韋金寶,韋金洪.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的“人工智能+物聯(lián)網(wǎng)”技術運用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術,2024,14(02):104-107.DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2024.02.028.陳偉杰,彭佳輝,張江龍,等.基于STM32的模塊化智能消毒門鎖設計[J].電子制作,2024,32(01):42-47.DOI:10.16589/11-3571/tn.2024.01.011.楊玉立,嚴曉云.基于RFID技術的高校管制化學品管理[J].化工安全與環(huán)境,2024,3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//鎖屏時間chararrow=0;//箭頭位子delay_init(); //延時函數(shù)初始化NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置NVIC中斷分組printf("串口功能正常\r\n");Button4_4_Init();//初始化與按鍵連接的硬件接口OLED_Init(); //顯示初始化Walkmotor_Init();//步進電機初始化BEEP_Init(); //蜂鳴器初始化usart2_init(usart2_baund);//初始化指紋模塊PS_StaGPIO_Init();OLED_Clear();HONGWAI_Config();starting();//開機信息err=RTC_Init(); //RTC初始化if(err){OLED_Clear();Show_Str(12,13,128,20,"RTCCRYERR!",12,0);OLED_Refresh_Gram();//更新顯示delay_ms(3000);}SysPartInit();//系統(tǒng)參數(shù)初始化while(1){//鎖屏界面MAIN:OLED_Clear();OLED_Show_Font(56,48,0);//顯示鎖圖標while(1){time1++;Display_Data();//時間顯示if((time1%100)==1){//MFRC522解鎖time1=0;MFRC522_Initializtion();Error=MFRC522_lock();if(Error==0){gotoMENU;}else{OLED_Show_Font(56,48,0);//鎖圖標}//指紋解鎖if(PS_Sta) //檢測PS_Sta狀態(tài){while(PS_Sta){Error=press_FR();//刷指紋if(Error==0){//DisUnLock();gotoMENU;//跳到解鎖界面}else{OLED_Show_Font(56,48,0);//鎖}}}//密碼鎖key