智能化隐形门锁设计
智能化隐形门锁设计[20191223123234]
摘 要
本论文基于普通推拉式电磁铁和STC89C52RC单片机设计并制作了一种经济适用，结构简易，操作便捷的蓝牙无线控制智能化隐形门锁的设计。首先进行了硬件设计，电路部分包括普通推拉式电磁铁（吸盘型电磁铁，外形美观但是要达到指定吸力要求则需要电磁铁面积大、成本高，鉴于考虑到家用降低成本达到同样效果，本设计使用推拉式电磁铁）、STC89C52RC单片机、FBT06S 蓝牙串口无线遥控模块、和HC-SR501人体红外感应模块（热释电红外传感器）辅以自动上锁功能，电源由一个12V1A输出的直流电源提供，同时配有12V的电池组为其应急供电，最后还需要一个安卓系统的手机下载蓝牙调试助手。其次，通过手机蓝牙软件对蓝牙模块的信号输入和单片机得到蓝牙模块的信号控制电磁铁的通断电。最后，完成了实物制作，并进行了相关功能测试。结果表明：
（1） 手机蓝牙软件和蓝牙控制模块的发送与接收，实现了遥控开锁上锁功能；
（2） 本设计硬件的的最佳工作电压为12V；
（3） 当系统调整为C模式时，人体红外感应模块会通过感应附近有无人，自动开门和自动延迟上锁，省去手机蓝牙重复遥控的步骤；
（4） 可遥控范围内的任意方向均可实现开锁和上锁功能。
查看完整论文请+Q: 3519,1607,2
关键字:蓝牙遥控模块STC89C52RC单片机推拉式电磁铁红外感应模块
目 录
1.引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的及意义 2
1.3 主要硬件 STC89C52RC单片机介绍 2
2. 硬件原理介绍 3
2.1 STC89C52RC单片机引脚 3
2.2 FBT06S 蓝牙串口模块 4
2.3 直流推拉式电磁铁 6
2.4 HC-SR501人体红外感应模块（热释电红外传感器） 7
3. 系统硬件设计 8
3.1 总体设计方案 8
3.2 最小单片机系统 10
3.2.1 上电复位电路 10
3.2.2 晶振电路 11
3.2.3 12V转5V降压模块 12
3.3 FBT06S 蓝牙串口模块 12
3.4 HC-SR501人体红外感应模块 13
3.5 安卓手机蓝牙串口调试软件 14
4. 系统软件设计 19
4.1 软件设计方案 19
5. 实物制作与调试 21
5.1 实物展示 21
5.2 功能测试 22
5.2.1 遥控距离测试 23
结束语 24
参考文献 25
致谢 26
1. 引言
1.1 课题研究背景
如今，人们的生活品质不断提高，安全意识也得到了加强，传统的居住环境基本被人们摒弃，特别是城市的现代化住宅小区，商业建筑群都被提出更便捷、更安全、更美观、更舒适的环境要求。因此，不断发展的科技被人们运用于生活中，除了家庭电器的广泛应用，科技的进步还体现在家庭安全方面，比如智能们锁的开发及应用。结合了现代电子技术与机械制锁技术，聪慧的人们发明了各种各样的高科技门锁，比如密码锁、指纹识别锁、声控锁、遥控锁等一系列先进的门锁。这些锁和传统的钥匙门锁相比，不仅外表美观大方、性能优异，同时还大大提高了破解的难度，具有非常高的安全性。
早在20世纪30年代，电子锁就已经被发明出来，但那时候只在一些特殊的场合才使用，开锁的过程只需要输入一组之前设定好的密码就可以完成，也可以密码开锁的同时辅以钥匙，非常的安全方便。半个世纪过去后，集成电路的运用，使得电子锁的制作技术也不断发展提高。此时的电子锁已经得到很大的改善，缩小的整体的体积、提高了可靠性、延长了使用寿命，但是其成本还是非常高，不是普通的家庭能够接受使用的，只能在政府部门、各大银行、金库、珠宝店等高规格安保场所使用来保护贵重物品的安全。
直到20世纪90年代，科学技术突飞猛进，微电子技术和通信技术日趋成熟，以美国、德国、日本、加拿大等发达国家以及我国的台湾、香港等发达地区为代表，他们对电子锁深入的研究和开发，将其推入实际应用的阶段。在这些国家和地区中，智能门禁系统普遍使用电子锁，通过许多安全可靠的技术手段来实现大门的管理。尽管如此，由于电子锁制造成本高，结构使用复杂，再加上人们思想上的局限，电子锁在我国大陆地区的应用还不普遍，只存在于一些大型商场、高档小区和写字楼里等。
在21世纪初，无线遥控技术已经融入普通居民的生活中，成为不可缺少的一部分，如电视机的遥控器、空调遥控板等，它们都使用了红外无线遥控技术，使得人们只需轻轻一按手中的遥控器就可以控制电视机的频道切换或者空调的温度调整，这一技术创新无疑有划时代的意义，一直到现在一般家庭中的很多设备都配备了红外遥控。红外遥控技术具有非常多的优点，比如响应速度快,抗干扰能力强,不会影响其他电器设备的正常使用；红外遥控设备的体积小，成本低，功耗小。但是它却存在明显的缺点，即在使用的过程中，红外发射装置与接收装置中间不能有任何物品遮挡，否则就会阻挡红外线的传输，因此红外线不能穿透墙体来遥控设备，这也就成为了红外遥控在日常生活应用中最大的弊病。
现今，蓝牙成为了新一代的无线外部设备短距离遥控的解决方案。蓝牙最初的设计要求是一种短距无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接，从而更加方便人们在日常生活中的使用。从目前的蓝牙应用来看，由于其体积小、功率低、传输距离相对较远，抗干扰能力强，现在几乎被集成在任何数字设备中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。制定蓝牙规范之初，工程师就想到了设备间频段通用的问题为建立了统一的全球规范，蓝牙全球范围适用（蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段）。目前大家都使用了带有蓝牙模块的手机，能够方便快捷的使用蓝牙和近距离的其他蓝牙设备匹配并传输数据，所以本次的研究课题我们选择了蓝牙作为我们的无线遥控手段，更加方便的解决其他无线遥控手段需要额外的遥控器的问题。
1.2 课题研究目的及意义
目前国内市场上的无线遥控开锁技术主要用于汽车、建筑及工业等领域；在建筑中有车库门锁、智能门禁系统等。但是在人们的家居生活中却应用很少，另一方面，国内一些主要锁具制造厂虽然也生产部分电子式密码锁产品，但是一般价格较贵。另一方面，电子锁的故障率相对较高并且使用相对复杂，因此很难推广应用到平常居民家中。
本课题研究设计的无线遥控锁从低成本、高实用的角度出发，主要利用手机蓝牙发射指令，蓝牙无线模块进行无线指令信号的接收并输出模拟信号，51单片机接收信号并处理来控制电磁铁的通断电来实现锁头伸缩开关门，本课题研究的智能锁不仅能保障居民生活的安全，更能为行动不便的人带来其他的便利，并克服了当前市面上的电子式密码门锁的不足，通过其他功能的定制可以满足不同用户对智能门锁的不同需求。
1.3 主要硬件 STC89C52RC单片机介绍
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程的Flash存储器。STC89C52单片机使用经典的MCS-51内核，但在之前51单片机的基础做了很多的改进使得芯片具有了很多传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供了灵活有效的解决方案。
STC89C52单片机具有下列标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器 /计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口 。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容会被自动保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
STC89C52RC单片机单片机的详细性能参数：
1）.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意挑选，指令代码与传统8051单片机完全兼容。
2）.工作电压：5V单片机：5.5V～3.3V；3V 单片机：3.8V～2.0V。
3）.工作频率范围：0MHz～40MHz，相当于普通8051单片机 的0MHz～80MHz，实际工作 频率达到48MHz。
4）.用户应用程序空间为8K字节。
5）.片上集成512 字节RAM。
6）.通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。
摘 要
本论文基于普通推拉式电磁铁和STC89C52RC单片机设计并制作了一种经济适用，结构简易，操作便捷的蓝牙无线控制智能化隐形门锁的设计。首先进行了硬件设计，电路部分包括普通推拉式电磁铁（吸盘型电磁铁，外形美观但是要达到指定吸力要求则需要电磁铁面积大、成本高，鉴于考虑到家用降低成本达到同样效果，本设计使用推拉式电磁铁）、STC89C52RC单片机、FBT06S 蓝牙串口无线遥控模块、和HC-SR501人体红外感应模块（热释电红外传感器）辅以自动上锁功能，电源由一个12V1A输出的直流电源提供，同时配有12V的电池组为其应急供电，最后还需要一个安卓系统的手机下载蓝牙调试助手。其次，通过手机蓝牙软件对蓝牙模块的信号输入和单片机得到蓝牙模块的信号控制电磁铁的通断电。最后，完成了实物制作，并进行了相关功能测试。结果表明：
（1） 手机蓝牙软件和蓝牙控制模块的发送与接收，实现了遥控开锁上锁功能；
（2） 本设计硬件的的最佳工作电压为12V；
（3） 当系统调整为C模式时，人体红外感应模块会通过感应附近有无人，自动开门和自动延迟上锁，省去手机蓝牙重复遥控的步骤；
（4） 可遥控范围内的任意方向均可实现开锁和上锁功能。
查看完整论文请+Q: 3519,1607,2
关键字:蓝牙遥控模块STC89C52RC单片机推拉式电磁铁红外感应模块
目 录
1.引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的及意义 2
1.3 主要硬件 STC89C52RC单片机介绍 2
2. 硬件原理介绍 3
2.1 STC89C52RC单片机引脚 3
2.2 FBT06S 蓝牙串口模块 4
2.3 直流推拉式电磁铁 6
2.4 HC-SR501人体红外感应模块（热释电红外传感器） 7
3. 系统硬件设计 8
3.1 总体设计方案 8
3.2 最小单片机系统 10
3.2.1 上电复位电路 10
3.2.2 晶振电路 11
3.2.3 12V转5V降压模块 12
3.3 FBT06S 蓝牙串口模块 12
3.4 HC-SR501人体红外感应模块 13
3.5 安卓手机蓝牙串口调试软件 14
4. 系统软件设计 19
4.1 软件设计方案 19
5. 实物制作与调试 21
5.1 实物展示 21
5.2 功能测试 22
5.2.1 遥控距离测试 23
结束语 24
参考文献 25
致谢 26
1. 引言
1.1 课题研究背景
如今，人们的生活品质不断提高，安全意识也得到了加强，传统的居住环境基本被人们摒弃，特别是城市的现代化住宅小区，商业建筑群都被提出更便捷、更安全、更美观、更舒适的环境要求。因此，不断发展的科技被人们运用于生活中，除了家庭电器的广泛应用，科技的进步还体现在家庭安全方面，比如智能们锁的开发及应用。结合了现代电子技术与机械制锁技术，聪慧的人们发明了各种各样的高科技门锁，比如密码锁、指纹识别锁、声控锁、遥控锁等一系列先进的门锁。这些锁和传统的钥匙门锁相比，不仅外表美观大方、性能优异，同时还大大提高了破解的难度，具有非常高的安全性。
早在20世纪30年代，电子锁就已经被发明出来，但那时候只在一些特殊的场合才使用，开锁的过程只需要输入一组之前设定好的密码就可以完成，也可以密码开锁的同时辅以钥匙，非常的安全方便。半个世纪过去后，集成电路的运用，使得电子锁的制作技术也不断发展提高。此时的电子锁已经得到很大的改善，缩小的整体的体积、提高了可靠性、延长了使用寿命，但是其成本还是非常高，不是普通的家庭能够接受使用的，只能在政府部门、各大银行、金库、珠宝店等高规格安保场所使用来保护贵重物品的安全。
直到20世纪90年代，科学技术突飞猛进，微电子技术和通信技术日趋成熟，以美国、德国、日本、加拿大等发达国家以及我国的台湾、香港等发达地区为代表，他们对电子锁深入的研究和开发，将其推入实际应用的阶段。在这些国家和地区中，智能门禁系统普遍使用电子锁，通过许多安全可靠的技术手段来实现大门的管理。尽管如此，由于电子锁制造成本高，结构使用复杂，再加上人们思想上的局限，电子锁在我国大陆地区的应用还不普遍，只存在于一些大型商场、高档小区和写字楼里等。
在21世纪初，无线遥控技术已经融入普通居民的生活中，成为不可缺少的一部分，如电视机的遥控器、空调遥控板等，它们都使用了红外无线遥控技术，使得人们只需轻轻一按手中的遥控器就可以控制电视机的频道切换或者空调的温度调整，这一技术创新无疑有划时代的意义，一直到现在一般家庭中的很多设备都配备了红外遥控。红外遥控技术具有非常多的优点，比如响应速度快,抗干扰能力强,不会影响其他电器设备的正常使用；红外遥控设备的体积小，成本低，功耗小。但是它却存在明显的缺点，即在使用的过程中，红外发射装置与接收装置中间不能有任何物品遮挡，否则就会阻挡红外线的传输，因此红外线不能穿透墙体来遥控设备，这也就成为了红外遥控在日常生活应用中最大的弊病。
现今，蓝牙成为了新一代的无线外部设备短距离遥控的解决方案。蓝牙最初的设计要求是一种短距无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接，从而更加方便人们在日常生活中的使用。从目前的蓝牙应用来看，由于其体积小、功率低、传输距离相对较远，抗干扰能力强，现在几乎被集成在任何数字设备中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。制定蓝牙规范之初，工程师就想到了设备间频段通用的问题为建立了统一的全球规范，蓝牙全球范围适用（蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段）。目前大家都使用了带有蓝牙模块的手机，能够方便快捷的使用蓝牙和近距离的其他蓝牙设备匹配并传输数据，所以本次的研究课题我们选择了蓝牙作为我们的无线遥控手段，更加方便的解决其他无线遥控手段需要额外的遥控器的问题。
1.2 课题研究目的及意义
目前国内市场上的无线遥控开锁技术主要用于汽车、建筑及工业等领域；在建筑中有车库门锁、智能门禁系统等。但是在人们的家居生活中却应用很少，另一方面，国内一些主要锁具制造厂虽然也生产部分电子式密码锁产品，但是一般价格较贵。另一方面，电子锁的故障率相对较高并且使用相对复杂，因此很难推广应用到平常居民家中。
本课题研究设计的无线遥控锁从低成本、高实用的角度出发，主要利用手机蓝牙发射指令，蓝牙无线模块进行无线指令信号的接收并输出模拟信号，51单片机接收信号并处理来控制电磁铁的通断电来实现锁头伸缩开关门，本课题研究的智能锁不仅能保障居民生活的安全，更能为行动不便的人带来其他的便利，并克服了当前市面上的电子式密码门锁的不足，通过其他功能的定制可以满足不同用户对智能门锁的不同需求。
1.3 主要硬件 STC89C52RC单片机介绍
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程的Flash存储器。STC89C52单片机使用经典的MCS-51内核，但在之前51单片机的基础做了很多的改进使得芯片具有了很多传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供了灵活有效的解决方案。
STC89C52单片机具有下列标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器
STC89C52RC单片机单片机的详细性能参数：
1）.增强型8051单片机，6时钟/机器周期
2）.工作电压：5V单片机：5.5V～3.3V；3V 单片机：3.8V～2.0V。
3）.工作频率
4）.用户应用程序空间为8K字节。
5）.片上集成512 字节RAM。
6）.通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口
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