wifi的智能电磁锁控制系统(附件)【字数：8702】
摘 要本次课题研究的主要是智能控制门锁，涉及到WiFi解锁、指纹解锁、OLED显示、语音播报等功能。其中WiFi解锁，智能门锁连接WiFi后即可通过手机app控制，其突出特点就是远距离解锁。指纹解锁的特点是安全、可靠性高，排除不带钥匙和手机丢了的可能。本次设计不光解锁，还带有的显示器和语音提示使成品的功能更加丰富。
目录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）系统功能简述 2
（二）方案论证与选择 2
二、系统硬件设计 2
（一）STM32F103RET6单片机最小系统简介 2
（二）WiFi模块简介 3
（三）继电器模块 4
（四）语音播报系统 6
（五）OLED显示屏 9
（六）指纹模块 10
（七）电源电路 11
三、系统软件设计 12
（一）主程序的设计流程 12
（二）WIFI通信程序流程 13
（三）指纹解锁程序 14
（四）OLED显示程序设计流程 15
（五）语音模块程序 16
四、系统仿真 16
（一）仿真软件介绍 16
（二）仿真结果 17
五、系统的调试与结果 17
（一）设计软件介绍 17
（二）调试界面显示 18
总结 22
致 谢 23
参考文献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 实物图 27
附录五 源程序 28
引言
目前国内大多数门锁还是手动开锁，只有极少数是带有物联网的，其中家用的少之又少。在2020年到来之前，4G时代已给整个社会和人类带来了巨大的变化发展。可以说这是十年里就是智能手机和4G的时代，曾经电脑上使用的功能，手机也能实现甚至于更加方便，手机再也不是电话短信上上网页了。发展过程手机依旧是通信工具，但它的通信范围变广了，从人到物。我们能通过手机控制空调这种常用的家电，仅仅是通过红外控制。相 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
信未来十年还有更多物联网控制的家居会随着5G时代的到来，迎来空前的发展高潮。智能门锁也因4G和5G通信的发展，如雨后春笋般冒出尖角。在许多欧美国家，电子锁在普通家庭很常见,民用市场广阔。在国内至少我是很少见到普通人家会安装智能电子锁，见到电子锁这类科技产品会有好奇的感觉，我们大多数人会认为电子锁性价比没有传统的门锁高。大多会出现在各种大型公共场所，其实在这些公共场所里智能锁也少见。智能门锁普及是必然，日常生活中智能门锁这种高科技给人们带来的不只是便利，还有安全。
本文研讨的主要内容是基于32单片机控制的门锁系统，其中设计的内容分为两类，硬件电路的搭建和程序设计思路。硬件电路设计到32位微控制器的最小控制系统，以及电源电路。程序设计到WIFI的通信、OLED显示屏的驱动、语音播报输出音频、电磁锁的控制系统。需要学生掌握范围较为广阔的知识，其中最基础的是如何让单片机正常工作，输出和接收想要的数据。程序上的重点是单片机如何通过WIFI模块同上位机APP等工具建立通信，这就要设计到物联网的通信协议MQTT。
一、系统整体设计
（一）系统功能简述
智能门锁实现的功能就是方便人们的使用，通过手机APP和指纹解锁。图1是智能门锁设计实现的简单框架，分为个模块。首先最重要的是单片机基础电路，再后就是wifi模块，这是整个智能门锁系统构成的中心。32位单片机负责控制接收处理数据，在电路中处于主控的地位。而wifi模块是这个电路实现远程控制门锁的模块，也是整个系统最难开发的部分，ESP8266涉及到相关物联网的知识。其他的电路相对于前面的较为简单，分别是继电器控制模块电路、指纹识别模块、语音显示播报系统。单片机通过指纹和APP验证后，启动语音播报功能提示是否验证成功并开锁，此时OLED屏上也会有所显示相关信息。验证成功，单片机通过IO输出电平控制继电器打开电磁锁。最后实现的功能是通过APP和指纹的方式解锁家庭门锁，其中APP是阿里云物联网平台生成的，并通过WIFI无线通信进行控制，指纹解锁提前录入指纹即可使用。
图1 智能锁系统框图设计
（二）方案论证与选择
采用STM32单片机做毕业设计，主要的原因不外乎STM32的各方面性能都比51更胜一筹。STM32的工作频率是51无法比拟的，STM32F103的工作频率可达到72Mhz,一般的51单片机也就是48Mhz，如果跟高达480Mhz的频率STMH7系列的单片机相比相差甚远。32的引脚数也比51多，片内也资源丰富。51更适合做一些简单的控制，如果要做一个好的控制系统需要用32位这种性能优秀的单片机。这次课题是有关于物联网控制系统，这类较为有难度的系统用32单片机更有保证。
为什么众多的STM32单片机选择F103呢，不外乎它的性能特点是高性能、低成本、低功耗。再者市场上也是广受欢迎的单片机，学好这个单片机以后在工作上能用的到。在实习的公司里主要也是用到STM32F0和STM32F1系列的单片机，可以向同事请教32单片机有关内容。
选择ESP8266做WIFI通信，它是一款向物联网定义的WIFI芯片，支持很多物联网平台。体积比较小，且耗电量低等等特点，十分的适合本次设计。ESP8266作为一个国产芯片不仅拥有核心技术力量，价格也令人很满意。使用国产芯片，也是本人对国家发展核心科技战略的支持。
二、系统硬件设计
STM32F103RET6单片机最小系统简介
STM32F103RET6简单描述：类型: 微控制器，核心处理器：ARMCortexM3、
32位处理器、高达72Mhz、封装形式64LQFP。片内资源丰富，功能强悍。我主要用到的外设有IO口、IIC、UART、TIM定时器等。图2所示引脚功能还有SPI、CAN总线、USB、PWM等资源没用得上。
图2 STM32F103RET6单片机引脚图
单片机最小系统，由单片机、两个晶振电路和复位电路构成。STM32提供两个外部时钟输入，高速时钟HSE和低速时钟LSE。两个晶振为32.768K和8M, 其中8M作为系统时钟，32.768K用作RTC时钟。电路中使用的两个晶振都是无源晶振，8M晶振接线没什么要求，32.768K晶振根据引脚定义，1、4引脚接晶振的输入和输出，2、3脚接地。两个晶振的电容选取也不同，电容与内部电路共同组成一定频率的振荡，这个电容是硬连接，固定频率能力很强，其他频率的干扰就很难进来了。32.768K选用的是6PF的电容，而8Mhz用的是22PF。
目录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）系统功能简述 2
（二）方案论证与选择 2
二、系统硬件设计 2
（一）STM32F103RET6单片机最小系统简介 2
（二）WiFi模块简介 3
（三）继电器模块 4
（四）语音播报系统 6
（五）OLED显示屏 9
（六）指纹模块 10
（七）电源电路 11
三、系统软件设计 12
（一）主程序的设计流程 12
（二）WIFI通信程序流程 13
（三）指纹解锁程序 14
（四）OLED显示程序设计流程 15
（五）语音模块程序 16
四、系统仿真 16
（一）仿真软件介绍 16
（二）仿真结果 17
五、系统的调试与结果 17
（一）设计软件介绍 17
（二）调试界面显示 18
总结 22
致 谢 23
参考文献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 实物图 27
附录五 源程序 28
引言
目前国内大多数门锁还是手动开锁，只有极少数是带有物联网的，其中家用的少之又少。在2020年到来之前，4G时代已给整个社会和人类带来了巨大的变化发展。可以说这是十年里就是智能手机和4G的时代，曾经电脑上使用的功能，手机也能实现甚至于更加方便，手机再也不是电话短信上上网页了。发展过程手机依旧是通信工具，但它的通信范围变广了，从人到物。我们能通过手机控制空调这种常用的家电，仅仅是通过红外控制。相 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
信未来十年还有更多物联网控制的家居会随着5G时代的到来，迎来空前的发展高潮。智能门锁也因4G和5G通信的发展，如雨后春笋般冒出尖角。在许多欧美国家，电子锁在普通家庭很常见,民用市场广阔。在国内至少我是很少见到普通人家会安装智能电子锁，见到电子锁这类科技产品会有好奇的感觉，我们大多数人会认为电子锁性价比没有传统的门锁高。大多会出现在各种大型公共场所，其实在这些公共场所里智能锁也少见。智能门锁普及是必然，日常生活中智能门锁这种高科技给人们带来的不只是便利，还有安全。
本文研讨的主要内容是基于32单片机控制的门锁系统，其中设计的内容分为两类，硬件电路的搭建和程序设计思路。硬件电路设计到32位微控制器的最小控制系统，以及电源电路。程序设计到WIFI的通信、OLED显示屏的驱动、语音播报输出音频、电磁锁的控制系统。需要学生掌握范围较为广阔的知识，其中最基础的是如何让单片机正常工作，输出和接收想要的数据。程序上的重点是单片机如何通过WIFI模块同上位机APP等工具建立通信，这就要设计到物联网的通信协议MQTT。
一、系统整体设计
（一）系统功能简述
智能门锁实现的功能就是方便人们的使用，通过手机APP和指纹解锁。图1是智能门锁设计实现的简单框架，分为个模块。首先最重要的是单片机基础电路，再后就是wifi模块，这是整个智能门锁系统构成的中心。32位单片机负责控制接收处理数据，在电路中处于主控的地位。而wifi模块是这个电路实现远程控制门锁的模块，也是整个系统最难开发的部分，ESP8266涉及到相关物联网的知识。其他的电路相对于前面的较为简单，分别是继电器控制模块电路、指纹识别模块、语音显示播报系统。单片机通过指纹和APP验证后，启动语音播报功能提示是否验证成功并开锁，此时OLED屏上也会有所显示相关信息。验证成功，单片机通过IO输出电平控制继电器打开电磁锁。最后实现的功能是通过APP和指纹的方式解锁家庭门锁，其中APP是阿里云物联网平台生成的，并通过WIFI无线通信进行控制，指纹解锁提前录入指纹即可使用。
图1 智能锁系统框图设计
（二）方案论证与选择
采用STM32单片机做毕业设计，主要的原因不外乎STM32的各方面性能都比51更胜一筹。STM32的工作频率是51无法比拟的，STM32F103的工作频率可达到72Mhz,一般的51单片机也就是48Mhz，如果跟高达480Mhz的频率STMH7系列的单片机相比相差甚远。32的引脚数也比51多，片内也资源丰富。51更适合做一些简单的控制，如果要做一个好的控制系统需要用32位这种性能优秀的单片机。这次课题是有关于物联网控制系统，这类较为有难度的系统用32单片机更有保证。
为什么众多的STM32单片机选择F103呢，不外乎它的性能特点是高性能、低成本、低功耗。再者市场上也是广受欢迎的单片机，学好这个单片机以后在工作上能用的到。在实习的公司里主要也是用到STM32F0和STM32F1系列的单片机，可以向同事请教32单片机有关内容。
选择ESP8266做WIFI通信，它是一款向物联网定义的WIFI芯片，支持很多物联网平台。体积比较小，且耗电量低等等特点，十分的适合本次设计。ESP8266作为一个国产芯片不仅拥有核心技术力量，价格也令人很满意。使用国产芯片，也是本人对国家发展核心科技战略的支持。
二、系统硬件设计
STM32F103RET6单片机最小系统简介
STM32F103RET6简单描述：类型: 微控制器，核心处理器：ARMCortexM3、
32位处理器、高达72Mhz、封装形式64LQFP。片内资源丰富，功能强悍。我主要用到的外设有IO口、IIC、UART、TIM定时器等。图2所示引脚功能还有SPI、CAN总线、USB、PWM等资源没用得上。
图2 STM32F103RET6单片机引脚图
单片机最小系统，由单片机、两个晶振电路和复位电路构成。STM32提供两个外部时钟输入，高速时钟HSE和低速时钟LSE。两个晶振为32.768K和8M, 其中8M作为系统时钟，32.768K用作RTC时钟。电路中使用的两个晶振都是无源晶振，8M晶振接线没什么要求，32.768K晶振根据引脚定义，1、4引脚接晶振的输入和输出，2、3脚接地。两个晶振的电容选取也不同，电容与内部电路共同组成一定频率的振荡，这个电容是硬连接，固定频率能力很强，其他频率的干扰就很难进来了。32.768K选用的是6PF的电容，而8Mhz用的是22PF。
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