基于单片机的智能远程控制电子锁设计与实现
来源:用户上传
作者:高胜楠 曹俊 王宾凯
摘 要：传统公共教室门锁需要配备专门人员进行开关门操作，不便于管理。智能远程控制电子锁以单片机为核心，可利用网络控制，通过与手机监控配对，实现远距离监控和控制，对教室门锁进行远距离监控，检测门锁的状态，并可通过密码利用网络实现远程控制开门操作，方便公共教室管理，减少不必要的人员工作量。文章对此展开了分析。
关键词：单片机;电路;智能;互联网控制
1 设计背景
大学教室的公共使用给教室门的管理带来了不便，传统的教室门锁需要人进行现场解锁，对此，本团队设计一款智能远程控制电子锁来解决这一问题，通过使用无线网络对门锁加以控制，可以方便教室门开、闭情况的管理，学校就不需要分配相应管理人员[1]。
2 设计模块
智能远程控制电子锁的硬件电路分为3个主要控制模块：单片机、控制电路、互联网监控。智能远程电子锁的功能实现过程如图1所示。
2.1 单片机模块
单片机为电子锁处理控制中心，根据相应的电路配以对应硬件，实现密码的设置、存储、识别功能，通过传感器来实现收发数据的功能[2]。单片机设计模块如图2所示。
2.2 控制电路模块
单片机控制传感器电路设计以及与互联网相联系的电路设计，进行实验来验证电路的可行性。
（1）单片机控制传感器电路设计。通过单片机与传感器、报警器相連，实现在信号输入错误时发出报警声，在输入信号正确时打开门锁，通过传感器可以把接收到的修改密码信号储存到单片机，实现密码的修改。
（2）互联网相关电路的设计。利用WiFi实现单片机与互联网相连，通过手机终端中的APP实现远程控制电子锁，发出信号通过传感器接收，转换信号到单片机，单片机执行开关命令。
（3）报警电路的电路与接收电路、单片机相关联。电子锁第一次通电之后就会使报警电路初始化，此后便进入登录操作。
（4）开锁电路与单片机相连接，通过对单片机中的芯片编程来实现开锁工作[3]。
2.3 互联网监控模块
根据局域网监控系统的功能，互联网监控与单片机相连，对电子锁的使用情况进行监控，能够及时查询到门锁的信息并能与手机监控配对，实现远距离监控和控制，主要分为：
（1）用户使用模块，用户通过此模块设置密码和问题，以确保不被他人盗用，同时以防出现忘记密码的情况。
（2）客户端，当电子锁对用户操作所发出的信息作出反应时，负责对服务端发来的一些指令进行相应的操作，比如实行远程控制，允许进程进行。
（3）后台管理模块，主要记录用户的密码和设置的问题，可以进行用户信息的修改和删除。
（4）监控反馈模块，主要显示电子锁的状态，在此模块可以看见电子锁是否已经关上，当触发警报时，此界面会第一时间通知用户[4]。
2.4 WLAN模块（辅助功能）
设计本身的监控和远程控制的实现建立在局域网络的基础上，局域网针对的是电脑端用户，而手机端用户可以通过无线局域网（Wireless Local Area Networks ，WLAN）对机器进行操作。与此同时，一个账号也可以进行电脑端和手机端的双登录，但WLAN以辅助为主。
2.5 改进方向
软件包括键盘扫描与译码程序、LCD显示程序、通信程序、电磁执行器驱动及检测程序、传感器接口程序等模块[5-7]，电子锁具总流程如图3所示。
3 系统功能
通过手机网络端口或者从电脑输入密码。密码初始化成功后，同时也会自己设置一个问题，并且自己设置答案，避免忘记密码而无法修改密码。用户开门时通过手机登录的网站输入正确的密码，门就会接收到正确的指令，“滴”一声后打开;如果密码错误会触发报警电路，错误次数超过3次，需要通过回答初始问题重置密码。
初步设计只有单片机、传感器接收器、鸣蜂器等，因为利用手机没必要再重复使用显示屏，可减少不必要的费用。另外，还有修改密码与重置功能，前提是要输入原密码，然后输入新密码，再次确认，新密码修改成功。当忘记密码的时候，可通过回答自己设置的问题来重置密码[8-9]。
4 结语
本设计的智能远程控制电子锁在原有智能电子锁的基础上增加了远程控制和监控这两个特性，方便对其进行实时了解和操作。同时，手机中的WLAN功能可以对其进行开锁、密码登录和修改密码等操作。电脑端或手机端用户可以掌握指定区域内电子锁的工作情况从而进行门锁管理。此外，本设计还有自由修改密码、错误报警、电脑手机用户双登录等功能，具有很强的实用性和可行性，符合国内外发展趋势。
[参考文献]
[1]魏雅，杜云.基于单片机的电子密码锁设计[J].电子设计工程，2016（15）：165-167.
[2]董庆贺.基于GSM的防盗密码锁系统设计与实现[J].电子技术应用，2011（9）：64-66.
[3]毋茂盛，董泽龙.SPI/UART与ZigBee协议转换模块设计[J].物联网技术，2015（12）：32-34.
[4]杨德斌，伍俊，阳建宏.无线数字传感器网络节点[J].仪表技术与传感器，2007（9）：51-53.
[5]孙琪皓.基于图像识别的智能电子锁系统设计[D].湘潭：湖南科技大学，2016.
[6]王建新，杨世凤，史永江，等.远程监控技术的发展现状和趋势[J].国外电子测量技术，2005（4）：11-14.
[7]岳龚成.计算机局域网的组建与管理[J].电脑编程技巧与维护，2017（3）：64-66.
[8]齐红彦.远程监控系统分析及应用[J].有色设备，2016（5）：15.
[9]尹念东.单片机基础实用教程[M].北京：中国地质大学出版社，2005.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15177018.htm
