基于 STM32F103 设计的智能门锁 (支持多种开锁解锁方式)
作者：DS小龙哥
- 2022 年 8 月 20 日 湖北
本文字数：5867 字
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这是基于 STM32 设计的智能锁模型，支持多种开锁方式，支持门禁卡刷卡开锁、蓝牙自动开锁、微信小程序开锁、关锁、使用 RC522 射频卡读卡器、按键开锁、关锁。
一、环境介绍
编程软件: keil5
主控 MCU: STM32F103ZET6
射频卡读写器: RFID-RC522
步进电机: 28BYJ4 4 相 5 线
蓝牙: ATK-HC05
WIFI: ATK-ESP8266
物联网云平台: 采用腾讯云物联网平台，直接支持微信小程序和手机独立 APP 控制
二、功能介绍
这是基于 STM32 设计的智能锁模型，支持多种开锁方式，详情如下：
1. 门禁卡刷卡开锁： 使用 RC522 射频卡读卡器，读取 IC 卡卡号和内部数据，验证身份，开锁。
2. 蓝牙自动开锁: 业主的手机蓝牙在范围内，自动开锁(通过连接蓝牙地址确认业主身份)，范围是通过蓝牙断开与连接上为准。
3. 微信小程序开锁、关锁： 通过 ESP8266 连接腾讯云物联网平台，业主可以通过微信小程序“腾讯连连” 进行远程开锁和关锁。
4. 按键开锁、关锁: 可以通过开发板上的按键进行开锁和关锁(模拟物理钥匙而已)
开锁和关锁使用步进电机正转一圈、反转一圈模拟。
三、使用的相关硬件介绍
3.1 STM32F103ZET6 系统板
3.2 HC05 蓝牙模块
3.3 WIFI 模块
3.4 RFID-RC522 模块
3.5 步进电机
四、腾讯物联网平台
五、设备核心源码
#include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include <string.h> #include "timer.h" #include "esp8266.h" #include "mqtt.h" #include "hc05_Bluetooth.h" #include "RFID_RC522.h" #include "motor.h" /* 硬件连接方式: ATK-HC-05串口蓝牙模块与STM32的串口2相连接。 PA1--LED 配对状态输出； 配对成功输出高电平，未配对则输出低电平。 PA4---KEY 用于进入 AT 状态；高电平有效（悬空默认为低电平）。 PA2--RXD 模块接收脚 PA3--TXD 模块发送脚 GND---GND 地 VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V） ATK-ESP8266串口WIFI模块与STM32的串口3相连接。 PB10--RXD 模块接收脚 PB11--TXD 模块发送脚 GND---GND 地 VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V） RC522射频模块外部的接口: *1--SDA <----->PB5--片选脚 *2--SCK <----->PB4--时钟线 *3--MOSI<----->PA12--输出 *4--MISO<----->PA11--输入 *5--悬空 *6--GND <----->GND *7--RST <----->PA8--复位脚 *8--VCC <----->VCC ULN2003控制28BYJ-48步进电机接线: ULN2003接线: IN4: PC9 d IN3: PC8 c IN2: PC7 b IN1: PC6 a + : 5V - : GND */ //腾讯物联网服务器的设备信息 #define MQTT_ClientID "3XM7FNOG4Llock" #define MQTT_UserName "3XM7FNOG4Llock;12010126;W5WOU;1624006004" #define MQTT_PassWord "209f8dfc3079a54540aeb4263e99be24c5b0212141d8067e6348036383535941;hmacsha256" //订阅与发布的主题 #define SET_TOPIC "$thing/down/property/3XM7FNOG4L/lock" //订阅 #define POST_TOPIC "$thing/up/property/3XM7FNOG4L/lock" //发布 #define CONNECT_WIFI "CMCC-Cqvn" //将要连接的路由器名称 --不要出现中文、空格等特殊字符 #define CONNECT_PASS "99pu58cb" //将要连接的路由器密码 #define CONNECT_SERVER_IP "106.55.124.154" //服务器IP地址 #define CONNECT_SERVER_PORT 1883 //服务器端口号 char mqtt_message[200];//上报数据缓存区 unsigned char SN[4]; //存放读出的卡号 unsigned char CheckSN[4]={71,151,114,179}; //用于验证的卡号--业主的卡号用于开锁 char SendBuff[10]; /* 函数功能: 打印卡号 */ void print_info(unsigned char *p,int cnt) { int i; for(i=0;i<cnt;i++) { printf("%d ",p[i]); } printf("\r\n"); } /* 函数功能: 读卡号--电子标签的卡号 返回值: 1成功 0失败 */ int ReadCardNumber(void) { unsigned char CT[2];//卡类型 u8 status=1; status=RC522_PcdRequest(PICC_REQIDL ,CT);//(寻卡模式，卡类型),成功返回0 if(status==MI_OK)//寻卡成功 { status=MI_ERR; status=RC522_PcdAnticoll(SN); //防冲撞，成功返回0，SN是读到卡号的地址 printf("卡类型:"); print_info(CT,2);//打印类型 printf("卡号:"); print_info(SN,4);//打印卡号 return 1; } return 0; } int main() { u8 esp8266_state=0; u8 key; u8 i; u32 time_cnt=0; u8 ble_connect_flag=0; u8 Motor=0; //电机状态 LED_Init(); KEY_Init(); USART1_Init(115200); RC522_Init(); //RC522 Moto_Init(); //步进电机初始化 USART3_Init(115200);//串口-WIFI TIMER3_Init(72,20000); //超时时间20ms USART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.\r\n"); for(i=0;i<5;i++) { if(ESP8266_Init()==0) { esp8266_state=1; break; } else { esp8266_state=0; USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.\n"); } } if(esp8266_state) { printf("准备连接服务器....\r\n"); //非加密端口 USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,CONNECT_SERVER_IP,CONNECT_SERVER_PORT,1)); //2. MQTT协议初始化 MQTT_Init(); //3. 连接服务器 for(i=0;i<5;i++) { if(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)==0) { esp8266_state=1; break; } esp8266_state=0; USART1_Printf("服务器连接失败,正在重试...\n"); delay_ms(500); } USART1_Printf("服务器连接成功.\n"); //3. 订阅主题 if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1)) { USART1_Printf("主题订阅失败.\n"); } else { USART1_Printf("主题订阅成功.\n"); } } /*4. 初始化HC05串口蓝牙*/ printf("蓝牙正在初始化.........\r\n"); USART2_RX_FLAG=0; while(HC05_Bluetooth_Init()){} /*设置当前蓝牙为从机模式---这里设置从机的代码只需要设置一次,后面就可以屏蔽掉了*/ // HC05_Bluetooth_SetCmd((u8*)"AT+ROLE=0\r\n"); //设置为从机模式 // if(HC05_Bluetooth_GetRoleStatus()==0)printf("当前蓝牙处于从机状态!\r\n"); // else if(HC05_Bluetooth_GetRoleStatus()==1)printf("当前蓝牙处于主机状态!\r\n"); // HC05_Bluetooth_SetCmd((u8*)"AT+RESET\r\n"); //复位ATK-HC05模块 DelayMs(1000); //等待蓝牙模块稳定 /*2. 查询蓝牙主从状态*/ if(HC05_Bluetooth_GetRoleStatus()==0)printf("2 当前蓝牙处于从机状态!\r\n"); else if(HC05_Bluetooth_GetRoleStatus()==1)printf("2 当前蓝牙处于主机状态!\r\n"); else printf("2 当前蓝牙主从状态查询失败!\r\n"); /*3. 查看蓝牙连接状态*/ if(HC05_LED)printf("3 当前蓝牙连接成功!\r\n"); else printf("3 当前蓝牙未连接!\r\n"); // /*4. 设置蓝牙的名称*/ // if(HC05_Bluetooth_SetCmd((u8*)"AT+NAME=WBYQ_HC-05\r\n"))printf("4 蓝牙名称设置失败!\r\n"); // else printf("4 蓝牙名称设置为 WBYQ_HC-05! \r\n"); // /*5. 设置蓝牙配对密码*/ // if(HC05_Bluetooth_SetCmd((u8*)"AT+PSWD=1234\r\n"))printf("5 蓝牙配对密码设置失败!\r\n"); //密码必须是4位 // else printf("5 蓝牙配对密码设置为 1234 \r\n"); while(1) { //按键可以测试开锁和关锁 key=KEY_Scan(0); if(key==1) { LED1=0; //亮灯--表示开锁 time_cnt=0; Motorcw_ring(1,300); //电机正转1圈 Motor=1; //更新微信小程序 sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"Motor":%d}}",Motor); MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0); USART1_Printf("更新门锁状态:开锁\r\n"); } else if(key==2) { LED1=1; //灭灯--表示关锁 time_cnt=0; Motorccw_ring(1,300); //电机反转1圈 Motor=0; //更新微信小程序 sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"Motor":%d}}",Motor); MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0); USART1_Printf("更新门锁状态:关锁\r\n"); } DelayMs(10); time_cnt++; if(time_cnt>=50) { time_cnt=0; LED2=!LED2; } //微信小程序开锁方式: 接收WIFI返回的数据 if(USART3_RX_FLAG) { USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0'; printf("UART3收到数据.....\r\n"); //向串口打印微信小程序返回的数据 for(i=0;i<USART3_RX_CNT;i++) { USART1_Printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]); } //如果是下发了属性,判断是开锁还是关锁 if(USART3_RX_CNT>5) { //使用字符串查找函数 //开锁 if(strstr((char*)&USART3_RX_BUFFER[5],""Motor":1")) { LED1=0; //亮灯--表示开锁 //开锁 //执行开锁代码--电机正转 Motorcw_ring(1,300); //电机正转1圈 Motor=1; } //关锁 else if(strstr((char*)&USART3_RX_BUFFER[5],""Motor":0")) { LED1=1; //灭灯--表示关锁 //关锁 //执行开锁代码--电机反转 Motorccw_ring(1,300); //电机反转1圈 Motor=0; } } USART3_RX_CNT=0; USART3_RX_FLAG=0; } //RC522开锁方式: 读取IC卡号 if(ReadCardNumber()) { sprintf(SendBuff,"%x%x%x%x\r\n",SN[0],SN[1],SN[2],SN[3]); //比较卡号是否是业主的卡号，决定是否需要开锁 int i=0; for(i=0;i<4;i++) { if(CheckSN[i]!=SN[i])break; } //如果是业主，就开锁 if(i==4) { LED1=0; //亮灯--表示开锁 //更新微信小程序 sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"Motor":%d}}",Motor); MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0); USART1_Printf("更新门锁状态:开锁\r\n"); Motor=1; //执行开锁代码--电机正转 Motorcw_ring(1,300); //电机正转1圈 } } if(USART2_RX_FLAG) { USART2_RX_BUFFER[USART2_RX_CNT]='\0'; USART1_Printf("蓝牙:%s\r\n",USART2_RX_BUFFER); USART2_RX_CNT=0; USART2_RX_FLAG=0; } //蓝牙解锁方式: 离开范围就自动关锁 连接上就自动解锁 // 区分业主身份方式: 使用蓝牙的配对密码区分. if(HC05_LED==1 && Motor==0) //关锁状态才需要开始 { LED1=0; //亮灯--表示开锁 ble_connect_flag=1; //表示蓝牙已经连接过 printf("蓝牙已经连接.\r\n"); Motor=1; //更新微信小程序 sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"Motor":%d}}",Motor); MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0); USART1_Printf("更新门锁状态:开锁\r\n"); //开锁 //执行开锁代码--电机正转 Motorcw_ring(1,300); //电机正转1圈 } else { //之前蓝牙连接过 if(ble_connect_flag) { ble_connect_flag=0; //清除标记 LED1=1; //关灯--表示上锁 printf("蓝牙已经断开.\r\n"); Motor=0; //关锁 //执行开锁代码--电机反转 Motorccw_ring(1,300); //电机反转1圈 //更新微信小程序 sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"Motor":%d}}",Motor); MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0); USART1_Printf("更新门锁状态:关锁\r\n"); } } } }
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之所以觉得累，是因为说的比做的多。 2022.01.06 加入
熟悉C/C++、51单片机、STM32、Linux应用开发、Linux驱动开发、音视频开发、QT开发. 目前已经完成的项目涉及音视频、物联网、智能家居、工业控制领域
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