基于STM32F103设计的智能门锁(支持多种开锁解锁方式)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了基于STM32F103设计的智能门锁(支持多种开锁解锁方式)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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

完整项目源码下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19101807

 

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。

如果没有使用过腾讯云物联网平台的,可以看这里:https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/116902653

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

没有使用过物联网云平台的参考这里: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/116902653

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");
            }   
        }
	 }
}

 

以上是关于基于STM32F103设计的智能门锁(支持多种开锁解锁方式)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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