一种基于STC12C2052AD和JR2010的钥匙遗忘提醒装置研究

华健雨 马军

(1.合肥第八中学,安徽合肥 230043;2.美诚创新培训学校STEM中心,安徽合肥 230043)

一种基于STC12C2052AD和JR2010的钥匙遗忘提醒装置研究

华健雨1马军2

(1.合肥第八中学,安徽合肥 230043;2.美诚创新培训学校STEM中心,安徽合肥 230043)

市场现行钥匙遗忘提醒装置有两种,一种是机械反复式的,往往不够智能。另外一类具有智能芯片与安装在门上或附近的主机进行通讯。但这类通常需要电池作为电源供电。本文讨论了一种使用RFID的钥匙遗忘提醒装置,由于采用RFID作为电磁激励,因此属于无源芯片。同时,由于RFID设备的可编程性,钥匙遗忘提醒芯片可以同时作为智能家居的主控制锁或控制设备,具有很强的可拓展性。

RFID 电磁感应 物联网 无源提醒 遗忘提醒

出门忘记带钥匙或不小心将钥匙反锁在家中的情况让人苦恼和无奈，通常请开锁公司更换门锁，费时费力。而市场现有钥匙防丢装置分为两类：

一类为机械式报警，即开门的同时触发电路，进行提醒和报警。这一类装置，由于不能智能提醒，通常每次开门都会进行忘带操作的警示，对正常生活干扰较大，不能得到很好推广和应用。

另一类为智能芯片报警。与钥匙串同时装饰一枚智能芯片，开门时进行检测。这一类具备智能提醒功能，甚至有些项目同时具备智能家居的部分功能，但此类设计通常需要在钥匙串上的芯片中安装电源，尽管现在已经非常节省电能(通常3-5年更换一次电池)，但由于防丢提醒事件不会经常发生，依然会存在芯片电量耗尽没有及时发现的可能。因而需要一种无源的解决方案。

1 无源解决方案种类

(1)电磁感应短程传输。电力发射源使用较大的线圈加以交变电流，在线圈的周围会产生变化的磁场。在交变磁场的感应范围内放置另一接收线圈，接收线圈在交变磁场感应下会产生感应电流。系统的传输效率取决于发射和接收线圈之间的耦合系数和晶质因素。[1]

(2)电磁耦合共振方法。这种方法传输的距离较远(可达感应线圈半径8倍的距离[1])，传输的电力功率也较大。现行的很多“无尾”电器均采用这种传输方式。

不管是第一种还是第二种均需要花费较高的成本，作者为一名在读高中生，没有高校实验室环境作为支撑，并且此装置还处于样机阶段无法找到合适企业进行小批量生产试用。固以上两种方法经过反复论证可行后被放弃。

图1 系统逻辑示意

图2 电路原理图

2 基本原理思路

RFID技术广泛运用在物流管理、防盗、家庭物联网等领域，较为适合本文中所描述的场景。因而，作者将注意力从无源供电系统转到RFID上。但是目前国内市场上RFID识别产品互不兼容，作用距离也多用于桌面识别，距离较短。中长距离也均小于1米。[2]因此文中采用高频RFID模块获得较远的感应距离，同时配以高增益天线。使用单片机作为RFID模块的上位机系统，负责发送指令与处理。

3 实施过程

钥匙串上芯片采用无源RFID芯片，并在进户门处通过门的开合控制整个报警电路的开关。同时，依据大量抽样调查，在门把手位置设置红外感应，排除送客时未带钥匙同样报警的尴尬，提高报警的准确度。安装在进户门上的报警装置同时作为钥匙串上智能芯片的无源充电装置，为钥匙串上的芯片无线提供电能。整个装置的逻辑控制如图1所示。

整个装置安装于靠近进户门把手附近位置。门的转轴部分使用常开型轻触开关作为整个系统的总电源控制，使得整个装置只在门被打开时起作用，有效节约电能，延长发射装置的电池使用寿命。

系统总电源接通后，单片机通过串口向RFID发出检测指令，并开始一段延时，以防止对串口数据接收造成干扰。而RFID在接收到单片机发出的检测指令后开始执行检测过程，并将结果通过串口反馈单片机。单片机启用串口中断程序，将RFID芯片的反馈数据输入单片机，并以十六进制数组形式存储。

单片机主程序等待语句结束完成后，对RFID芯片反馈的数据数组进行判断，与预置的数据进行对比。并检测红外检测输入针脚的状态。若红外检测针脚反馈为真，并且数据对比得出的结果为假(即在有效作用范围内未检测到RFID标签)，则单片机对外输出报警音。若单片机接收的数据在预置数据中无匹配对象，则输出异常警报。

整个检测系统的电路原理如图2所示。

由于本装置采取提高报警精度的方式进行设计，所以在实际使用验证过程中，本装置的遗忘提醒成功率为100%。但误报率为接近10%，这与使用者的身高、习惯挂包位置等有密切关系。若进行推广使用，在安装过程中注意调试合适位置，应该可以达到较为理想的预警效果。后期可在此基础上增加电量不足提醒和外部检测到信号自动开启锁孔灯等功能，使其更人性化。

本例中的程序代码基于篇幅所限没有列出，若对本文中涉及代码有兴趣的读者可联系作者索取。

[1]曾翔.无线电力传输技术研究[J].硅谷,2010(10)：162.

[2]赵阳,鲁顺昌,任远林.电子标签销码器的设计[J].宁波大学学报,2007-3(20卷第1期)：38-41.