低功耗无线门锁控制器的设计与研制*

刘 炯，肖秀华，王 砚，陈 磊，王超峰（.苏州大学 应用技术学院，江苏 苏州 5006；.奈特力斯电子（苏州）有限公司，江苏 苏州 5006）

低功耗无线门锁控制器的设计与研制*

刘 炯1，肖秀华2，王 砚1，陈 磊1，王超峰1
（1.苏州大学 应用技术学院，江苏 苏州 215006；2.奈特力斯电子（苏州）有限公司，江苏 苏州 215006）

设计并研制了一款用于高档住宅的无线掌纹门锁控制器，采用无线编解码技术实现无线发射和无线接收，由Microchip公司的纳瓦级别微处理器PIC16F684作为系统控制器；4节干电池作为无线接收模块的电源，可保证5 000次以上锁的正常开启。该门锁控制器实现了低功耗的设计，满足了市场对门锁安全性的需求。

低功耗；无线门锁控制器；掌纹识别；设计与研制

0 引言

低功耗（纳瓦级别）的无线控制技术已广泛应用于嵌入式控制行业，本文以无线控制为技术核心，辅以高效的低功耗技术［1］，设计了一款无线门锁控制器。基于无线控制的门锁系统，方便对现有机械锁的改造。

1 方案设计

1.1 系统方案

无线门锁控制器分为发射控制部分和接收控制部分，系统控制方案如图1所示。发射控制部分用于接收用户开门信息（12V的输入信号）并发射出无线开门信号，接收控制部分用于接收无线开门信号，并控制电磁锁实现门锁的开启与关闭。

图1 系统控制方案框图

1.2 低功耗设计

系统控制部分采用了Microchip公司的PIC16F684［2］纳瓦级别微处理器作为系统控制器；无线接收部分采用低电压、微功耗ASK超外差接收模块来接收无线开门信号。

2 电路设计与实现

2.1 无线发射部分

无线发射部分的电路主要由电源电路和控制电路两部分组成。

电源电路如图2所示。无线发射部分是由掌纹识别装置输出的12 V电压信号供电的，通过稳压模块7809［3］将12 V电压转为9 V电压，再由三端稳压器APL1117C33［4］将9 V电压转为3.3 V电压，为系统微控制器和无线发射模块供电。

图2 无线发射部分电源

控制电路如图3所示。无线发射部分接收到掌纹识别装置给出的12V电压信号后，由系统微处理器PIC16F684控制无线发射模块（STX887［5］），发射无线信号。图3中的TX_DATA是无线发射模块发射数据的引脚。

图3 无线发射部分控制电路

2.2 无线接收部分

无线接收部分的电路主要由电源电路、控制电路和电机驱动电路三部分组成。

电源电路如图4所示。无线接收部分由4节1.5V普通干电池供电，通过三端稳压器APL1117C33将6V的电压转为3.3V电压，为无线接收模块和系统微控制器供电。

图4 无线接收部分电源

控制电路如图5所示。无线接收部分通过无线接收模块（SRX887［5］）接收到无线开门信号后，给系统微处理器发出一个信号，由系统微处理器控制H桥的通断，驱动电机正反转，实现电磁锁的开启与关闭。

图5 无线接收部分电路

电机驱动电路如图6所示。通过系统微处理器控制电机驱动芯片的两个输入引脚（IA、IB）来控制电机的正反转。

图6 电机驱动电路

3 软件设计

3.1 程序流程图

系统程序设计分为无线发射部分程序设计和无线接收部分程序设计。

无线发射部分程序设计流程图如图7所示。系统微处理器通过实时检测单片机7号引脚的电平，当为低电平时，通过延时判断是否为错误的信号，确认后发射数据10010110B（定义一个8bit的二进制数据，与无线接收部分对应，实现无线发射和无线接收之间的通信）。

图7 无线发射部分程序流程图

无线接收部分程序设计流程图如图8所示。系统微处理器检测单片机6号引脚的电平，当为高电平时，选中溢出位并将其清零，接着选中 timer0模块将其清零，最后数据接收模块接收数据96H。

图7 无线发射部分程序流程图

4 性能测试与分析

系统功耗达到了毫瓦级别，无线接收端由4节普通干电池（4×500mAh）供电，若每天开门10次，可支持500天（近两年）门锁的正常开启与关闭，真正实现了低功耗的设计，方便用户使用。性能测试数据如表1所示。

表1 功耗测试数据

5 结论

本设计完成了一款低功耗无线门锁控制器的研制，利用无线编解码技术，提高了门锁的可靠性。采用纳瓦级别微处理器PIC16F684作为系统控制器，实现了低功耗的设计。本设计还存在一些需要改进的地方，如在此设计中可以增加一个无线接收端电量不足的提示功能。

［1］苏红柱.一种眼科组合台通用电源的设计与研制［J］.微型机与应用，2014，33（17）：30-32.

［2］张皆喜.PIC系列单片机C语言编程及应用实例［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［3］康华光，陈大钦，张林，等.电子技术基础——模拟部分（第五版）［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［4］APL1117Data Sheet［OL］.［2003-06-08］（2015-01-15）.http：//www.ic5.cn/p_APL1117_5dZQ.htmL.

［5］STX887、SRX887数据手册［S］.2012.

Design and development of the low power consumption and wireless door lock controller

Liu Jiong1，Xiao Xiuhua2，Wang Yan1，Chen Lei1，Wang Chaofeng1
（1.Applied Technology College，Soochow University，Suzhou 215006，China；
2.Suzhou Netlist Co.，Ltd.，Suzhou 215006，China）

A wireless palm print door lock controller for top grade house is designed and developed.In this project，the wireless encoding and decoding technology is used to achieve wireless transmitting and receiving.System controller uses nanowatt levels PIC16F684 of Microchip.Wireless achieve module uses four dry cells for power supply.It chieves the design of low power consumption and meets requirements of lock′s security.

low power consumption；wireless control；palm print identification；design and development

TM993.4

A

1674-7720（2015）20-0087-03

刘炯，肖秀华，王砚，等.低功耗无线门锁控制器的设计与研制［J］.微型机与应用，2015，34（20）：87-89.

2015-05-29）

刘炯（1993-），男，本科在读，主要研究方向：电子信息技术。

2014年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（201413984006Y）

王超峰（1976-），通信作者，男，讲师，主要研究方向：信息与图像处理，嵌入式系统应用。