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摘要：隨著智能家居日益火熱，門鎖作為智能家居的重要組成部分。然而目前國內的智能門鎖普及較少，且成本過高，為了解決目前智能門鎖這種情況。由于gprs技術性能穩定，覆蓋范圍廣泛，并且不需要重新組建網絡，利用原有網絡就能使用，操作簡單。因此基于GPRS技術為基礎設計了一種操作簡單的智能門鎖控制系統，該設計由SIM800L，人體感應儀，步進電機，LCD1602顯示器，4×4矩陣鍵盤等部分組成。本設計充分地滿足家庭以及短租公寓的需要，能在出現入侵行為之后立刻發送報警信息。同時該門鎖有多種不同模式，采用無線通信技術，安裝更為方便。
關鍵詞：無線通信；GPRS；智能門鎖；AT指令
0引言
就傳統門鎖而言，傳統門鎖一旦使用年限較長，鎖芯老化，磨損嚴重后，會出現被相似齒輪門鎖的鑰匙打開的情況，尤其是現在居民小區普遍使用由開發商統一購買的同廠家同型號的門鎖，這種狀況發生的概率會變大。而智能門鎖則可以避免這種情況，智能門鎖不僅能在家庭，辦公樓，短租公寓，賓館，學校等場所，還可與小區和社會等的安全防護系統進行聯合并網，實現聯合報警的功能。本文介紹了智能門鎖各個模塊電路，并設計了各模式的程序。該設計結合了GPRS網絡的遠距離、低資費的特性，運用中斷程序在內的多種程序。該智能鎖鎖結合了AT24C02存儲芯片，具有斷電密碼保存功能。從而本設計實現了多種功能模式的智能門鎖。最后進行了實物焊接，調試，實物的測試。
1系統總體設計
1.1功能要求。該設備擁有多種模式，各種功能如下。擁有兩種密碼——用戶密碼和管理員密碼，用戶密碼可以被修改，能初始化用戶密碼，并可以實現三種模式的轉換。模式一：可以使用用戶密碼解鎖并可以修改用戶密碼，可以輸入管理員密碼重置用戶密碼，按下C鍵修改門鎖模式，三次輸入錯誤，發送AT指令GPRS模塊發短信提醒用戶。模式二：使用人體感應裝置自動開關門，輸入管理密碼可以修改模式。模式三：只有輸入管理員密碼轉換模式才能開門。
1.2設計方案。本文敘述了基于GPRS的智能門鎖的設計思路，構造和工作的原理，以及智能門鎖的各個模塊的相互工作原理。在GPRS網絡的基礎之上，應用無線網絡通信技術，人體感應技術等實現了這款多功能的GPRS智能門鎖。該GPRS的智能門鎖由SIM800L，人體感應儀，步進電機，LCD1602顯示器，4x4矩陣鍵盤等部分組成。圖1為系統總體結構圖。
2硬件電路設計
2.1單片機最小系統設計。單片機的最小系統就是指用最少的元器件組成的單片機可以工作的系統。一般由電源，單片機，晶振電路，復位電路組成。電路圖如圖2所示。
2.2人體感應模塊電路?；贕PRS模塊的智能門鎖在模式二中，需要用到人體感應模塊HC-SR501，當HC-SR501感應到有人時，單片機給電機一個高電平，步進電機轉動開門，待檢測不到人20秒后，門鎖會自動關門。該設計模式二具有全自動感應能力，當有人進入到設備監測區時，HC-SR501會輸出一個高電平，當設備未檢測到人員時會輸出低電平，人員持續在檢測區域內時，模塊會持續輸出高電平，以防人體被開閉門夾傷。電路圖3所示。為實現智能門鎖的自動延時關閉功能，就要運用HC-SR501的感應封鎖時間的功能，感應模塊在輸出一個感應后就會緊跟著運行一個感應封鎖時間，在這個期間內感應器不會受到其他感應信號的控制[1]。這功能可實現智能鎖在檢測到人員離開檢測區域后的延時關閉功能。同時還能有效地解決負載切換中的各種干擾問題。
2.3GPRS模塊電路。本GPRS智能密碼鎖采用SIM800L芯片來實現智能門鎖的通信監控報警功能[2]，SIM800L是一款雙頻GPRS模塊，它由國內領先的移動通信設備企業中國上海晨訊科技集團設計的。該模塊使用簡單的AT指令控制SIM板塊的收發短信。GPRS模塊在待機狀態下電流僅1mA，非常省電。在無外接電源的情況下，普通干電池也能使SIM800L持續待機運行幾天的時間。通過串口，單片機可以向SIM800L發送AT指令，從而實現了GPRS的發送短信報警的功能。電路圖如4所示。
2.4液晶顯示電路。1602液晶顯示器顯示的字符比較簡單，容易操作。LCD顯示屏是利用液晶的物理性質達到顯示的目的，液晶分子受到不同電極時的狀態不一樣，通過控制顯示屏中各個位置的電極，讓液晶分子呈現不同的狀態，就能達到顯示的目的。由于液晶分子的這種物理特性，LCD顯示屏在收到信號之后會恒定的顯示，不會出現頻閃，也不會出現圖像失真現象，在這點LCD要優于LED。具體見圖5所示。
3系統軟件設計
本設計程序主要由主程序，重置密碼程序，修改用戶密碼程序，修改多種模式程序等程序組成。重置密碼程序是輸入正確的管理員密碼，按下重置鍵，即可成功重置用戶密碼；修改用戶密碼的功能，用戶可以輸入兩次正確的用戶密碼，智能門鎖自動進入修改密碼程序，連續輸入兩次正確的新密碼即可成功修改用戶密碼；智能門鎖擁有三種模式，輸入正確的管理員密碼之后，按下切換模式按鍵進行模式切換，即可切換成其他模式。主要程序流程如圖6所示。
4實物測試
4.1GPRS短信報警功能測試。連續輸錯三次密碼，LCD1602液晶顯示屏顯示sendmessage…發送短信并進入模式三，在模式三下只有輸入管理員密碼來進行模式切換才能解鎖密碼鎖[3]。如圖7顯示。用戶手機收到短信：“密碼已輸錯三次。”提示報警，如圖8顯示。
4.2密碼修改測試。修改密碼需要輸入正確的用戶密碼，步進電機轉動后再次輸入用戶密碼[4]。此時LCD顯示設置新的密碼英文字樣。然后輸入新密碼后按下D確定鍵，然后再次輸入相同的密碼在按下D確定按鍵。兩次密碼一致則修改成功。如圖9，圖10，圖11所示。本設計的密碼鎖具有防止密碼遺忘的重置密碼功能。在模式一下輸入正確的管理員密碼后按下B鍵，即可將用戶密碼重置為初始化用戶密碼000000[5]。在重置用戶密碼后，LCD顯示RestPasswordOK字樣。之前的用戶密碼將不可開鎖，管理員密碼只可在程序中更改。重置密碼成功后按下*號按鍵即可跳轉到輸入密碼界面，如圖12所示。
4.4開鎖功能測試。模式一，輸入用戶密碼，按下#號鍵即可開鎖，開鎖后20秒后步進電機自動反轉模擬關鎖。如圖12所示開鎖成功[6]。模式二，讓感應模塊感應到人，步進電機正轉模擬門鎖打開。感應不到人20秒后，步進電機自動模擬門鎖的關閉。模式三，該模式下不可開鎖，如圖13所示。
5結論
隨著生活的方方面面都被智能化的時候，門鎖作為千家萬戶必不可少的生活物品，當然也避免不了被智能化。普通門鎖由于只有鑰匙這一種辦法開鎖，給生活帶來了不少麻煩?，F在年輕人的生活工作壓力大，經常會出現鑰匙忘記帶進不了門，或者開門后鑰匙還遺留在門鎖上的現象。很多老年人和兒童他們很容易遺忘或者遺留鑰匙。這些都是普通門鎖可能會遇到的諸多問題。很多短租或者長租公寓的租客流動性強，出于安全，短租企業會經常更換鎖具，造成運營成本提高。國內的智能門鎖的普及率相較于日韓相比很低。所以，本設計具有廣闊的應用前景，和實際的應用價值。
作者:于浩 趙玉榮 劉炎銘 劉大偉 張環宇 單位:安徽新華學院