摘  要： 設計并研制了一款用于高檔住宅的無線掌紋門鎖控制器，采用無線編解碼技術實現無線發射和無線接收，由Microchip公司的納瓦級別微處理器PIC16F684作為系統控制器；4節干電池作為無線接收模塊的電源，可保證5 000次以上鎖的正常開啟。該門鎖控制器實現了低功耗的設計，滿足了市場對門鎖安全性的需求。

　　關鍵詞： 低功耗；無線門鎖控制器；掌紋識別；設計與研制

0 引言

　　低功耗（納瓦級別）的無線控制技術已廣泛應用于嵌入式控制行業，本文以無線控制為技術核心，輔以高效的低功耗技術[1]，設計了一款無線門鎖控制器。基于無線控制的門鎖系統，方便對現有機械鎖的改造。

1 方案設計

　　1.1 系統方案

　　無線門鎖控制器分為發射控制部分和接收控制部分，系統控制方案如圖1所示。發射控制部分用于接收用戶開門信息（12 V的輸入信號）并發射出無線開門信號，接收控制部分用于接收無線開門信號，并控制電磁鎖實現門鎖的開啟與關閉。

　　1.2 低功耗設計

　　系統控制部分采用了Microchip公司的PIC16F684[2]納瓦級別微處理器作為系統控制器；無線接收部分采用低電壓、微功耗ASK超外差接收模塊來接收無線開門信號。

2 電路設計與實現

　　2.1 無線發射部分

　　無線發射部分的電路主要由電源電路和控制電路兩部分組成。

　　電源電路如圖2所示。無線發射部分是由掌紋識別裝置輸出的12 V電壓信號供電的，通過穩壓模塊7809[3]將12 V電壓轉為9 V電壓，再由三端穩壓器APL1117C33[4]將9 V電壓轉為3.3 V電壓，為系統微控制器和無線發射模塊供電。

　　控制電路如圖3所示。無線發射部分接收到掌紋識別裝置給出的12 V電壓信號后，由系統微處理器PIC16F684控制無線發射模塊（STX887[5]），發射無線信號。圖3中的TX_DATA是無線發射模塊發射數據的引腳。

　　2.2 無線接收部分

　　無線接收部分的電路主要由電源電路、控制電路和電機驅動電路三部分組成。

　　電源電路如圖4所示。無線接收部分由4節1.5 V普通干電池供電，通過三端穩壓器APL1117C33將6 V的電壓轉為3.3 V電壓，為無線接收模塊和系統微控制器供電。

　　控制電路如圖5所示。無線接收部分通過無線接收模塊（SRX887[5]）接收到無線開門信號后，給系統微處理器發出一個信號，由系統微處理器控制H橋的通斷，驅動電機正反轉，實現電磁鎖的開啟與關閉。

　　電機驅動電路如圖6所示。通過系統微處理器控制電機驅動芯片的兩個輸入引腳（IA、IB）來控制電機的正反轉。

3 軟件設計

　 3.1程序流程圖　

　　系統程序設計分為無線發射部分程序設計和無線接收部分程序設計。

　　無線發射部分程序設計流程圖如圖7所示。系統微處理器通過實時檢測單片機7號引腳的電平，當為低電平時，通過延時判斷是否為錯誤的信號，確認后發射數據10010110B（定義一個8 bit的二進制數據，與無線接收部分對應，實現無線發射和無線接收之間的通信）。

　　無線接收部分程序設計流程圖如圖8所示。系統微處理器檢測單片機6號引腳的電平，當為高電平時，選中溢出位并將其清零，接著選中timer0模塊將其清零，最后數據接收模塊接收數據96H。

　　3.2 程序代碼[5]

　　（1）發射部分主程序

　　System_Main：

　　BTFSC PORTC，3

　　GOTO System_Main；Judge Signal LOW

　　CALL Delay_250MS

　　BTFSC PORTC，3

　　GOTO System_Main；Judge Signal LOW

　　CALL Start_Code；Send Start Code

　　CALL Send_DATA；Send DATA

　　GOTO System_Main

　　（2）接收部分主程序

　　System_Main：

　　BANKSEL DATA_OVERFLOW_CNT

　　CLRF DATA_OVERFLOW_CNT

　　BANKSEL OVERFLOW_BIT

　　CLRF OVERFLOW_BIT

　　BANKSEL TIMER0_CNT

　　CLRF TIMER0_CNT

　　BANKSEL Recive_DATA

　　CLRF Recive_DATA

　　BANKSEL PORTC

　　BTFSS PORTC，4

　　GOTO System_Main；Judge Signal HIGH

4 性能測試與分析

　　系統功耗達到了毫瓦級別，無線接收端由4節普通干電池（4×500 mAh）供電，若每天開門10次，可支持500天（近兩年）門鎖的正常開啟與關閉，真正實現了低功耗的設計，方便用戶使用。性能測試數據如表1所示。

5 結論

　　本設計完成了一款低功耗無線門鎖控制器的研制，利用無線編解碼技術，提高了門鎖的可靠性。采用納瓦級別微處理器PIC16F684作為系統控制器，實現了低功耗的設計。本設計還存在一些需要改進的地方，如在此設計中可以增加一個無線接收端電量不足的提示功能。

參考文獻

　　[1] 蘇紅柱.一種眼科組合臺通用電源的設計與研制[J].微型機與應用，2014，33（17）：30-32.

　　[2] 張皆喜.PIC系列單片機C語言編程及應用實例[M].北京：電子工業出版社，2008.

　　[3] 康華光，陳大欽，張林，等.電子技術基礎——模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

　　[4] APL1117 Data Sheet[OL].[2003-06-08]（2015-01-15）.http：//www.ic5.cn/p_APL1117_5dZQ.htmL.

　　[5] STX887、SRX887數據手冊[S].2012.