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基于Zigbee的智能门锁控制终端设计

基于Zigbee的智能门锁控制终端设计

  使用ZigbeeCC2530读取RFID卡号与键盘输入的密码数据,将读取的RFID卡号数据或密码数据打包成数据包,通过Zigbee通信模块无线传输数据,将数据传输至终端设备,终端设备返回数据对比信息至智能门锁控制终端,用于是否进行开门操作。液晶的主要是用于显示使用者的当前操作状态。具体设计制作产品如图2所示。

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  硬件设计

  Zigbee处理器电路

  本文选用TZigbee芯片CC2530F256作为处理器,以Zigbee协议栈为通信载体,此芯片射频组是在2.4GHz频段,电路图如图3所示。

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  CC2530芯片是最实用的片上系统首选,不仅成本低而且功耗也很小,是TI公司专门设计基于IEEE 802.15.4协议的Zigbee芯片,这块芯片上集成了8051内核,带有256 KB的内存和8 KB的RAM,足以提供智能门锁控制终端的信息处理与控制操作。

  门锁控制电路

  本文智能门锁控制终端所使用的机械门锁为灵性锁,灵性锁使用的是步进电机进行锁芯的伸缩控制,由于步进电机的工作电压是直流12 V,而CC2530的驱动电压为直流3.3 V,所以本文采用一个复合管电路进行门锁的控制,电路图如图4所示。

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  门锁驱动端口接CC2530的P2_0端口,作用是CC2530可以通过P2_0驱动门锁电路,发送一个低电压信号就可控制12 V驱动电机工作。低电压信号控制高电压信号也可以采用继电器来进行驱动,但是本文为了门锁功耗、安全性能与门锁设计体积的考虑,采用复合管电路进行门锁驱动控制。

  RFID读卡接口电路

  本文采用的RFID读卡器电路为RC522读卡器电路,射频识别技术是不需要接触就可以实现数据通信,它主要是通过交变的电磁场进行通信。RC522读卡器电路是由阅读器、天线、应答器三大部分组成。阅读器主要是用来读取应答器的信息;天线是在应答器与阅读器之间进行数据的传递;应答器主要由耦合电路元件和芯片组成,每一个应答器都有一个独一无二的ID码,这个码在芯片制作的时候就储存在芯片的ROM中,无法进行更改,智能门锁设计中主要就是利用这个编码来确认应答器的身份。RFID读卡器与CC2530接口电路图如图5所示。

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  RC522读卡器部分只用了5个接口连接到CC2530芯片处理器,SDA是RC522的数据接口用来传输数据,连接在CC2530芯片上的P1_7口;SCK是RC522的时钟接口,连接在芯片的P0_1口;MOSI是RC522的主输出从输入,连接在芯片上的P1_2口;MISO是RC522的主输入从输出,连接在芯片上的P0_4接口;RST为RC522的复位接口,连接在芯片上的P1_3口用来复位电路。

  模拟键盘电路

  本文为了节省端口数量,所使用的按键采用了分压式模拟,电路图如图6所示。

基于Zigbee的智能门锁控制终端设计

  当不同的按键被按下后,输出不同的电压信号,使用Zigbee自带的AD转换器,采集电压信号,根据不同的电压值来判定不同的按键。根据计算可得,二极管钳制了大约0.6 V电压,一共13个200 Ω电阻,理想情况下,大约每个电阻分的0.2 V电压,通过CC2530芯片P0_0端口使用AD转换器功能将模拟信号转化为数字信号识别按键。

  液晶显示电路

  本文中使用的液晶为19232液晶显示器,液晶显示器与CC2530之前采用的是串行传输的方式,硬件电路连接只需要3根线,与CC2530数据传输也只需要3个IO口,占用芯片的引脚少,接口6是液晶显示屏的使能端,与CC2530芯片的P0_7引脚连接;接口5是液晶显示屏的数据输入端,与芯片的P0_6引脚连接;接口4是液晶显示屏的时钟输入端,与芯片的P0_5引脚连接。并且可以通过调节RT可变电阻可以调节液晶的的对比度,使液晶显示屏上的字更加清晰。

  软件设计

  主流程设计

  在系统软件程序设计时,选择IAR公司的IAR Embedded Workbench作为开发环境,智能门锁控制端作为Zigbee无线传输网络中的一个终端节点,终端设备作为一个协调器来工作。主程序流程图如图7所示。

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