门锁；蓝牙；单片机；蜂鸣器

哈尔滨工业大学毕业设计（论文）IIVPAGE摘要科学创新提高的脚步不断向前和生活随着人们要求也不断上升，人们的生活的需要迫使技术不断地改变，近年来物联网和无线技术的快速发展，给传统的家居带来了新的生机，给我们带来了更加便捷、舒适的生活环境。智能门锁能够给人们的生活带来方便和快捷，正因为不断进步的技术，已经改善了在人们生活中的忘带钥匙的弊端。在人们日常水平的节节提升，门锁的智能趋势原来越高，由蓝牙进行控制的智能门锁的设计应运而生。本设计通过STC89C51单片机进行数据处理，借助HC-06蓝牙模块与移动终端的链接，实现对家居有无人在家、门锁的控制。通过手机蓝牙无线信号控制门锁开合，检测到陌生人触发蜂鸣器提示手机端可以修改蓝牙名称、密码，手机解锁功能，控制其他家电功能。关键词：门锁；蓝牙；单片机；蜂鸣器

AbstractThepaceofscientificinnovationandimprovementoflifewiththepeople'sdemandsarealsorising,theneedsofpeople'slivesforcedtoconstantlychangetechnology,inrecentyears,therapiddevelopmentoftheInternetofThingsandwirelesstechnology,tothetraditionalhomehasbroughtnewvitality,bringusamoreconvenientandcomfortablelivingenvironment.Smartdoorlockcanbringconvenienceandspeedtopeople'slife,preciselybecauseofthecontinuousprogressoftechnology,hasimprovedinpeople'slivestoforgetthedisadvantagesofthekey.Inpeople'sdailylevelofthefestivalimprovement,thesmarttrendofdoorlocksoriginallyhigher,controlledbyBluetoothintelligentdoorlockdesigncameintobeing.ThedesignthroughtheSTC89C51microcontrollerfordataprocessing,withthehelpofHC-06Bluetoothmoduleandmobileterminallink,toachievethehomehasnooneathome,doorlockcontrol.ThroughthemobilephoneBluetoothwirelesssignalcontroldoorlockopenandclose,detectedastrangertriggerbuzzerpromptphonesidecanmodifytheBluetoothname,password,mobilephoneunlockfunction,controlotherhomeappliancefunctions.Keywords:doorlock；Bluetooth；microcontroller；buzzer

目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章绪论 I1.1课题研究背景和意义 11.2本系统的国内外发展现状 21.4主要内容 3第2章系统总体设计 42.1系统功能 42.2主控芯片方案的选择 42.3无线通讯方案选择 52.3.1Wifi技术 52.3.2蓝牙技术 62.4传感器方案选择 72.5液晶显示方案选择 82.6按键方案选择 92.7继电器方案选择 9本章小结 10第3章系统硬件设计 113.1最小系统电路设计 113.2蓝牙模块电路 123.3传感器模块电路 133.4继电器电路设计 133.5液晶显示电路设计 143.4蜂鸣器电路设计 15本章小结 16第4章系统软件设计 174.1主要开发环境 174.2主程序设计 174.3蓝牙开锁程序设计 184.4传感器程序设计 194.5按键控制程序设计 204.6液晶显示程序设计 21本章小结 23第5章系统测试 245.1系统可靠性描述 245.2电路可靠性分析 245.3软件可靠性分析 255.4开锁功能调试 26本章小结 29结论 30致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。附录1译文 错误!未定义书签。附录2英文参考资料 错误!未定义书签。附录3硬件原理图 错误!未定义书签。附录4程序清单 错误!未定义书签。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）I-哈尔滨华德学院本科毕业设计（论文）PAGE12PAGE第1章绪论1.1课题研究背景和意义伴随着社会的快速发展和生活质量的提高，数字化和建立网络的工作继续增长，这一趋势已经席卷了每一个人的生活，给人们的生活和学习带来了很多的便捷，让人们的生活更加舒适。但是传统的家居由于操作繁琐、布线复杂、维护难度大等缺点已经不能满足现在家庭的需要。另外，家用电器和灯具越来越多，但是每个家居都是独立的个体，因此需要操作，这种操作很零碎混乱，每大面对这些家居消耗了很多的时间成本。近年来物联网和无线通信技术的快速发展，给传统的家居带来了新的生机，给人们的生活带来了安全、舒适与便利的生活环境。如何建立一个高效率、低成大的智能化家居系统就在这种形势下产生了。蓝牙技术相较于前两者则是一种折中的选择，因为它不仅功耗低、相应速度快，而且它和Wi-Fi一样，手机中都会自带蓝牙协议，因此使用起来也非常方便。随着中国市场经济的迅猛发展，国民收入水平收入的持续递增，人民财富得以积累，因此人们对家居安全越来越重视，使得安防技术已经被应用于各个领域。传统的门锁机制因为安全性上的缺陷已经无法满足现代人民对安全方面的需要。智能门锁作为智能安防控制系统的一种，其涉及到机械控制、计算机操作、设备之间的通信等各种技术，可以更好的满足住户对锁的安全性与功能性的要求，丰富了传统锁的功能，同时智能门锁还可以为不同应用场景设置不同的安全级别,使得智能锁更具安全性、灵活性、便利性与多元性。智能门锁解决了用户携带物理钥匙的不便，改变了千百年来用户开锁的旧习惯，提高了开锁效率。智能锁与普通门锁的区别为智能门锁是应用了计算机技术、电路设计等多学科的现代化科技门锁；传统机械锁是以机械物理的方式开锁为基础。目前家用的智能锁种类分为射频锁、纯密码锁、人脸识别锁、指纹密码锁、联网型智能锁等。射频锁是将开锁数据存储到各种卡片中，通过读取卡片的数据完成开锁的技术。指纹密码锁是利用了人体指纹的生物特征独一无二，不可重复性的特征，配合传感器利用指纹识别技术完成开锁。目前，智能门锁只是被很小一部分消费者所接受，保护着很少一部分消费者住宅的安全。为了让智能门锁可以更好的服务广大普通家庭，被更多的人接受，让智能锁走进普通住户家中，因此智能门锁的安全性、方便性、低成本是本文研究交互式锁控系统的主要方向。为了实现上述目标，本文以社区用户住宅门作为应用对象，结合单片机技术为门锁装置主体设计实现了一种融合无线模块、嵌入式技术与智能移动应用的多功能的新型交互式锁控系统。1.2本系统的国内外发展现状国外90年代末，美国首次出现了智能家居，之后德国、日本、加拿大和东南亚等经济比较发达的国家逐步出现，随之世界上其他国家开始参与竞争智能家居这个市场，世界上许多大公司开始研发智能家居方案，开始逐步打造智能家居产品，特别是像日本、韩国这些经济比较发达的国家，智能家居已经走进了人们的生活当中受到了大众的欢迎。随着全世界不新的开发和创造智能产品，以家庭智慧为基础的“未来之家”概念迅速进入我国的品牌和其他外国品牌为基础的，这些品牌在技术上采用公共的形式，相对稳定，但随着技术的发展，智能家居逐渐用无线技术取代有线技术，成为了智能家具技术的主流。目前日常生活中最常用的锁具为弹子锁与套筒转芯锁。套筒转芯锁具有体积小，方便安装，因此在锁具发展的历史上产生了深渊的影响。套筒转芯锁是将锁体放入一个圆形的套筒中，通过钥匙的转动牵引套筒内部的转芯转动，当转芯转动到特定位置之后，方能实现开锁。正是由于套筒转芯结构的出现使锁具才有可能往小型化的方向进行发展。但是社会的进步与集成电路科学技术的迅猛发展，套筒转芯锁不能再保证人民财产的安全，因此人们希望门锁可以具有更好的安全性与保密性。智能门锁正是因为可以满足人们的要求因此才得以发展。尽管外国的智能家居发展的比较早，但是在楼之间布线，用总线的布线方式实现，如果使用外国的，就要在墙内布线，这是不现实的。所以利用蓝牙、Wi-Fi无线连接的方式，这样的传输可以不依赖墙内布线，所以我国的智能设备都是以无线的方式实现连接的，连接方式简单，可以实现非智能家居的智能化。在我国，智能家居这一概念传入我国后，经历了6年的起步，随后经过很长一段时期的探索才有了发展，由于我们发展起步比较晚，所以导致目前发展速度缓慢，造成这一原因主要由于大家对智能家居不够熟悉，缺少市场资金的投入，另外开发技术不成熟也是造成我国如今智能家居产品没有普及的原因之一。智能控制系统多采用STM32F103C8T6为控制核心，外接蓝牙模块、存储模块等配合外围电路来实现硬件系统的主要功能。软件系统以Android操作系统为例，手机端通过APP发出指令来控制对蓝牙，进而控制开关通断电，达到对家居的控制。智能门锁大多选择了以锌为主的合金材料。锌合金在价格、表面处理难度、加工技术等方面有很多天然优势。以不锈钢作为面板材料可以占据到第二位，因为不锈钢具有很好的耐腐蚀性并且表面处理工艺也相对成熟。其次还会使用铝合金、铁合金、铜合金等材质的合金作为智能门锁的面板材料。在锁体结构上,采用最多的还是传统机械锁体结构，占到60%的生产量。接下来是电子锁结构，可以有25%生产量。因为电动锁的生产需要很高的生产工艺和生产难度，因此只有部分高端的智能门锁中装配。在安全性与保密性上第三代智能门钥要比之前的门锁好很多。但是过高的价格限制了第三代智能门]钥在般家庭门禁系统中很难被的普及。1.3主要内容在基于51单片机的蓝牙密码锁设计与实现上，利用物联网中的传感器技术、蓝牙技术和单片机技术来搭建系统。本次设计分为五部分来设计。安全防护部分：当家里无人，通过热释电红外传感器检测陌生人闯入。蓝牙通信部分：通过HC-06蓝牙模块连接手机，进行门锁控制。控制层：利用继电器模拟门锁开关，通过手机蓝牙无线信号控制门锁开合，检测到陌生人触发蜂鸣器提示。数据处理部分：通过STC89C51单片机进行数据处理。终端显示部分：手机端安卓开发界面显示蓝牙状态，登陆信息和密码，12864液晶屏显示陌生人信息有无和门锁状态。具体实现功能如下：1.利用热释电红外传感器判断陌生人的有无，当检测到有人时蜂鸣器响。2.利用蓝牙与手机无线组网。3.手机界面登陆，并能修改姓名和密码。4.手机蓝牙控制继电器开合状态。5.当液晶显示门锁状态和陌生人信息。第2章系统总体设计在应用系统设计中，在当今社会，硬件和软件都在飞速的发展当中，有许多新的产品不断涌出。在这个出现的过程中有许多功能相近但价格不同、性能不同的产品，在接下来的内容中，对使用器件的选择。2.1系统功能在基于单片机的蓝牙密码锁设计与实现上，利用物联网中的传感器技术、蓝牙技术和单片机技术来搭建系统。本次设计分为五部分来设计。安全防护部分：当家里无人，通过热释电红外传感器检测陌生人闯入。蓝牙通信部分：通过HC-06蓝牙模块连接手机，进行门锁控制。控制层：利用继电器模拟门锁开关，通过手机蓝牙无线信号控制门锁开合，检测到陌生人触发蜂鸣器提示。数据处理部分：通过STC89C51单片机进行数据处理。终端显示部分：手机端安卓开发界面显示蓝牙状态，登陆信息和密码，12864液晶屏显示陌生人信息有无和门锁状态。系统硬件框图如图2-1所示。STCSTC89C51热释电红外传感器模块按键模块液晶显示模块继电器门锁蓝牙器手机蜂鸣器图2-1系统硬件框图2.2主控芯片方案的选择方案一：以PIC16C72单片机为核心控制器件。以PIC16C72为控制芯片，功能很强大。多种寄存器用于保护数据，有机会使用到的和内容进行记录数据，对运行的使用中程序进行中断服务，电流控制器进行控制，而每60ms运行程序中断服务，如果要用直流进行限制，会引起运转过高，会发声不稳定。方案二：处理器以STC89C51为处理中心控制的系统。可靠性高、控制能力强、体积小、结构简单、价格低是STC89C51单片机具有的优点，广泛的使用在诸多行业。所以，本设计采用STC89C52单片机，如图2-2所示。图2-2STC89C52单片机2.3无线通讯方案选择当手机需要通过无线信号连接门锁。无线通信需要稳定的数据传输才能完成通信的进行。密码输入正确达到预设值是需要有良好的信号的无线传输。2.3.1Wifi技术Wifi的中文全称是无线保真，由丁它高效的无线传输特点，不管是在学校，还是商业街道Wifi技术都被广泛使用，Wifi技术作为一种无线局域网络连接技术，实际上也是一种商业认证。随着市场对Wifi技术的需求不断地增大，Wifi技术发展了很多协议来改善无线传输网络的传输速率和传输距离等问题，包括IEEE802.11b/g/n等协议。因为IEEE802.11b是WIFI采用的主流协议，所以通常把IEFF802.11b协议称作为WIFI。WIFI也是无线局域网络中的一项新技术，基于WIFI技术有多种方式组建的局域网络，结合其自身传输效率的优势，基于WIFI技术组建的无线局域网络具有很好的性价比和良好的用户体验。网络使用的安全性越来越受到各个领域的关注，在安全方面WIFI技术也做出了很多改变，包括WPA/WPA2(WIFIProtectedAccessWIFI网络保护访问)加密方式，MAC地址过滤功能等，同时我国为增加对基于WIFI技术的无线局域网络使用安全制定了WAP(WirelessApplicationProtocol无线应用协议)，实现为用户在使用WIFI的过程中保驾护航。由于无线网络的频率不受任何全球电信业务许可证的限制，因此无线网络设备WLAN提供了一个低成本、带宽很高的无线接口，但无线网络信号也通过有线网络传送，在许多发达国家的海外城市中，有政府或大公司向居民提供的无线网络信号，例如在家里的ADSL，它们可以将有线信号转换成无线路由器。这项技术在我国得到了广泛应用。2.3.2蓝牙技术蓝牙是一种用于移动或固定现代产品的短程有线或无线数据传输技术。产品可以使用世界规定的、不用请求认证的频率，能够进行数据传送以及语音通话，最高可已到达10兆每秒，可以使用多个通话频率，而且还可以传输数据最高可至687.2kbit/s的信息传送效率。蓝牙模块如2-3所示。图2-3蓝牙模块在办公室和家庭中，不用在电子设备间用线缆和连接器，通过蓝牙装置可以一点到多点连接，即在该装置周围组成一个“微网”。短距离通信标准。红外的传送距离小通常的波长为850nm。传送的数据有16M，克服了红外传输数据速度上的限制。局限性，红外的局限性是只能一对一发送，而且对接受角度之类的都有比较严格的要求。它的传输不会被介质限制，这个目前红外没有的。全球范围内还没实现一对一的限制，所以这个协议是对多台同时有效的。2009年12月，蓝牙技不联盟(Bluetooth

Spec

ial

Interest

Group,

SIG)推出蓝牙4.0版，于2010年6月发布，蓝牙4.0基准版数据，蓝牙4.0合并了最后三个蓝牙规格，它继承了蓝牙技术的优势，并且提高了低功率蓝牙的特性，这三种规格可以合并或分开。例如，蓝牙4.0，通信可以用两种型号部署，即标准蓝牙加低效蓝牙，主要是移动电话或膝上型计算机，或使用一种型号。换言之，低消费蓝牙，主要部署在低消费环境中，如健身房、医疗保健、消费和娱乐，在这些环境中，按钮电池可以连续几年保持低性能蓝牙设备而不给电池充电或更换电池，不仅会降低设备消耗，而且也会降低成本，而成本恰恰是蓝牙的4.0%。蓝牙4.0低性能技术具有明显的低性能特点，扩大了新的市场，如带有按钮电池的无线设备、传感器、医疗保健、体育和保健。蓝牙4.0有五个主要特征：性能低、成本低、可靠性高、安全性高和通信。距离正在扩大，而技术的核心是低能源消耗2.4传感器方案选择使用常规的红外线设备，对于是否有人在家进行检测。传感器的部分不进行任何的辐射发出，这个类型的器件含有低价格与低功率的特征。然而，它的缺点是很容易被干扰，灵敏度和接收距离是有限的。HC-SR501传感器，可以有效的检测到人或者是动物发出的红外线，进而输出电信号。在上世纪的40年代，有人提出使用热释电效应，不过没有人重视，一直到60年代，伴随着激光与红外技术的发展，才推动了热释电效应的研究与发展。如今，这样的传感器在很多行业里面得到良好的应用，含有气体泄露检测与手术麻醉的检测、水土检测等很多的方面得到良好的应用。利用热释电红外模块，前级使用光镜，检测人体的非法入侵。因为含有菲涅尔透镜，可以测量的范围更大，灵敏度更高，适合家庭使用的报警系统。探测元件探测和接收到的红外线辐射成为一种微弱的电压信号。为了提高探测器的探测敏感性，以增加探测距离，通常安装一个传感器。在检测器前面的Freel透镜是用透明塑料制成的，将上下两分平分，用一个特殊的光学系统，连同放大电路，将信号放大70分贝以上。这使得我们能够检测10到20米的人类活动在该地区。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的盲区和高灵敏区，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从盲区进入高灵敏区，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

人类辐射红外线中心的波长为9至10微米，而探测元件的波敏感度几乎保持在0.2至20微米的范围内，传感器顶部有一个负荷。过滤器窗口可通过7至10微米的波长范围，适合于探测人体内的红外线辐射，而其他的波长则可通过过滤器。吸收产生了一种专门设计的用于探测人的辐射的红外传感器，热释电传感器实物图如图热释电传感器实物图如图2-4所示。图2-4热释电红外传感器2.5液晶显示方案选择液晶显示主要功能是蓝牙密码界面和开锁信息，构建良好的人机交互界面。本系统的显示准备用液晶进行显示，选择的显示选择如下两种:方案一：采用TFTLCD屏幕作为液晶显示屏，TFTLCD屏也叫真彩显示屏，可显示16位真彩位图，比一般的单色屏更加美观。一般的TFTLCD显示屏除了必要的液晶显示驱动以外，还可以加入液晶触摸控制驱动，一般用于较为高端的电子设计产品中，虽然其价格较为高昂，但是其带来的触摸屏的便捷性以及彩色界面显示的美观性是一般单色屏难以比拟的大优势。一般的TFTLCD液晶驱动器都不会带有字库等显示所需的ROM存储，都是需要进行控制芯片内部flash存储或者外部flash进行字库以及常用字符的存储的。所以比一般的单色屏所需的控制芯片性能要求更高。方案二：液晶显示功能的12864，带有中文字库的，12864有两种接口方式进行数据传送，有两种简体汉字通过点阵的方式显示；8192个点阵,操作方便，引脚连接方式相对简单使得此显示器比较容易，人机交互图形界面的不二之选。如图2-5所示。图2-5LCD12864液晶显示屏功耗低是显著特点，可以显示点阵的汉字。简单的图形显示也是可以显示的。显示简洁，能够显示数据和图形，能够胜任多种情况，价格低廉与其他液晶显示器相比性价比更大。其优势在于有成本低且控制简单显示汉字。在本设计中，液晶屏是不可或缺的，因为热水器的所有数据以及状态都是在液晶屏幕上进行显示的，所以考虑到性价比以及性能美观等等多方面的因素以及设计成本的考虑，所以设计中采用了方案二中的LCD12864液晶显示器作为液晶显示部分的显示屏。2.6按键方案选择本设计的按键采用独立式按键，是用I/O接口组成的独立的按键设计，其优势是每个独立单元自己使用一个引脚接口，每个独立的个体都不会相互干扰其他引脚的正常工作。当有按键被按下时说明用户要手动上水。按键使用上拉电阻方式接入单片机。未按下时对单片机传送高电压，使用后出传送低电压。按键如图2-6所示图2-6按键模块2.7继电器方案选择采用继电器控制门锁的开关。继电器是是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器实物图如图2-7所示。图2-7继电器模块实物图本章小结本章首先设计了系统总体方案。然后，分析了本系统功能的要求和目标，以及无线技术，对主要器件进行选型，通过对比和分析选择了最终方案。最后，对按键和继电器等技术进行了介绍，经过分析和研究，选择了最后方案。

第3章系统硬件设计本文设计系统的核心所在是STC89C51单片机，其主要功能是处理家中有无人信息、门锁和蓝牙通信等数据，以电路设计和器件连接为主要设计思想，通过各模块电路设计来实现。3.1最小系统电路设计STC89C51单片机上电时需要在其复位脚也就是第9脚接入一个大于2us的高电平，单片机才能正常的进入程序区进行工作。高性能的52内核的微控制器，其具有10W次以上的可编程ROM程序存储以及1024字节的RAM，足够大多数的非OS电子设备使用，工作电压有5V以及3.3V两种新片版本,并且程序向下兼容同类型52单片机，具备程序加密功能，提高产品的安全性能，其运行速度可达到24Mhz。系统具有6个中断源，具备低功耗模数以及掉电模式运行，并且带有两个全双工双向串口。同时也带有传统51的位定义变量区，更方便程序编写执行。存储器和多位CPU进行组合使用工作，效率提高，此版本功能简单方便使用。引脚连接详细介绍单片机STC89C52引脚使用，详细介绍如下：VCC：供电电压。GND：接地。P0：P0.0～P0.7，39~32脚。P1：P1.0～P1.7，1~8脚。P2：P2.0～P2.7，21~28脚。P3：P3.0～P3.7，10~17脚。P3.0：RXD串行数据的接收。P3：第二功能：P3.1：RXD串行数据的发送。P3.2：INT0外部中断0输入。P3.3：INT1外部中断1输入。P3.4与P3.5：代表定时/计数器T0与T1的外部计数的输入。P3.6：外部数据存储写选通。P3.7：外部数据存储读选通。RST：复位引脚。PSE：程序输入引脚。STC89C52含有40个引脚的芯片，其具有的引脚如图3-1所示。处理器部分电路图如图3-1所示。图3-1处理器部分电路图3.2蓝牙模块电路本系统选用蓝牙模块作为了手机与系统的无线通信模块。蓝牙通信也就是串行通讯。串行通信只需一根数据传输线就能实现。串行通信分为多种方式。单工是信息只能向一方传送。半双工是可以两个方向传送，但不能同时传送。全双工是两个方向可以同时传送。串行通讯按通信方式还可以分为异步通讯方式和同步通讯方式。在微处理器中，主要使用异步通讯方式。蓝牙模块控制蓝牙信号的收集和传送。收到数据时，接收频率信号后，为接受情况的接受开关装置，通过处理器的处理，蓝牙传送给处理器数据信号。信息处理包括下变频和采样，采用零中频结构。蓝牙上的主控引脚连接单片机的RXD和TXD引脚，蓝牙模块引脚电路如图3-2所示。图3-2蓝牙模块引脚电路图3.3传感器模块电路本设计采用热释电红外传感器来实现对屋内有无人在家的判断。热电材料设计支撑具有一定厚度的薄片，两面具有镀上金属的电极，之后进行电极化与热释电检测。所以电极化的电压也是有极性的，所以在极化检测的时候，也是具有正负极性能。当使用时，D面连接到源的正级，G面连接到源的负级，而S面作为信号输出的一部分。利用极性相反，将功能联系在一起，这样可以不被环境干扰，使用两级对应关系，向传感器传送的红外线辐射使传感器上安装的透镜集中于两个探测元件，使传感器能够传送与电压有关的电压信号。热释电红外传感器引脚连接单片机P1.4引脚电路如图3-3所示。图3-3热释电传感器电路图传感器一般都安装在室内窗口、门口附近，时刻监控有没有人在家。由于红外波长会被物体的温度影响，而且人体温度稳定，在大约37摄氏度的情况下，会在特定波长的范围内发射红外线，将人体辐射有效地集中在红外线热电传感器上，并使用PIR将吸收的红外线信号转换成电信数字，用于随后的处理线路。3.4继电器电路设计本设计中采用的继电器归类于电磁式继电器。使用在可以自动处理的电路上，它是一种“自动开关”。所以有自动调节、安全保护、转换电路的作用。继电器使用的是5V电压触发的，接入一个二极管在继电器两端，因为二极管的负端通常接到VCC，因此电压尖峰将被抑制。保护了板上的电子元件。当单片机的IO口给PNP三极管基极一个低电平后后，三极管导通，继电器供电，因此继电器从断开变为闭合，最终将控制设备接入5V电压。继电器控制风扇如下图3-4所示。图3-4继电器引脚电路图3.5液晶显示电路设计LCD显示模块是用于显示密码状态和用户登录信息。采用LCD12864液晶显示的模块。20个外部接口，多根数据线使用并行连接方式，连接单片机。RW连接P22，E连P23，DB0连接P24，VCC接电源正极，GND接电源负极。其原理图如图3-5所示。图3-5LCD显示模块3.6蜂鸣器电路设计该系统的主要报警电路功能是当输入错误的密码时发出警告。警报器的工作原理是，当一个监测模块向主控制芯片传送的数值低于程序设定的门槛值时，警报器的工作原理是：一级控制芯片通过程序发出高级别信号，而高电平信号则通过三个P0.5引脚驱动报警，报警电路如图3-6所示。图3-6蜂鸣器引脚电路图当电源接通（1.5-15v直流工作电压）时，多谐振荡器振动，1.5-2.5khz音频信号，相应的阻抗装置推动压电蜂鸣器发声，工作时，两个端口的输出电压脉冲触发Q1三极管。当电源接通（工作电压1.5-15vDC）时，发送多振动振动器和音频信号1.5-2.5khz。相应的阻抗装置推向发声。当Q1三极管处于大功率时，Q1三极管打开，+12V电压通过Q1三极管为振动器提供工作电压，同时加载电容器，当端口电平变低时，切断Q1三极管，隔离+12V电压，此时将充满电的电容器放电，为其操作提供高功率。正常情况下，Q1三极管通电，并通过Q1三极管向振动器施加+12V电压，以提供工作应力，同时加载电容器。当端口电平变低时，Q1三极管被切断，+12V电压被隔离。此时，充满电的电容器被放电，为蜂鸣器的操作提供电力。本章小结本章首先对系统设计思路进行了分析，其次又介绍了主控制器核心电路如最小系统、传感器电路和蓝牙电路等的设计。最后详细介绍了液晶显示电路和蜂鸣器电路设计，重点介绍了蓝牙、蜂鸣器和最小系统电路的设计。

第4章系统软件设计下文中叙述了本设计的软件的设计思路，利用C语言编写实现人体检测、蓝牙组网、开锁等功能，实现基于51单片机的蓝牙密码锁设计与实现。4.1主要开发环境Keil是51系列单片机C语言开发系统，与别的汇编语言比较，C语言在很多方面有着十分优秀的性能，十分简单。使用单片机开发的系统里面，除了需要硬件之外，也是需要软件辅助的，可以直接的利用单片机执行各个部分的机器语言，不过机器是不容易读写的。 图4-1开发环境图 4.2主程序设计系统采用简单的C语言编程，并且在主程序中还要让显示屏显示密码状态、屋内有无人等状态，这样才可以使系统的正常运行。系统开机以后，就相当于单片机上电复位开始运行，会对硬件进行自动检查，如果是正常的，系统就可以继续执行，如果不是不正常就会进行错误报警，以方便人工找错，为系统的正常运行作好准备。主程序流程图如下图4-2所示。图4-2主程序流程图4.3蓝牙开锁程序设计蓝牙是智能系统的一部分。在这个系统中，蓝牙模块是从模块中配置的，如果要修改蓝牙代码，就需要通过在菜单系统中指定管理员来修改组合代码。输入配对密码加以保存，下次与手机配对时，必须重新输入密码。修改密码组合的AT指令是：“AT+PSWD=<password>”"，password是4个数字。连接成功后，会等待数据到达，直到等到指令为“+LockR”，这时系统的驱动继电器才会实现开锁。蓝牙开锁程序流程图如图4-3所示。图4-3蓝牙组网程序流程图if{USART3_RX_STA&0x8000}//接收到一次数据了，{USART3_RX_BUF[reclen]=0;//加入结束符。{if(strcmpl(constchar*)USART3_RX_BUF,"+LockR")==O;//驱动继电器}}4.4传感器程序设计本设计中的家中是否有人判断是由人体红外传感器实现，通过这些传感器模块对屋内人体红外信息进行采集，根据相应的环境参数，主控制器实时的获取传感器的数据，并进行相应的融合处理，从而判断是否有人。如图4-4所示为监测模块的程序流程图。图4-4人体检测程序流程图4.5按键控制程序设计按键是不是接通，体现在传送的电压表现情况就是高电压输出和低电压输出，当高电压表示按键的断开，就可以知道低电压体现按键的耦合，使用以高低电压对线性进行检查，就可以发现开关接通成功了还是失败了。所以可以通过判断电平的高低，来确定按键有没有被按下。但是要保证一次动作只确认一次按键，一定要消除机械开关抖动所带来的的影响。剔除抖动的因素方法，通常用软件消除的方法。在出现按键的数据是，执行一段13毫秒左右的延长时间的程序，然后再次判断是否有信息输入或是仍是低电压，如果状态保持还是低电压的状态，继而减小抖动对整体的影响。再进行扫描，如果按键为高电平说明按键松开。本报警器按键处理子程序流程图如图4-4所示。图4-4按键抖动流程图4.6液晶显示程序设计处理器要对显示器进行控制，接通电源是第一步，将整个系统初始化。系统初始化后将显示器也进行初始化，在系统完成后，处理器将要显示的数据信息进行采集，处理器发出命令调用相关的公式，将系统要体现的信息和结果显示出来。如图4-5所示。图4-5液晶显示程图部分显示程序如下：voidLcdDisplay(inttemp)//lcd显示{intzh;unsignedchardatas[]={0,0,0,0,0};//定义数组floattp;if(tp<0){tp=temp-1;tp=~temp;p=tp;p=tp*0.0625*100+0.5;}else{tp=temp；temp=tp*0.0625*100+0.5;}本章小结本章根据硬件搭建方案思路，按照各个模块子程序调用的思路进行设计，首先设计了系统总程序流程图。其次给出了部分程序代码，最后设计了对安卓开发环境和搭建方法进行了介绍。

第5章系统测试产品的设计成本直接和系统的可靠性挂钩，设计可靠性高的产品或者方案，可以为后续生产带来盈利，根据可靠性进行测试，实物可靠性设计最好是在研发阶段一并解决，因为实物的可靠性设计成本和产品的开发周期呈现指数增长的趋势。5.1系统可靠性描述人们在电子系统集成可靠性设计方面的探索已卓有成效，一些可靠性设计技术在电子系统中得到广泛的运用。可靠性设计根据人机工程原理进行设计，系统分为人、软件、硬件、环境四个组成部分。因此，可靠性设计是根据故障源位置进行避错设计，从硬件和软件进行避错和容错设计，考虑用户需求及隐性需求，使系统得以正常运行为主要内容。经过以上的分析和准备制作，系统实物图如图5-1所示。图5-1系统实物图5.2电路可靠性分析在可靠性表现在线路板板图、器件封装、贴片、测试等过程，根据这些过程，其可靠性设计内容如下：在硬件设计的过程中，在设计板图的同时，要设计PCB封装，在系统中，封装的设计是很关键的，实验阶段的人工焊接可以通过人眼观察和根据人的记忆进行分辨焊盘的方向性，但是在批量生产的过程中，设计线路板的封装要注意规范，一个完整的器件封装图应该包含这些封装层，如焊盘层，丝印层，芯片实体图框，3D图框（可选），器件的安全间距图框，十字型原点坐标线。有些器件有极性，比如二极管、钽电容，这类器件封装用绿色的线段或符号对器件的阴极和阳极进行标注。最小系统上电工作图如图5-2所示。图5-2最小系统工作图5.3软件可靠性分析为开发高质量产品，建立和完善工程管理，开发工具应用实现了此目的，软件工程诞生了。软件工程的目的是三个关键词：质量，费用和时间。把握这三个要点，必须实施软件工程化。软件产品具有无形性、一致性、不变性、易改动性和复杂性的特点。软件开发不完善具有如下特点：软件开发过程不透明，无法管理控制；软件开发不规范，系统开发无法实现；忽视全局，在小模块里面倒腾。这样会导致软件开发成本不可控制，周期拖延，质量不过关。根据国内外软件开发经验，通过实施软件工程，注意软件测试的重要性，软件重用性做好，持续改进软件过程，如此这般可使得软件开发效果显著。良好的软件过程对软件开发管理有巨大作用。软件开发的软件工程化有利于提高生产率，减少测试前发现的缺陷，提前使得产品进入市场，现场错误报告减少，投资回报率提高等优点。软件设计阶段有很多阶段，每个阶段要做的事情也是不同的