《毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计.docx（32页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、基于stm32单片机的多功能无线密码锁设计摘要近几年科技发展突飞猛进，跟随时代的脚步实现住宅防盗变得非常关键。放眼国内，普通机械锁还是为许多人所用，门锁智能化是大势所趋。普通的机械门锁安全性差并且需要携带多把钥匙非常繁琐。多功能密码锁具有安全性高，输入密码或者指纹开锁非常便捷易操作、功耗低等优点。本系统由stm32单片机，电源电路，复位电路，晶振电路，4*4矩阵键盘，指纹识别模块，继电器，蜂鸣器，温度检测模块，OLED显示，WlFl模块组成。单片机最小系统由电源电路，复位电路，晶振电路和stm32fl03c8t6单片机组成。本系统功能如下：通过输入密码和指纹识别进行开锁、继电器吸合模拟开锁、密
2、码指纹错误三次以上蜂鸣器长响报警、通过矩阵按键设置修改六位门锁密码、指纹录入删除、修改时间、OLED显示温度和时间、通过WIFl模块连接物联网平台进行数据传输，手机APP控制开锁关锁，实时显示门锁状态。关键词：stm32单片机WlFl模块指纹识别多功能密码锁Multifunctionalwirelesspasswordlockbasedonstm32MCUAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,itiscrucialtofollowthepaceofthetimestoachieveresident
3、ialtheftprevention.Lookingatthedomestic,ordinarymechanicallockisstillusedformanypeople,doorlockintelligentisthegeneraltrend.Ordinarymechanicallocksarenotsafeandneedtocarrymanykeysverycumbersome.Multifunctionalpasswordlockhastheadvantagesofhighsecurity,easyoperationandlowpowerconsumption.Thesystemcon
4、sistsofstm32microcontroller,powersupplycircuit,resetcircuit,crystaloscillatorcircuit,4*4matrixkeyboard,fingerprintidentificationmodule,relay,buzzer,temperaturedetectionmodule,OLEDdisplay,WIFImodule.Theminimumsystemconsistsofpowersupplycircuit,resetcircuit,crystaloscillatorcircuitandstm32flO3c8t6micr
5、ocontroller.Thefunctionsofthissystemareasfollows:openingthelockbyinputtingpasswordandfingerprintidentification,simulatingopeningthelockbyrelayclosing,warningthebuzzerwithlongnoiseformorethanthreetimesofpasswordfingerprinterror,modifyingthesix-digitlockpasswordbysettingthematrixkey,inputtinganddeleti
6、ngthefingerprint,modifyingtime,OLEDdisplaytemperatureandtime,connectingtheInternetofThingsplatformthroughWIFImodulefordatatransmission,andcontrollingtheopeningandclosingofthephoneAPPtodisplaythelockstateinrealtime.KeyWords:stm32microcontrollerwifimoduleFingerprintrecognitionMultifunctionalwirelesspa
7、sswordlock1 .绪论1.1 研究背景及意义锁具发展有若干年历史，从人类社会出现私有制，保护财务和私人物品。锁变成生活中不可缺少的物件。最初草绳捆门到仰韶文化时期的木质锁门闩，汉代发明俗称三簧锁的金属锁，公元8世纪，叶片锁在罗马出现，1848年弹子锁在美国被发明，从此人类进入现代锁时代,世界上使用最普遍的锁就是弹子锁。随着科技的进步，20世纪70年代出现遥控锁，指纹锁，声控锁，红外线锁，磁控锁等先进防盗锁。时间来到21世纪，伴随着互联网的发展，多功能密码锁出现在大众的视野，并逐步被接受使用。多功能密码锁俨然成为智能家居时代的宠儿。如图1-1所示图1-1多功能密码锁多功能密码锁在守护家庭
8、防盗、保护单位文件安全等起着重要的作用，尤其具有自动报警装置的多功能无线密码锁，在遇到问题时可自动报警。虽正处于发展中的文明社会，道德品质逐步向好。但入室盗窃事件频发。在高度文明的社会中，经常在新闻报道里看到：“某小区某住户门锁被撬遭遇入室盗窃”“某单位财务报告不翼而飞”之类事件。这些报道都有类似特征，门锁易被打开。社会多数地方还使用普通机械门锁，钥匙开锁。因机械门锁结构简单容易打开，所以普通的机械锁在盗贼面前毫无安全性。因此，家庭门锁安全问题需要重视起来，一把安全性能高且方便的多功能锁成为每家每户的刚需。同时门锁多功能智能化也是时代发展的大势所趋。虽智能锁极大提高生活质量和安全性能，但机械锁
9、还是目前社会中的主流。造成这方面的主要原因是机械锁价格便宜。智能锁虽提高安全性能并容易上手操作简单，但价格相比之下高出许多，多数更加青睐便宜的机械锁。多功能密码锁要取代机械锁还有需要时间。需对其不断改进，在降低成本同时向多功能智能化发展。因此需不断学习原理及实现方法。研究基于单片机的多功能无线密码锁具有现实意义。1.2 课题研究的现状和趋势多功能密码锁拥有诸多优点，近年来在新房装修，旧房改造中受到不少消费者的追捧。并且现代多功能密码锁销量增长迅猛，行业光速发展，技术改革换代逐步加快。多功能密码锁此类型产品早在多年前出现，开始是密码锁，后不断演变，技术不断换代，出现各式各样的锁。目前市场上指纹识
10、别主要有两类。一类是光学指纹识别，利用光折射反射原理，通过光学传感器采集指纹图像，进行对比识别。另一类是半导体指纹识别，利用电场、电容、温度、压力等原理实现指纹图像的采集标注2。除此之外有静脉识别、3D人脸识别、NFC开锁、语音开锁、微波雷达感应人体、电子猫眼、视频通话等功能。可见中国智能门锁领域高速发展，发展趋势倾向于多功能领域。多功能密码锁有相当不错的发展前景。智能门锁将字符数字、声音、图形、生物体特征甚至是DNA等信息量合成转化为电子密码，使其具有极大的保密性能，使门锁种类多样化。且多功能密码锁在市场上很有潜力，甚至认为是一个潜在千亿市场。总体说目前智能锁的价格相对较高是普通门锁的十倍价
11、格以上，对大多家庭来仍是中高端产品。由于研发成本高及市场应用程度低等一些原因，推广多功能密码锁有一定程度的限制。1.3本课题研究的主要内容本设计的多功能无线密码锁通过检测模块的数据监测、数据传输以及单片机逻辑处理判断实现整个数据检测工作的实现。具体各个章节共工作如下所示：第一章：绪论：分析所研究课题的背景意义、研究现状和趋势。第二章：系统的总体设计：主控芯片的选择、系统总体方案的设计、系统工作流程和系统的性能。实现整个系统：检测温度、显示温度时间、指纹识别和开锁、密码检查和开锁、APP命令处理、设置模式的功能。第三章：系统的硬件设计，介绍各硬件检测模块的数据采集工作原理及中心数据处理系统。从每
12、个模块的电路设计、数据采集方式和数据转换格式来说明其检测模块的基本信息。第四章：系统的软件设计，在硬件数据采集打包的基础上，进行整个系统的逻辑编码流程，列举各个部分的程序流程图及相对应的功能。第五章：系统调试与运行，对系统开发过程中所遇到的问题进行汇总总结，从硬件软件两个不同方面进行调试过程的阐述。第六章：总结与展望，回顾设计过程，总结研究成果。对研究内容以及相关行业的展望。并对工程与社会、环境可持续发展、工程项目管理进行分析。2 .系统的总体设计2.1 主控芯片的选择在本次无线多功能密码锁的开发当中，有两种主控中央处理模块可以选择：选择一，STM32单片机的使用，本次单片机内核在基于ARM和
13、COrteX-M基础的微控制器，其内核稳定的工作状态，能够快速的实现大量运算，并且有较低的功耗标注6。STM32系列单片机众多DMA通道，多种的内部中断以及和多种方式的管教数据输出。能够为本次无线多功能密码锁的数据采集提供可靠的基础,当编写的代码在FlaSh中全速进行时，处理器只需要消耗极少的电流，其稳定的工作电压以及高度的抗干扰性能够使数据采集端的工作顺利进行标注3o其内嵌的上电复位，掉电复位，电压检测能够使无线多功能密码锁工作的更稳定。当下市场的占比也比较高，相关开发文档比较完善，非常适合相关数据检测系统的开发。因为相关技术的成熟，选用STM32系列单片机作为中央控制系统。如图2-1所示图
14、2-1stm32系列单片机选择二，ARDUlNo单片机的使用，ARDUlNO单片机的内核是基于内核的微控制器，高效的工作频率以及内置可反复擦拭的Flash程序读取器标注10。兼容多种引脚结构，单片机的特点主要体现在数据的快速读取以及集成字节的RAM,对于数据采集系统来说处理数据完全没压力，内置高效的复位电路节省了外部接口空间资源。可通过串口直接进行程序传输，不用专门的编辑器。本次设计的无线多功能密码锁环境要求以及数据持久分析要求性比较高，ARDUINO单片机也十分适合本次无线多功能密码锁的处理。如图2-2所示-.匚*;T里名口三子牛g-千Ty.t?cs不上.=；2RlCrrAL(PWM-)U9
15、HNl净臂；ZsJ1.*i.ARDUINOJ3Sy三;=ro=r.:ATWWWAHOWNOCCMAOCZVTALVn三：i三-*tfsLPOWERANAXX)1JA-*MM至生三生图2-2ARDUINo单片机通过两种中央控制系统的性能的了解，每个单片机都有其自身的特点以及优势。但是，考虑到本次无线多功能密码锁采集的时效性以及对于成本的控制。STM32单片机更适合本次无线多功能密码锁的采集。2.2系统总体方案设计本设计的整体工作目标是设计一种无线多功能开锁的智能密码锁，由指纹模块、测温模块，OLED显示模块、矩阵键盘、wifi模块、蜂鸣器、继电器等构成。本次设计的无线多功能密码锁是通过单片机以及
16、其他采集模块共同配合下，处理检测工作流程中的问题，数据采集端通过管脚把信息传输到单片机处理端，单片机处理端口能够完美的把数据进行处理，为后续的各种操作打好基础标注13。以及通过单片机的高性能把信号数据进行处理封装。然后，相关交互模块把单片机把封装处理好的数据进行显示。在整个无线多功能密码锁的数据处理过程，各个模块之间的数据连接如图2-3所示。图2-3模块之间数据连接图2. 3工作流程首先，系统上电开始初始化，Wifi模块自动搜索连接无线网。通过矩阵按键输入密码或指纹模块扫描指纹进行开锁，密码正确继电器吸合模拟开锁，开锁成功后液晶显示欢迎光临,LED门灯亮起，延时几秒后继电器关闭门灯关闭，若输入
17、密码错误或者识别指纹错误三次，蜂鸣器长响报警。同时具有显示时间功能并可通过按键修改时间，同时OLED可显示检测温度值,系统具有无线功能通过WiFi模块ESP8266将门锁状态发送至APP中查看，用户也可通过APP进行开锁操作。流程图如图2-4所示。图2-4工作流程图3.系统的硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 Stm32fl03c8t6简介Stm32fl03c8t6是一款基于ARMCortex-M内核stm32系列的32位微控制器，程序存储容量64KB,运行速度72MHz,存储空间为FLASH存取，拥有48个I/O接口、三个串口通信接口、12位ADC,8位或者12位ADC、内部含有自
18、动校准功能的振荡器标注9。主芯片通过STM32和相应的外部电路组成，电路通过主电源引脚、时钟电路、复位电路、内存读取电路以及多个I/O引脚组成。并且想起内部的稳定的频率以抗干扰能力，用作为整个频率精度的参考。其内部电路加载很多电容晶体，能够在增加晶振频率下提高整个系统的工作效率，保证脉冲宽度位为单片机提供稳定的时钟信号。复位电路主要的功能是为单片机进行初始化环境的搭建，当程序进入死锁以及系统出现问题的时候，通过复位电路确保系统能重新进行正常工作,能够对寄存器以及相关电路进行重新上电启动操作。复位电路进行通过多个震荡周期的持续进行复位操作。整个单片机的工作在主电源引脚、外部晶振引脚、控制引脚以及
19、信号输入输出引脚多个引脚的配合下完成系统的数据操作处理工作。具体的电路原理图如图3-1所示：C8. 加.ISAJULIxDJTMS*DIOJIlKSVKLAPWWKUPSART2-CTSADCU.iN(VTlM2_Ol.mPAVUSART2JtTSADCl2JN1IH2 CM2MUSART2_TX/ADCU_MEM2_OORU/UUKY2_IO(/ADC12_M/T1M2_CM4PAysHI MSSUSART2,CKADCU 4MV5LSWADC12毗PWSLM!S0ADC12 tf6M3.CMiZ(TlMkBUN)PA7/SRl_HOSI/AOC12_W7/nM3_OQ/(Ttm_OllH)
20、PMUSART1 CKTWLCMlHCO PA9/USART1_TX/TW1,OQM10USAILUTtMl.O3 PAUSARTkCTSCANRV USB(WnMLDM(TWLoWAoa2_me/n 肛 oapo (M1 CM3lyAOC12.Dl9tM3 CHJW1 BOoTg2(K2-O2UaSW0SnkSCK3VH0O(TM-CHMS再I HXS0P4MT (M3.CH2 /SMl-MOSiyiXl ,SHBAIF8S(USAinLTX)/12CLSaynCMlEG (UsAlnLWSOMMO2E7(1X1 sa/CANRX)M4 CH3PB8(IK1-SWCANTX)H4.OMF9
21、(WQ-CHJyg-SCVUSARTr WPBio (H2.CH4yi2Q.SOAAR-WPUPAD/USAMT LRTSCAMTXS8 W TlM 1 _ SFU.NSS/UO .SMAVSATJ.CKr!Ml.BKMm2MS-swo(mi3)O(SWX(FA14)ITOMwUSZTmCHLEnV5LNSS)SPt2 SOCUSART3 CTSTM1 .OWPl3SPU.MIS0USART3.ISnMl .O2GRIOl 3IOlSVCC AGHD16 PAIDWlFl模块电路图3-6WIFI模块电路3. 3指纹模块在本设计中采用的AS608指纹识别模块，工作电压为3.3V,默认波特率为57
22、600.在其内部，通过电流后会产生微波信号，检测手指表层的纹路，将采集到的纹路进行数据综合采集，此模块的防伪能力较强，只对真皮纹路有反应。指纹算法从获取的指纹图像中提取的特征，代表了指纹的信息。指纹特征很重要，在存储指纹，指纹识别，指纹搜索中必不可少。通讯接口为USB和UART两种通信接口。如图3-7所示指纹识别馍块图3-7指纹识别模块电路3. 4显示模块本次设计所采用的显示模块为0.96寸4针OLED显示屏HC接口。相比于LCD显示屏OLED具有无需背光、精确度对比度高、会自发光、器件薄、视角宽阔、重量轻等优点。通信方式为IIC,内部驱动IlC为SD1306。OLEDI2864为水平方向分布
23、128个像素点，垂直方向分布64个像素点。驱动芯片在点亮像素点的时候以8个像素点为单位。官方例程推荐方式为垂直扫描，先画垂直方向的8个像素点。因此我们在画点的时候X取OT27,Y0-7o串行数据线SDA负责设备间传输串行数据，串行时钟线SCL负责产生同步时钟脉冲。SCL/SDA是IlC总线的信号线。如图3-8所示。GNDOLEDl2864显示图3-8OLED12864显示电路3. 5按键模块本设计通过矩阵按键输入密码开锁,设置时间，管理用户了录入的指纹信息,增强了人机交互功能，和独立按键进行对比，独立按键功能太过单一，并且需要更多的IO口，而矩阵按键占用、较少的IO资源，并且功能更加强大。因此
24、选择矩阵按键，矩阵按键设计通过检测当前整个按键状态，进行具体按钮的筛选，确定出是哪个按钮状态发生改变，矩阵按钮的选择主要是作用于数据输入比较多的系统，例如，输入密码、卡号等信息。4*4矩阵按键能够大大节省IO资源，在当下系统选择合适的模块，进行优缺点的取舍十分的重要。如图3-9所示。FUtr短内按It图3-9矩阵按键电路3. 6报警模块蜂鸣器在本次设计中作为报警模块。蜂鸣器根据驱动方式可分为有源和无源两种蜂鸣器类型，有源蜂鸣器内部带有振荡源的并且含驱动线路，无源蜂鸣器内部没有振荡源需要借助外部驱动。这也是目前是市场上最为常见的两种，此处“源”指的是振荡源，而非电源。根据构造方式的不同可分为：电
25、磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器，两者的发音原理不同，前者是利用通电导体产生磁场驱动，后者是利用直流电流驱动。因为蜂鸣器的工作电流一般比较大，单片机的正常工作电流无法直接驱动，因此需要设计一个蜂鸣器驱动电路，该电路主要由三极管、滤波电容和蜂鸣器组成，放大电路通过驱动三极管来放大电流，最终使其发声，因有源蜂鸣器操作简单，所以本课题设计PNP型三极管驱动有源蜂鸣器，如图3-10所示。报警电路图3-10报警电路3.7测温模块本设计的无线多功能密码锁中选用DS18B20进行温度参数的检测，检测机器运行时的温度数据，DS18B20温度检测模块是比较常见的温度检测设备，其独特的设计使其测量数据比较方便，不需要借助
26、格外的设备就能进行当下环境下的温度读取，其少量的管脚能用于电压、接地以及读取信号的接受。接收信号通过接收9位数字信号进行数据转换DS18B20的单线总线就是根据一根线工作挥着一个器件进行工作的系统，温度检测模块在适当的时间驱动该总线，器空闲状态是高电平，但是在恢复执行工作时候，总线必须在空闲状态。这样的条件下，才可使用存储器和控制操作。这也是其温度传感模块的特点之一。为了在读取数据的时候确保能够有足够的功率。引入外部电源达到这种效果。如下图3-11所示为温度检测电路。此次设计为了节省IO口资源，测温模块读取发送信息为一根总线，加装上拉电阻，使默认引脚为高电平状态，不产生干扰信号。如图3-11所
27、JOSV温度检测电路图3-11温度检测电路3. 8控制模块继电器是一种电控制器件，本设计利用继电器吸合模拟开锁，开锁成功LED点亮。选取的继电器为SRD-5VDC-SL-A常开。加装一个下拉电阻，即使没有给其高低电平输出，默认其为低电平，维持继电器本身常开状态。继电器里有电磁线圈，通电产生磁性，吸合模拟开锁，指示灯亮。采用NPN型三极管。另外在电路中加装一个1N4148二极管，当继电器吸合断开时，电路会产生一个反向电流,容易击穿三极管，加装1N4148二极管保护电路。如图312所示。4.系统软件设计4.1 开发环境本课题选用的编程软件是KEIL编程软件，KEIL编程软件专门用于硬件设备的数据编
28、程，能够进行多种硬件软件的统一编程，能够快速地进行各模块配置文件的搭建标注15。KElL编程软件在软件编程完成后，能够快速的把代码编译成机器可以识别的机器码，程序写入也能够快速的进行。整个代码烧录过程能够人性化的导入，方便开发人员的后期工作。当硬件数据获取正常后，要做的就是配合单片机进行单个模块的检测，进行C语言编程学习以及软件控制数据的接受。当数据接收完毕后，进行整个模块的集成配合，到这块C语言编程也就能够熟练地进行子函数的封装。以及提示语的编写。能够快速的调用不同的子函数进行数据获取标注15o4.2 软件总体设计方案对整个系统进行上电，首先系统初始化外设配置，对引脚和模块进行设置。ESP8
29、266WIFI模块自动搜索无线网进行连接，测温模块检测温度，OLED显示温度时间，上传门锁状态至云平台，按键模块和指纹模块开启扫描，通过输入密码、指纹扫描进行开锁处理，同时可以使用手机APP控制开锁关锁。按键密码错误或者指纹对比错误进入密码错误处理环节，若错误三次次蜂鸣器长响报警。开锁成功继电器吸合模拟开锁，液晶显示欢迎光临,LED门灯亮起，开锁成功后进入设置模式：可设置修改密码、录入删除指纹、设置时间，超时继电器打开门灯关闭退回主界面。如图4T所示。图4-1软件总体流程图4. 3按键模块程序设计密码核验及开锁处理：首先获取按键值，判断密码长度是否大于六位，如果小于六位保留当前值，如果大于六位
30、进行密码核验。若核验不通过蜂鸣器响，进行密码输入错误次数的累加，如果大于三次蜂鸣器长响报警。若核验通过继电器吸合模拟开锁，门灯点亮。延时一段时间门锁关闭，在此时间段内可以进行设置。超过时间段继电器打开，门灯熄灭。列出部分程序，密码核验开锁处理流程如图4-2所示voidLOCK(Void)(keyval=KEY4x4_Scan();if(flag=O)(if(Key_count=0&keyval=0&keyval=9)(Enter_passKey_count=keyvalO+O;OLED_ShowCH(40+Key_count*8,6,*H);keyval=-l;Key_count+;)if(K
31、ey_count=6)(if(mima0=Enter_passO&mimal=Enter_pass1&mima2=Enter_pass2&mima3=Enter_pass3&mima4=Enter_pass4&mima5=Enter_pass5)(OLED_Clear();Key_count=0;OLED_ShowCH(32,2,“欢迎光临)；RELAY=I;delay_ms(1000);Door-state=1;flag=l;Wrong_number=0;LOCK ()蛭鸣雌0向报警返回主界面图4-2密码核验开锁处理图4. 4指纹模块通过给AS608串口发送特定指令，调用里面算法，进行相应的
32、操作。一共三种：命令包格式、数据包格式、接收包格式。命令包用来控制AS608,数据包和结束包只在导出（把模块内指纹导出别的设备）和导入（其它设备数据导入模块）指纹数据用的到。4.4.1录指纹当手指放在光学指纹窗M的时候执行命令录入图像，当指纹图像拍下来之后调用指令,记录图像中的指纹特征。AS608一共两个缓存区，先存入第一个缓存区。再次录入图像，生成特征，存入第二个缓存区。精确对比两次指纹特征，进行特征合并，生成指纹模板，输入指纹ID号对应生成的指纹模板，然后将模板存入AS608中的FLASHo录取指纹流程如图4-3所示录取指纹流程图4-3录指纹流程图4.4.2刷指纹和录指纹第一步第二步一样，
33、先录入图像再生成特征，存至缓存区一和缓存区二都可以。调用搜索指令将FLASH里面的指纹模板和缓存区的指纹特征一一比对，如果对比成功则返回这个指纹ID。列出部分程序。刷指纹流程如图4-4所示ensure=PS_GetImage();if(ensure=0x00)ensure=PS-GenChar(CharBufferl);if(ensure=0x00)(ensure=PS_HighSpeedSearch(CharBufferl,0,99,&seach);if(ensure=0x00)(OLED.Clear();OLED_ShowCH(0,2,”指纹验证成功”)；sprintf(strlD:%d,
34、seach.pageID);OLED_ShowCH(0,4,(u8*)str);delay_ms(1000);OLED_Clear();OLED_ShowCH(32,2,“欢迎光临”);flag=l;RELAY=I;Wrong_number=0;刷指纹流程图4-4刷指纹流程图4.4.3删除指纹删除指纹可以删除单个指纹也可以清空指纹库，调用“删除模板”指令，删除FLASH中ID号对应位置的数据，调用“清空指纹库”指令删除所有数据。4. 5WIFI模块在本文设计中WIFI通过USARTl串口与主控stm32进行通信，发送AT指令，通过AT+CWM0DE=3rn设置模式，发送AT+CWJAP=Ssi
35、d，“PassWordrn连接的WIFI名称以及WIFI密码,开启透明传输模式,AT+CIPSTART=TCP，“”,8344rn通过TCP连接云平台,进入透明传输模式。发送订阅主题命令,秘钥为UlD主题为TOPiCLed。列出部分程序。voidwifi_init()(Printf(ATrr);DeIayS；printf(,AT+CWM0DE=3rn);DelayS；printf(,AT+CWJAP=Ssid,PassWord,rn);DeIayS；DelayS；DelayS；DelayS(3);DeIayS；printf(,AT+CIPMODE=lrn,);DelayS；printf(,AT
36、+CIPSTART=TCP,8344rn);DeIayS；DelayS；printf(,AT+CIPSENDrn);DelayS(3);printf(,cmd=1fcuid=);printf(Uid);printf(,Atopic=);Printf(TopicLed);printf(,rn);connected=1;5.系统的调试分析5.1 硬件调试硬件调试是本次设计不可或缺的一个重要步骤，当我们按照设计的电路原理图完成各模块的连接后，首先第一个重要的点就是耐心检查本次的连接顺序是否和设计的方案一样，对应的线路是否连接在了对应的端口上，因为硬件的电路涉及的线路较多，这方面不够仔细就容易造成后续
37、更多的调试问题；然后就是线路不通的问题，在整个硬件元器件的连接过程中，虚焊、焊接不牢固、焊接错误等现象都有可能会出现，当我们调试中遇到此类问题时，应正确使用万用表来检查的该段线路的导通情况，推论出该种情况的原因，并得出解决途径。其次就是电源的调试，给设计上电前要检查所输入的电源电压是否在各硬件元器件可接受的范围内，否则很可能会造成系统的崩溃，为系统上电前尽可能用限流的可调稳压电源，并预先做好过流保护的电流，上电后观察各硬件的运行状态。本次硬件调试的实物图如图所示：5. 2软件调试5.1 esp8266TCP接入巴法云物联网云平台基于TCP长连接的模式，ESP8266通过TCP长连接，连接到服务
38、器，app也同样通过TCP长连接，连接到服务器，两者通过主题(topic)进行耦合。首先在TCP创客云新建主题，之后对这个主题进行订阅和发布。使用SSC0M5串口/网络调试助手对我们创建的主题进行调试，Uid为用户私钥，在用户台直接获取。订阅主题格式：cmd=l&uid=62a8f8aa5e714b79a9xxxxxxxx&topic=mimasuokzrn正常返回：cmd=l&res=lo发布信息格式：cmd=2&uid=62a8f8aa5e714b79a9xxxxxxxx&topic=Mimasuokz&msg=offrn正常返回：cmd=2&res=loCmd为消息类型Cmd=I时为订阅
39、消息，当设备发送一次此消息类型，之后就可以收到发往该主题的消息。Cmd=2时为发布消息，向订阅该主题的设备发送消息。topic为用户主题msg为消息体，每条指令后面都需要有回车换行rn。此外还需要发送心跳pingrn正常返回：Cmd=O&res=l发送任意数据为信条消息以回车换行结尾告诉服务器设备在线，可30s发送一次以rn结尾使用网络调试助手连接上巴法云后，测试上面的指令内容，修改uid,就可以直接发送指令。5.1.2APPinventor开发巴法云官网提供app的demo下载文件，通过项目导入下载好的aia项目，修改主题名字以及UIDo主题topic必须和ESP8266程序里面设定的主题为
40、一样，不然会收不到消息。UlD为自己的私钥。如图52所示图5-2topicudi设置图当按钮打开被点击时，发送on,ESP8266即可收到on消息，屏幕显示发送成功。如blopen执行gICfietSocketAI2Exl1 合并字符串-(E3取阻皿口“E3”.IKtEEEISI谑Gmlfl为“电调用CEHB,显示警告信息通知图5-3发送消息图在即PinVentor界面点击“打包apk”-*uandroidapk,直接下教叩k文件到电脑上，然后通过QQ等工具发送到自己手机安装。如图54所示项目连接打包apk帮助SCreen1 增加屏工作面板打包apk并显示二维码打包apk并下载到电脑图5-4打
41、包apk图5. 3软硬件联合调试确认了硬件的连接和程序的设计初步没有问题后，下来进行设计中最重要的一步，也就是软硬件联合调试，硬件设计的调试和软件编程设计的调试只能算是系统功能雏形实现的调试，而软硬件联合调试是一个系统功能完善的调试。首先进行的是将硬件上的下载串口连接至终端，查看相关的指示灯是否亮起，然后在终端上打开设计好的功能程序，将程序下载至系统中；随后将系统运行起来，观察各模块对应的功能是否都已实现，如果存在未实现的功能模块，则从该模块的软、硬件部分进行分析，查看该模块的程序逻辑设计是否合理、端口的设定是否合理、模块的连接是否在对应的端口上等，通过层层分析和每一次调试，直到该功能模块的完整实现。通过多次的调试，本次的设计已可以实现其基本功能。本设计使用继电器吸合模拟开锁，开锁成功门灯亮起，屏幕显示欢迎光临。（右上角为门灯）按键开锁，输入正确六位密码进行开锁。如图5-6所示图5-6按键开锁图指纹开锁，将手指放在光学指纹模块上，进行指纹扫描。指纹比对成功，进行开锁。如图5-7所示图5-7指纹开锁图手机APP开锁，手指点击按键“打开门锁”，屏幕显示“已发送”，进行开锁。如图5-8所示图5-8手机APP开锁图六、总结与展望6.1 总结通过详细的了解和分析，本文设计了一种多功能无线密码锁，该系统不
