基于藍(lán)牙的智能門鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括門鎖控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和智能移動(dòng)設(shè)備藍(lán)牙客戶端軟件設(shè)計(jì)兩部分，門鎖控制系統(tǒng)軟件在Keil C開發(fā)環(huán)境中用C語言編寫，智能移動(dòng)設(shè)備藍(lán)牙客戶端軟件主要在Android開發(fā)環(huán)境下用Java語言編寫。

　　門鎖控制系統(tǒng)上電以后，STC15單片機(jī)從EEPROM中讀取系統(tǒng)的參數(shù)信息并完成系統(tǒng)的初始化工作，這包括初始化藍(lán)牙串口模塊的工作方式、初始化門鎖狀態(tài)、初始化ADC、初始化IO口等操作，STC15單片機(jī)通過串口把配對地址、驗(yàn)證密碼等參數(shù)信息發(fā)給藍(lán)牙串口模塊，并把藍(lán)牙串口模塊設(shè)置為從模式，等待主設(shè)備掃描、地址配對等，而門鎖狀態(tài)則是通過限位開關(guān)進(jìn)行檢測的。完成系統(tǒng)初始化操作之后，STC15單片機(jī)檢測按鍵按下標(biāo)志位KeyFlag是否為1，如果為1并且按鍵沒有被屏蔽，則執(zhí)行相應(yīng)的開鎖、閉鎖操作。按鍵K1和K2是在中斷中進(jìn)行檢測的，當(dāng)有K1或K2按下時(shí)KeyFlag為1，如果按鍵沒有被軟件屏蔽，則程序在執(zhí)行完相應(yīng)的開鎖、閉鎖操作后把KeyFlag的值清零。ValidFlag是按鍵屏蔽標(biāo)志位，ValidFlag=1時(shí)將會(huì)屏蔽K1、K2的開鎖、閉鎖操作，這就保證了即使在屋內(nèi)要通過按鍵開鎖也有一定的安全條件限制。

　　當(dāng)有智能移動(dòng)藍(lán)牙設(shè)備作為主設(shè)備通過密碼驗(yàn)證后，雙方以3DES加密方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)接收采用串口中斷方式，數(shù)據(jù)包包括數(shù)據(jù)長度，命令字、數(shù)據(jù)和一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼，當(dāng)串口中斷服務(wù)子程序接收到長度和校驗(yàn)都符合要求的數(shù)據(jù)后把CMDValid標(biāo)志位設(shè)置為1，然后在主函數(shù)中進(jìn)行3DES解密，并從解密后的數(shù)據(jù)中分離出命令碼，根據(jù)命令碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開鎖、閉鎖、參數(shù)設(shè)置等。下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

　　基于Android系統(tǒng)客戶端軟件設(shè)計(jì)是采用Android系統(tǒng)提供的藍(lán)牙API實(shí)現(xiàn)的，主要用到了以下幾個(gè)類：BluetoothAdapter類、BluetoothDevice類、Bluetoothsocket類、Blueboothserversocket類、Bluetoothclass類。Android系統(tǒng)提供的藍(lán)牙API可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備之間的通信，兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的通信主要包括了四個(gè)步驟：設(shè)置藍(lán)牙設(shè)備、尋找局域網(wǎng)內(nèi)可能或者匹配的設(shè)備、連接設(shè)備和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸^[7] 。通過調(diào)用靜態(tài)方法getDefaultAdapter()獲取藍(lán)牙適配器BluetoothAdapter就可以啟動(dòng)藍(lán)牙功能，使用BluetoothAdapter類里的方法來實(shí)現(xiàn)掃描查找藍(lán)牙設(shè)備，這需要注冊一個(gè)BroadcastReceiver來接受設(shè)備掃描到的信息，當(dāng)點(diǎn)擊查詢到的藍(lán)牙設(shè)備時(shí)，就能獲取到該藍(lán)牙的MAC地址，通過MAC地址就能實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備之間的連接^[8,9 ]。藍(lán)牙設(shè)備的連接如下：

　　BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);

　　BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(uuid); //固定的uuid

　　socket.connect();

　　藍(lán)牙設(shè)備連接成功后就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通過流的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙串口模塊，STC15單片機(jī)在中斷服務(wù)子程序中讀取到完整的數(shù)據(jù)包后，分離出命令碼，根據(jù)命令碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)對門鎖系統(tǒng)的控制或設(shè)置。

　　OutputStream os = socket.getOutputStream(); //向藍(lán)牙串口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)

　　InptuStream is = socket.getInptuStream(); //從藍(lán)牙串口模塊接收數(shù)據(jù)

　　打開Android系統(tǒng)客戶端先要輸入賬號和密碼，登陸成功后才能進(jìn)入主控界面，用戶可以修改密碼，該密碼是保存在手機(jī)文件中的。進(jìn)入主控頁面點(diǎn)擊“手機(jī)連接藍(lán)牙門鎖”就會(huì)搜尋在附近能檢測到的藍(lán)牙設(shè)備，如果藍(lán)牙門鎖在Android客戶端能接收到的范圍內(nèi)就能發(fā)現(xiàn)這個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，點(diǎn)擊該設(shè)備會(huì)提示輸入藍(lán)牙的配對密碼，密碼輸入正確就可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊和手機(jī)客戶端的連接及數(shù)據(jù)通訊了?；贏ndroid系統(tǒng)客戶端軟件測試界面如圖6所示。

4 結(jié)論

　　以STC15F2K32S2單片機(jī)和藍(lán)牙串口模塊為核心，并擴(kuò)展繼電器、電機(jī)、鎖閂電流監(jiān)測模塊等設(shè)計(jì)的無線智能門鎖控制系統(tǒng)無需機(jī)械鑰匙，非接觸、無磨損，通過智能手機(jī)等智能藍(lán)牙設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對門鎖的開鎖、閉鎖、報(bào)警提示、參數(shù)設(shè)置等人機(jī)交互操作，并采用密碼驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密等方式保證系統(tǒng)的安全性。經(jīng)過實(shí)踐證明，該系統(tǒng)安全性高、操作簡便、成本低廉，并具有很高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

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