摘 要： 設(shè)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(shù)實現(xiàn)無線發(fā)射和無線接收，由Microchip公司的納瓦級別微處理器PIC16F684作為系統(tǒng)控制器；4節(jié)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(xiàn)了低功耗的設(shè)計，滿足了市場對門鎖安全性的需求。
關(guān)鍵詞： 低功耗；無線門鎖控制器；掌紋識別；設(shè)計與研制
0 引言
低功耗（納瓦級別）的無線控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于嵌入式控制行業(yè)，本文以無線控制為技術(shù)核心，輔以高效的低功耗技術(shù)[1]，設(shè)計了一款無線門鎖控制器。基于無線控制的門鎖系統(tǒng)，方便對現(xiàn)有機械鎖的改造。
1 方案設(shè)計
1.1 系統(tǒng)方案
無線門鎖控制器分為發(fā)射控制部分和接收控制部分，系統(tǒng)控制方案如圖1所示。發(fā)射控制部分用于接收用戶開門信息（12 V的輸入信號）并發(fā)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(xiàn)門鎖的開啟與關(guān)閉。
1.2 低功耗設(shè)計
系統(tǒng)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(tǒng)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(shè)計與實現(xiàn)
2.1 無線發(fā)射部分
無線發(fā)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(fā)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(wěn)壓模塊7809[3]將12 V電壓轉(zhuǎn)為9 V電壓，再由三端穩(wěn)壓器APL1117C33[4]將9 V電壓轉(zhuǎn)為3.3 V電壓，為系統(tǒng)微控制器和無線發(fā)射模塊供電。
控制電路如圖3所示。無線發(fā)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(tǒng)微處理器PIC16F684控制無線發(fā)射模塊（STX887[5]），發(fā)射無線信號。圖3中的TX_DATA是無線發(fā)射模塊發(fā)射數(shù)據(jù)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(qū)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(jié)1.5 V普通干電池供電，通過三端穩(wěn)壓器APL1117C33將6 V的電壓轉(zhuǎn)為3.3 V電壓，為無線接收模塊和系統(tǒng)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(tǒng)微處理器發(fā)出一個信號，由系統(tǒng)微處理器控制H橋的通斷，驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電磁鎖的開啟與關(guān)閉。
電機驅(qū)動電路如圖6所示。通過系統(tǒng)微處理器控制電機驅(qū)動芯片的兩個輸入引腳（IA、IB）來控制電機的正反轉(zhuǎn)。
3 軟件設(shè)計
3.1程序流程圖
系統(tǒng)程序設(shè)計分為無線發(fā)射部分程序設(shè)計和無線接收部分程序設(shè)計。
無線發(fā)射部分程序設(shè)計流程圖如圖7所示。系統(tǒng)微處理器通過實時檢測單片機7號引腳的電平，當(dāng)為低電平時，通過延時判斷是否為錯誤的信號，確認后發(fā)射數(shù)據(jù)10010110B（定義一個8 bit的二進制數(shù)據(jù)，與無線接收部分對應(yīng)，實現(xiàn)無線發(fā)射和無線接收之間的通信）。
無線接收部分程序設(shè)計流程圖如圖8所示。系統(tǒng)微處理器檢測單片機6號引腳的電平，當(dāng)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(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù)96H。
3.2 程序代碼[5]
（1）發(fā)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
?。?）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(tǒng)功耗達到了毫瓦級別，無線接收端由4節(jié)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(guān)閉，真正實現(xiàn)了低功耗的設(shè)計，方便用戶使用。性能測試數(shù)據(jù)如表1所示。
5 結(jié)論
本設(shè)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(shù)，提高了門鎖的可靠性。采用納瓦級別微處理器PIC16F684作為系統(tǒng)控制器，實現(xiàn)了低功耗的設(shè)計。本設(shè)計還存在一些需要改進的地方，如在此設(shè)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(shè)計與研制[J].微型機與應(yīng)用，2014，33（17）：30-32.
[2] 張皆喜.PIC系列單片機C語言編程及應(yīng)用實例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.
[3] 康華光，陳大欽，張林，等.電子技術(shù)基礎(chǔ)——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(shù)據(jù)手冊[S].2012.