摘  要： 设计并研制了一款用于高档住宅的无线掌纹门锁控制器，采用无线编解码技术实现无线发射和无线接收，由Microchip公司的纳瓦级别微处理器PIC16F684作为系统控制器；4节干电池作为无线接收模块的电源，可保证5 000次以上锁的正常开启。该门锁控制器实现了低功耗的设计，满足了市场对门锁安全性的需求。

　　关键词： 低功耗；无线门锁控制器；掌纹识别；设计与研制

0 引言

　　低功耗（纳瓦级别）的无线控制技术已广泛应用于嵌入式控制行业，本文以无线控制为技术核心，辅以高效的低功耗技术[1]，设计了一款无线门锁控制器。基于无线控制的门锁系统，方便对现有机械锁的改造。

1 方案设计

　　1.1 系统方案

　　无线门锁控制器分为发射控制部分和接收控制部分，系统控制方案如图1所示。发射控制部分用于接收用户开门信息（12 V的输入信号）并发射出无线开门信号，接收控制部分用于接收无线开门信号，并控制电磁锁实现门锁的开启与关闭。

　　1.2 低功耗设计

　　系统控制部分采用了Microchip公司的PIC16F684[2]纳瓦级别微处理器作为系统控制器；无线接收部分采用低电压、微功耗ASK超外差接收模块来接收无线开门信号。

2 电路设计与实现

　　2.1 无线发射部分

　　无线发射部分的电路主要由电源电路和控制电路两部分组成。

　　电源电路如图2所示。无线发射部分是由掌纹识别装置输出的12 V电压信号供电的，通过稳压模块7809[3]将12 V电压转为9 V电压，再由三端稳压器APL1117C33[4]将9 V电压转为3.3 V电压，为系统微控制器和无线发射模块供电。

　　控制电路如图3所示。无线发射部分接收到掌纹识别装置给出的12 V电压信号后，由系统微处理器PIC16F684控制无线发射模块（STX887[5]），发射无线信号。图3中的TX_DATA是无线发射模块发射数据的引脚。

　　2.2 无线接收部分

　　无线接收部分的电路主要由电源电路、控制电路和电机驱动电路三部分组成。

　　电源电路如图4所示。无线接收部分由4节1.5 V普通干电池供电，通过三端稳压器APL1117C33将6 V的电压转为3.3 V电压，为无线接收模块和系统微控制器供电。

　　控制电路如图5所示。无线接收部分通过无线接收模块（SRX887[5]）接收到无线开门信号后，给系统微处理器发出一个信号，由系统微处理器控制H桥的通断，驱动电机正反转，实现电磁锁的开启与关闭。

　　电机驱动电路如图6所示。通过系统微处理器控制电机驱动芯片的两个输入引脚（IA、IB）来控制电机的正反转。

3 软件设计

　 3.1程序流程图　

　　系统程序设计分为无线发射部分程序设计和无线接收部分程序设计。

　　无线发射部分程序设计流程图如图7所示。系统微处理器通过实时检测单片机7号引脚的电平，当为低电平时，通过延时判断是否为错误的信号，确认后发射数据10010110B（定义一个8 bit的二进制数据，与无线接收部分对应，实现无线发射和无线接收之间的通信）。

　　无线接收部分程序设计流程图如图8所示。系统微处理器检测单片机6号引脚的电平，当为高电平时，选中溢出位并将其清零，接着选中timer0模块将其清零，最后数据接收模块接收数据96H。

　　3.2 程序代码[5]

　　（1）发射部分主程序

　　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

　　（2）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 性能测试与分析

　　系统功耗达到了毫瓦级别，无线接收端由4节普通干电池（4×500 mAh）供电，若每天开门10次，可支持500天（近两年）门锁的正常开启与关闭，真正实现了低功耗的设计，方便用户使用。性能测试数据如表1所示。

5 结论

　　本设计完成了一款低功耗无线门锁控制器的研制，利用无线编解码技术，提高了门锁的可靠性。采用纳瓦级别微处理器PIC16F684作为系统控制器，实现了低功耗的设计。本设计还存在一些需要改进的地方，如在此设计中可以增加一个无线接收端电量不足的提示功能。

参考文献

　　[1] 苏红柱.一种眼科组合台通用电源的设计与研制[J].微型机与应用，2014，33（17）：30-32.

　　[2] 张皆喜.PIC系列单片机C语言编程及应用实例[M].北京：电子工业出版社，2008.

　　[3] 康华光，陈大钦，张林，等.电子技术基础——模拟部分（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数据手册[S].2012.