基于ZigBee的智能锁的硬件设计
基于ZigBee的电子门锁智能测控系统设计
基于ZigBee的电子门锁智能测控系统设计蔡杰【摘要】以RFID技术为基础，以ZigBee无线通信技术为核心，设计一套适用于集中式办公楼宇的电子门锁智能测控系统。
该系统具有IC卡开锁、开锁权限设置、自动记录开锁记录、远程开锁等多种功能，经测试，该系统实现了设计要求，从而保证了门锁系统的安全性，实现了对公共楼宇人员、房间、房卡等信息的融合管理，降低了成本，提高了管理效率。
%A ZigBee-based intelligent management and control systemof electronic lock for office buildings was designed with RFID technology. It has the functions of IC card unlocking, unlocking access setting, automati-cally recording unlocking and remote unlocking, etc. The test results show that it has achieved the requirements of security, and management with low cost and high efficiency.【期刊名称】《辽东学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(023)004【总页数】8页(P253-260)【关键词】电子门锁;RFID技术;ZigBee无线网络【作者】蔡杰【作者单位】辽东学院信息工程学院，辽宁丹东 118003【正文语种】中文【中图分类】TP277电子锁的研究始于20世纪30年代，随着电子技术和信息技术的发展，电子锁系统的发展经历了单一密码键盘电子锁系统、IC 卡电子锁系统、非接触式IC卡电子锁系统，以及最新的生物识别系统。
其中，非接触式卡使用隐蔽、方便，它不仅作为钥匙，还可载入多项个人信息，特别适合金融业注重“验明正身”的行业特点，而且一卡多用(如入门、开锁、存储、付费等)带来持卡人的便利。
基于物联网的智能门锁系统设计与实现
基于物联网的智能门锁系统设计与实现智能门锁系统已经成为现代家庭的重要组成部分，随着物联网技术的不断发展和普及，越来越多的家庭开始采用基于物联网的智能门锁系统。
这种系统不仅提供了更高的安全性，还提供了更便捷的使用体验。
本文将介绍基于物联网的智能门锁系统的设计与实现。
智能门锁系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括门锁装置和相关的传感器设备，软件部分则负责控制和管理门锁系统的功能。
为了实现更智能化的功能，该系统还可以与其他智能家居设备进行联动。
在硬件设计方面，智能门锁系统需要采用高安全性的门锁装置。
传统的物理钥匙可以被人轻易复制，因此应该采用电子钥匙或者密码锁。
电子钥匙可以通过无线通信的方式与门锁进行配对，确保只有合法用户才能打开门锁。
密码锁可以让用户通过输入预设的密码来解锁门锁。
门锁系统还应配备相关的传感器设备，用于检测门锁的状态或者识别用户。
例如，可以安装门锁状态感应器，用于检测门锁是开启还是关闭的状态。
还可以安装人体红外感应器或者指纹识别器，用于识别合法用户并授权开启门锁。
在软件设计方面，智能门锁系统需要提供一套完整的功能。
首先，系统应具备远程控制的能力，用户可以通过手机应用或者网页来远程控制门锁的开启和关闭。
这样，用户就不需要携带实体钥匙，只需要通过手机或者电脑就可以控制门锁的状态。
其次，系统应提供智能锁定功能。
当用户离开家或者进入睡眠模式时，门锁系统可以自动锁定门锁，提高安全性。
当用户回家或者进入活动模式时，门锁系统可以自动解锁门锁，提高使用便捷性。
智能门锁系统还可以与其他智能家居设备进行联动，实现更智能化的功能。
例如，当用户开启门锁时，可以触发智能灯光系统自动打开室内灯光，提供良好的照明效果。
当用户关闭门锁时，可以触发智能门窗系统关闭所有门窗，提高安全性。
除了基本功能之外，智能门锁系统还需要具备良好的安全性能。
首先，系统应采用加密技术，确保传输的数据是安全的。
其次，系统应具备防止暴力破解的能力，例如设置密码错误次数上限，超过次数则自动锁定系统。
基于ZigBee技术的无线智能锁系统设计
基于ZigBee技术的无线智能锁系统设计作者：蔡昌勇蒲虹桥朱静来源：《电脑知识与技术》2017年第28期摘要：随着人们对财物的保管意识的增强，许多银行金融机构增加了保险柜租赁服务，提供给客户保管贵重物品。
该文讨论的智能锁系统采用基于ZigBee技术的无线通信方式，可以对柜门的开关操作进行远程控制，实时监控柜门开关状态，并且在非法开启时能够发出声光报警，确保了保险柜的安全。
关键词：ZigBee；实时监控；节能中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）28-0266-03Abstract： Many banks and financial institutions provide leasing services for customers to keep their valuables with the increasing awareness of the preservation of property. This paper discussed the lock system Based on ZigBee which is of excellent security， it controls and monitors the on-off state of the safe door remotely， and it has sound-light alarming devices when illegally opened.Key words： ZigBee； Real-Time Monitoring； Power saving mode1 概述近年来，随着生活水平的日益提高，人们对财物的保管意识越来越强，多数银行提供了保险柜租赁服务，很多人会将黄金，古玩、字画等收藏品存入银行的保险柜，一些保密机构和单位也会将印章，绝密资料等重要物件放入保险柜保管。
基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计
基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计作者：杨晓艺来源：《科学与财富》2019年第20期摘要：本文提出了一种基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计方案。
该系统的设计是在一个网关的基础上，将多个监控节点通过网络连接到一起，实现对安防的实时监测。
本文设计的网关包括控制器，GMS 通信模块，RS232 模块，协调器等。
该系统的特点是增加了生物特征识别模块和电脉冲检测装置，提高了系统整体安全性能。
随着社会的发展，一些社会不稳定因素也是越来越多，安防在人们的日常生活和工作中也显得尤为重要，在家居生活中，最主要的安防就是大门，现在的生活中，一般都是在大门上设置一个猫眼，但是猫眼无法很清晰地观察到门外的情景，只能作局部观察，无法实现较为安全可靠的安防。
针对上述问题，介绍了一种基于ZigBee 的智能家居门禁与安全系统的硬件设计方法。
0.引言门禁安防系统是基于视觉检测技术，利用互联网通讯将智能化与现代安全防护措施相结合，开发而成的一套安全自动化的管理系统。
在传统的门禁设备中，各个识别点传感器需要通讯线与终端进行连接，存在成本高、可靠性不高、维修复杂和更新难等问题。
如今，自动门禁系统主要使用计算机控制，传感器识别和无线传输等技术。
它广泛应用于国外的新型门禁系统，其中 Zig Bee 功耗低，安全性高。
低响应时间、低成本和有自组织和自愈性等优点在智能家居领域脱颖而出。
本文提出了一种新型门禁系统的设计方案，其中结合了 Internet 无线通信和机器视觉技术。
充分利用 ZigBee 的优势，设计智能家居访问安全系统。
1 系统概述1.1 ZigBee 技术简介20 世纪初，ZigBee 技术被称为 21 世纪十大最新科学技术之一，被科学家们预测为将是未来发展最快，具有广阔应用前景的科学技术。
ZigBee 是一种新型的无线通信技术，类似于WiFi 和蓝牙等短距离通信技术。
在待机状态下，干电池的电量就可以支持其工作数个月的时间，同时，它的制作成本很低，响应时间迅速，同时还具有非常高的安全性，被开发者所广泛应用。
基于ZigBee的智能家居安防的硬件设计
物联网技术 ２０１４年 ／ 第９期 ５２0 引 言在信息产业快速发展的今天，嵌入式设备已经深入到了人类生活的各个方面，智能设备更是成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
随着能源的日渐消耗，环保节能刻不容缓。
因此，在现在和未来的家居生活环境中，我们更需要一种高效节能的、智能的、绿色环保的智能家居安防系统。
1 智能家居安防系统的研究与设计图1是智能家居安防系统的整体功能框图和设计方案。
从图中可以看出，本系统可以分为3个部分，首先是底层的智能家居安防网络，这是整个系统的硬件部分，可以监测温度、光强、煤气、人体红外、门窗、灯光控制等。
在硬件部分的基础上市安防信息监控管理和Android 智能终端监控，这是整个系统的软件部分，主要是对从底层收集到的信息做出处理并给出控制信号。
本文主要研究底层的硬件设计。
图1 系统整体功能框图和整体设计方案2 系统硬件设计目前，无线通信技术在物联网的浪潮下发展迅猛，比如红外技术、蓝牙技术、Wi-Fi 、近场通讯技术等，通过对这几种技术的研究与比较，本文最终确定选用ZigBee 技术实现本文的硬件网络系统。
从系统硬件设计的角度出发，每一个ZigBee 节点分为两个部分，一个是可以实现数据收发的核心部分，这部分必须要满足ZigBee 协议规范。
另一部分是实现供电、复位的底板。
所有硬件的核心就是整个硬件部分的逻辑图如图2所示。
图2 系统硬件逻辑连接图2.1 基于CC2530模块的ZigBee 节点的设计美国德州仪器TI 生产的CC2530是一种SoC 芯片，基于IEEE 802.15.4标准和ZigBee 协议规范。
图3所示是CC2530的射频模块电路，同时，TI 公司还专门为使用CC2530芯片的用户提供了整套的开发工具和Z-stack 协议栈，通过这个专用工具，用户可以节约大量的开发时间并且可以按照自己的想法开发自己的产品。
CC2530芯片本身就是一个非常成熟的芯片，同时功能也非常强大，用户只需要给其接入产品需要的外围器件就可以满足用户的开发要求。
基于Zigbee的智能门锁控制终端设计
图1 系统结构图2 产品外观但是功耗比蓝牙低，通过电池供电就能维持较长时间，适合传输数据量不大、传输不频繁的设备。
正因为Zigbee的功耗低和数据传输不频繁的特点，所以采用Zigbee无线传输技术。
2 系统结构2.1 智能门锁控制终端系统结构本文智能门锁控制终端内部包括：ZigbeeCC2530通信模块、RFID阅读器、按键键盘和19232显示液晶，处理器，以Zigbee协议栈为通信载体，此芯片射频组是在2.4GHz频段，电路图如图3所示。
CC2530芯片是最实用的片上系统首选，不仅成本低而且功耗也很小，是TI公司专门设计基于IEEE 802.15.4协议的Zigbee芯片，这块芯片上集成了8051内核，带有256 KB的内存和8 KB的RAM，足以提供智能门锁控制终端的信息处理与控制操作 [4]。
2）门锁控制电路图3 ZigBee芯片电路图图4 驱动门锁电路图5 RFID接口电路本文智能门锁控制终端所使用的机械门锁为灵性锁，灵性锁使用的是步进电机进行锁芯的伸缩控制，由于步进电机的工作电压是直流12 V，而CC2530的驱动电压为直流3.3 V，所以本文采用一个复合管电路进行门锁的控制，电路图如图4所示。
门锁驱动端口接CC2530的P2_0端口，作用是CC2530可以通过P2_0驱动门锁电路,发送一个低电压信号就可控制12 V驱动电机工作。
低电压信号控制高电压信号也可以采用继电器来进行驱动，但是本文为了门锁功耗、安全性能与门锁设计体积的考虑，采用复合管电路进行门锁驱动控制。
3）RFID读卡接口电路本文采用的RFID读卡器电路为RC522读卡器电路，射频识别技术是不需要接触就可以实现数据通信，它主要是通过交变的电磁场进行通信。
RC522读卡器电路是由阅读器、天线、应答器三大部分组成。
阅读器主要是用来读取应答器的信息；天线是在应答器与阅读器之间进行数据的传递；应答器主要由耦合电路元件和芯片组成，每一个应答器都有一个独一无二的ID码，这个码在芯片制作的时候就储存在芯片的ROM中，无法进行更改，智能门锁设计中主要就是利用这个编码来确认应答器的身份。
基于ZigBee技术的智能小区控制系统设计
基于ZigBee技术的智能小区控制系统设计第1章前言11.1 ZigBee即使发展状况11.2 Zigbee技术应用领域及其特点 21.3 GSM技术简介4第2章系统总体设计方案 62.1 设计要求62.2 系统主机部分方案分析62.3 系统数据采集部分分析62.3.1防盗部分62.3.2气体传感器防火灾部分72.3.3防燃气泄露部分72.4数据传输部分7第3章系统硬件设103.1 传感器选取设计103.1.1 热电式红外传感器原理及说明103.1.2 气体传感器选取143.1.3 燃气泄露传感器173.2 ZigBee模块介绍 173.3 传感器与cc2430连接213.4 AT89C51功能介绍223.4.1 AT89C51主要技术参数223.4.2 功能特性概述 233.4.3 引脚功能说明 233.4.4 单片机外围电路设计 263.5 GSM模块273.5.1 TC35I简单介绍273.5.2 TC35I引脚介绍273.5.3 TC35I开发技巧 293.6 TC35I与T89C51连接图 293.7 AT89C51单片机与PC机串口通信29 3.7.1 串口电路293.7.2 一般说明30第4章系统软件设计314.1 软件流程图314.2 软件编程32致谢42参考文献 43第1章前言1.1 ZigBee技术发展状况在蓝牙技术使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。
对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化对无线通信需求越来越强烈。
正因此，经过人们长期努力，ZigBee 协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成一个无线数传网络平台，十分类似现有移动通信CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间距离可以从标准75米，到扩展后几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有其它各种网络连接。
Zigbee技术在智能门锁系统设计中的应用
- 34 -信 息 技 术０ 引言在当前电子技术和智能化技术不断发展的趋势下，智能门锁逐渐成为人们家装的主要选择。
其门禁系统中应用了RF 智能卡技术，具有加密强度大、不易被复制、防伪性较好、可靠性较高的特点，在现阶段正逐渐取代传统的机械钥匙门锁。
同时在物联网技术发展的形势下，应用Zigbee 无线技术可以实现对智能门锁的集中监控和管理，在宿舍、公寓酒店中具有良好的应用效果。
１ Ｚｉｇｂｅｅ技术Zigbee 技术是当前一种新型的无线网络通信技术，具有短距离、功耗低、安全可靠和底数据速率的特点，并且能够实现自组网，具有较强的自恢复能力。
在智能门锁产品的设计中，应用Zigbee 技术相比于其他产品，其RF 性能更好，可以有效地驱动液晶显示电路和AD 模拟键盘、射频识别（RFID）读取控制电路，保证门锁设计的智能化，尽可能地降低成本。
利用Zigbee 技术进行无线通信，具有较好的优势。
相较于蓝牙技术来说，Zigbee 技术的传输距离相对较远、功耗较低、电池维持时间长。
而较于Wi-Fi 技术来说，其耗电量较低，优势相对明显。
２ 系统概述２．１ 系统组成智能门锁系统主要由3个部分构成，如图1所示，分别是终端门锁、无线网关以及服务平台软件等。
其中终端门锁是利用Zigbee 无线通信技术将各种门锁信息发给无线网关或基于无线网关，将开锁白名单下发到终端门锁中，可以实现远程开锁。
而无线网关则是基于Zigbee 技术，做为终端门锁和服务平台之间的桥梁，是系统中必不可少的部分，也是实现远程监控和控制的关键。
服务平台软件则是管理人员新增、删除、修改开锁白名单的程序系统，是强化智能门锁安全性和可靠性的重要保障[1]。
２．２ 主要功能智能门锁系统有5种主要功能。
1）终端门锁按照其存储的开锁白名单，只允许在白名单行列的智能卡或密码开锁，对于非授权的智能卡和密码则无法开锁。
2）终端门锁可以向服务平台上报智能卡的刷卡记录、关门和密码开门记录等信息。
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基于ZigBee的智能锁的硬件设计
作者：吴会青李华东朱梅梅
来源：《电脑知识与技术》2018年第09期
摘要：本文设计了一种基于无线网络的智能锁，它可以实现通过无线网络将锁的状态实时显示在手机上，本文采用的是CC2530芯片，详细介绍了智能锁硬件系统的设计，包括电源电路和各部分功能电路等。
关键词：智能锁；CC2530；硬件
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0265-02
1 引言
随着社会的发展，人们的生活条件日益提高，人们对生活的追求已经不仅仅是温饱问题，再加上现在盗窃等犯罪案件频发，家居安全问题引起了人们的重视。
传统的机械锁构造太简单，早已不能满足人们对于家居安全的需求。
目前市面上流行的电子锁有磁卡感应锁、密码锁、指纹锁等，磁卡感应锁开门主要是通过磁卡来接通电源，从而完成锁舌的伸缩，最终实现开关门的效果；密码锁开启时用的是一系列的数字或符号，密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合；指纹锁是一种以人体手指部位的指纹为识别载体和手段的智能锁具。
这些电子锁相比于传统的机械锁来说，安全性提高了很多，但是依然不能满足家居的安全性。
本文提出了一种可以基于无线网络的智能锁设计系统，只要有网络，它就可以实现将家居锁的实时状态上报到自己的手机上，人们可以实时的掌握自家锁的状态，保证了家居的绝对安全。
2 系统整体设计
如图1所示，为本文基于ZigBee的智能锁的硬件系统的整体设计框图[1]，该系统通过USB供电，主要有CC2530、霍尔传感器、按键、电机控制和程序调试下载电路组成。
3 各功能电路设计
3.1 CC2530电路
如图2所示，为本设计的CC2530电路。
本设计采用的是CC2530芯片[2]，该芯片是一款低功耗的2.4GHz IEEE 802.15.4和ZigBee应用的片上系统解决方案。
它具有2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器，采用QFN40封装，具有低功耗模式，采用8051微控制器内核，具有足够的外设接口。
该电路采用的RF天线为ANT-2.4G，晶振采用的是32MHz和32.768kHz。
3.2 电源电路
如图3所示，为本设计的电源电路。
电源电路采用USB接口供电，通过DC/DC转换芯片将USB接口的5V电源转换成3V电源。
为了检测CC2530芯片电源是否正常，设计了如图4所示的电源指示灯电路，当电源正常输入时，指示灯亮，当电源输入错误时，指示灯不亮。
因此当电源出现错误时，也可以更直观更快捷的查出错误。
3.3 调试下载接口电路
如图5所示，为本设计的调试下载电路，该电路用于程序的下载及调试[3]，同时本设计将系统重启信号也引到该接口电路上，智能通过程序设定进行系统的重启。
3.4 霍尔传感器电路
为了检测电机在转动的过程中是否已经达到了开锁的效果，设计了如图6霍尔传感器电路，用于检测锁转动的角度。
本设计采用4个HEX-13霍尔传感器，分别放在锁芯板的十字脚上，每经过一个霍尔传感器，表示锁转动了90°。
3.5电机控制电路
如图7所示，为电机控制电路。
本设计通过CC2530芯片控制三极管的导通与截止输出高低电平来控制电机的转动与停止。
3.6 按键电路
为了防止软件出现故障的时候，锁无法打开，所以设计了如图8所示的按键电路，当按键按下的时候，发生开门动作。
按键采用的是4管脚2位的KAN0541按键。
4 系统测试
本设计测试方法是在手机上安装相应软件：
①检测是否能通过手机控制锁的开启与闭合；
②检测锁的开启与闭合状态是否能实时显示在手机上；
③检测霍尔传感器是否正常；
④检测按键是否正常。
5 结束语
本文详细地介绍了基于ZigBee的智能锁的硬件设计电路，实现了用手机实时监控锁的状态，保证了家居的安全。
后期我们也可以将其他家居产品智能化，实现家居系统的整体控制。
参考文献：
[1] 李鸿.ZigBee和GPRS双网智能门锁控制系统[J].自动化技术与应用，2017，36（3）.
[2] 李新.基于CC2530的ZigBee的网络节点设计[J].PLC & FA，2011（3）：97-99.
[3] 成锐，李静，雷鸣，等.基于ZigBee的无线传感器网络设计方案[J].电子元器件的应用，2007，19（12）：54-58.。