一種基于NodeMCU的智能鎖控制系統(tǒng)

文/寇世文

1　引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，我們已經(jīng)進入了信息化的社會。智能家居，物物互聯(lián)的思想也已經(jīng)從概念開始逐步成為現(xiàn)實，并漸漸融入了我們的生活。本文主要利用現(xiàn)代通信技術(shù)的方便、快捷等特點，來實現(xiàn)一種智能手機實時控制鎖開關(guān)的設計。通過手機控制門鎖的開關(guān)，解放了人們用鑰匙開關(guān)門的傳統(tǒng)方式?；趯崟r控制，監(jiān)測的特點，在一定程度上本設計也保證了用戶的安全性。該設計是以方便人們?nèi)粘Ｉ顬橹饕康?，它的設計結(jié)合了單片機開發(fā)設計、電路開發(fā)、服務器設計等技術(shù)。

2　系統(tǒng)組成

該設計方案的設計核心是服務器的設計開發(fā)和NodeMCU的開發(fā)。通過NodeMCU的WI-FI模塊接入網(wǎng)絡并和服務器進行數(shù)據(jù)通信，再通過智能手機訪問服務器從而來實現(xiàn)手機控制NodeMCU的目的。

2.1　NodeMCU

NodeMCU是一塊開源的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板，它內(nèi)置了一塊基于ESP8266-12的Wi-Fi模塊。它的開發(fā)通常使用方便快捷的腳本Lua語言和Arduino IDE。在結(jié)構(gòu)上它具有一個集成完善的USB串口，通過USB口的接入省去了使用FTDI的USB轉(zhuǎn)串口來開發(fā)編程的不便。另外它具有一個3.3V的電壓調(diào)節(jié)器，因此它可以被3.3v以上電源驅(qū)動運行。從外觀上看它一共有30個可以配合面包板使用的引腳，其中有13個GPIO引腳，除了GPIO16只能進行讀寫以外，其它每個引腳都可以進行中斷PWM、I2C等功能。因為具有較多的引腳以及功能，它受到了大部分開發(fā)愛好者的喜愛。

2.2　服務器

本設計方案的服務器選用機智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺。機智云是一個方便技術(shù)開發(fā)人員，快速開發(fā)智能硬件的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)社區(qū)。它為開發(fā)者提供了設備遠程控制管理，數(shù)據(jù)存儲分析等等服務。在接入該平臺時，它提供了許多接入云端的方案，同時它可以自動生成許多相關(guān)功能實現(xiàn)的配置代碼。對于大多數(shù)喜歡硬件設計愛好者，通過機智云可以有效縮短智能設備的開發(fā)周期，因此比較符合本設計方案的需求。

2.3　鎖的選擇

在鎖的選擇上，本設計方案選取基于螺線管的智能鎖。它工作于12V的直流電壓下，其中紅線連接12V電源；通常應用作于柜門鎖、文件柜鎖、門鎖、抽屜鎖等等，具有安全、小巧、穩(wěn)定、安裝方便、反應靈敏等特點。螺線管電磁鎖基本上是由其內(nèi)部的一個帶有電樞的大銅線圈所驅(qū)動。在一般情況下鎖舌是處于彈出狀態(tài)下的。當通電后，在電磁的作用下鎖舌會收入鎖體。如圖1所示。

3　系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.1　原理框圖

如圖2所示，NodeMCU為電路的中控單元，它通過自身的引腳GPIO4輸出的高低電平來控制鎖的開關(guān)。通過集成在板身上的Wi-Fi模塊連接Wi-Fi信號接入機智云。通過機智云手機APP從而協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)來控制鎖的開關(guān)。

3.2　控制電路圖

如圖3所示，12V的直流電壓接入鎖的紅線，從藍線出來分成兩路其中一路串接一個阻值為2KΩ的電阻，另一路接一個二極管最終兩路在三極管的集電極匯合。GPIO4引腳通過串聯(lián)一個2KΩ的電阻接入三極管的基極。射極直接接地。如果GPIO4輸出一個低電平信號三極管會處于截止狀態(tài)，Q1點處于高電頻。如果GPIO4輸出一個高電頻，三極管即可導通，鎖舌就會在電流的作用下收回鎖體。

4　結(jié)語

本文提出了一種手機實時控制門鎖開關(guān)的簡單設計方案。通過該方案的實現(xiàn)我們可以在任何地方，人和時間來控制門的開關(guān)，并且可以通過手機實時監(jiān)控門鎖是否被打開。因此該設計在一定程度上可以及時提示用戶，保證用戶隱私不被侵犯。

圖1：電磁鎖外觀圖

圖2：系統(tǒng)設計框圖

圖3：部分電路