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蓝牙控制带密码门锁

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2018 年 8 月 6 日

CPOL

6分钟阅读

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一款基于 Arduino 的密码保护门锁， 可通过智能手机通过蓝牙进行控制。

引言

这款智能门锁安全、简单，易于管理家中的锁。这款锁无需钥匙，锁安装在门内，您可以通过蓝牙从门外控制它。由于锁在门内，窃贼无法破门而入。需要一个Android应用程序来打开和关闭锁，我将在教程的后面部分详细介绍如何开发一个Android应用程序。通过Android应用程序向锁发送密码，如果密码与您预设的锁密码匹配，则锁将打开并向您的手机发送反馈，例如锁已打开。在继续阅读之前，您可以观看演示视频

材料清单

  1. Arduino UNO (从 gearbest.com 购买): 这是锁的主要控制板。
  2. 蓝牙模块 HC-05 (从 gearbest.com 购买): 这是一个低成本、最受欢迎的蓝牙模块，常用于Arduino项目。使用此模块，您可以将数据从智能手机传输到Arduino微控制器板，通过蓝牙控制任何设备。
  3. 一个9g微型伺服电机 (从 gearbest.com 购买): 这是一个微型伺服电机。该电机可以使用微控制器非常精确地从0度旋转到180度。这里使用该电机来移动锁。
  4. 3D打印门锁 (.stl 文件已附带): 锁的原始版本由Thingiverse用户 Michal Altair Valasek 设计。感谢Valasek先生的创意设计。我对他的设计做了一些小的修改。

要打印锁，您需要一台3D打印机。如果您有3D打印机，那就太好了。如果您没有3D打印机，您可以在 这里 以 145 美元的价格购买。实际上，gerabest.com 以套件的形式出售。所以，您也可以享受自己动手制作3D打印机的乐趣。制作它并不难。

原理图

组件之间的连接非常简单。HC-05模块有四个引脚需要与Arduino连接，伺服电机有三个引脚需要与Arduino连接。原理图清楚地显示了连接。如需进一步说明，请遵循下表

Arduino & HC-05 模块之间的连接

连接 # Arduino 引脚 HC-05 引脚
1 5V VCC
2 GND GND
3 TX RX
4 RX TX

Arduino & 伺服电机之间的连接

连接 # Arduino 引脚 伺服电机引脚
1 5V VCC
2 GND GND
3 数字引脚 9 信号

请相应地连接HC-05蓝牙模块。TX、RX引脚之间的连接有点误导。但其逻辑是，蓝牙模块发送的内容由Arduino接收。因此，蓝牙模块的TX引脚连接到Arduino的RX引脚，反之亦然。

您应该记住的另一件事是，当设备连接到RX、TX引脚时，Arduino无法上传任何代码。因此，在向板上载草图之前，必须移除TX和RX引脚的连接。

Using the Code

用于蓝牙控制智能门锁的代码非常简单。我设计了一个Android应用程序，它发送带有密码的命令。实际上，我设置了两个命令，一个是“OPEN=”，另一个是“CLOSE=”，密码可以包含任何数字、字母或符号或它们的组合。在应用程序中，我使用了两个按钮——一个用于打开门，另一个用于关闭门。当在密码框中输入密码并单击打开按钮时，应用程序会将“OPEN=”命令与密码连接起来并发送到Arduino。我在命令后面添加了“=”符号，它用作分隔符。从手机接收到字符串后，Arduino程序将命令和密码从接收到的字符串中分离出来，并分别保存到两个变量中。然后首先检查密码，如果密码与保存的密码匹配，则为“OPEN”命令打开门，为“CLOSE”命令关闭门。“=”有助于分隔命令和密码。

以下代码段用于从蓝牙模块接收数据。Arduino使用串行协议与蓝牙模块通信。当串行端口接收到任何数据时，就会发生串行中断，并且以下函数会自动调用。

void serialEvent() 
  while (Serial.available()) {
    // get the new byte:
    char inChar = (char)Serial.read(); 
    //Serial.write(inChar);
    // add it to the inputString:
    inputString += inChar;
    // if the incoming character is a newline or a carriage return, set a flag
    // so the main loop can do something about it:
    if (inChar == '\n' || inChar == '\r') {
      stringComplete = true;
    } 
  }
}

从蓝牙模块接收数据后，以下代码段帮助Arduino从接收到的数据中分离命令和密码。

 // identified the position of '=' in string and set its index to pos variable
    int pos = inputString.indexOf('=');
    // value of pos variable > or = 0 means '=' present in received string.
    if (pos > -1) {
      // substring(start, stop) function cut a specific portion of string 
      // from start to stop
      // here command will be the portion of received string till '='
      // let received string is open=test123
      // then command is 'open' 
        command = inputString.substring(0, pos);
      // value will be from after = to newline command
      // for the above example value is test123
      // we just ignore the '=' taking first parameter of substring as 'pos+1'
      // we are using '=' as a separator between command and value
      // without '=' any other character can be used
      // we are using = menas our command or password 
      // must not contains any '=', otherwise it will cause error 
        value = inputString.substring(pos+1, 
                inputString.length()-1);  // extract command up to \n excluded
        //Serial.println(command);
        //Serial.println(value);

然后使用一个if else块来比较接收到的密码与预设密码，并根据此驱动伺服电机打开或关闭锁。

// password.compareTo(value) compare between password tring and value string, 
// if match return 0 
    if(!password.compareTo(value) && (command == "OPEN")){
          // if password matched and command is 'OPEN' than door should open
           openDoor();              // call openDoor() function
           Serial.println(" OPEN"); // sent open feedback to phone
           delay(100);
           }
    else if(!password.compareTo(value) && (command == "CLOSE")){
          // if password matched and command is 'CLOSE', then door should close
           closeDoor();
           Serial.println(" CLOSE"); // sent " CLOSE" string to the phone 
           delay(100);
           }
    else if(password.compareTo(value)){
          // if password not matched, then sent wrong feedback to phone
           Serial.println(" WRONG");
           delay(100);
           }

如果Arduino收到错误的密码，它会向Android手机发送一条消息，表明密码错误。实际上，Arduino发送“ WRONG”字符串。Android程序然后显示密码错误的消息。完整的草图包含在zip文件中。

门锁3D设计

锁的所有部件都经过3D打印。我想感谢Thingiverse用户 ridercz 的精美设计。他设计并发布了这个基于伺服电机的门锁在thingiverse.com上。除Rack_Holder.stl外的所有文件均取自他的设计。您可以从下方或从 Thingiverse.com 下载文件。

一些文件有LT版本。轻量版比普通版需要更少的PLA，强度也更低。我打印了LT版本，工作良好。我使用Anet A8打印了所有部件。打印部件的照片已附上。

组装3D打印部件

要组装所有打印部件，您可以参考下面的视频说明。组装后，使用四个螺钉将所有部件紧密固定。

开发Android应用程序

我使用MIT App Inventor为我的Android手机开发应用程序。我使用App Inventor是因为它不需要任何编码，也不需要安装任何软件。您只需要一个Google帐户。访问 http://ai2.appinventor.mit.edu/，它会要求您使用Google帐户登录。

完整的App Inventor源文件 (BTcontrol.aia) 已随附。如果您不想自己制作应用程序或修改它，只需下载BTcontrol.apk并将其安装到您的Android手机上。

您也可以通过以下链接从Google Play商店下载

要修改源代码，请点击“Projects”菜单，然后选择“Import project (.aia) from my computer”，如图24所示，然后从您的计算机浏览BTcontrol.aia文件。导入后，您可以轻松地修改它。

如果您想了解更多关于使用App Inventor开发Android应用程序的信息，请访问 http://appinventor.mit.edu/explore/ai2/tutorials.html。
您也可以尝试 http://meta-guide.com/videography/100-best-appinventor-videos/。

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