本帖最后由 Sarmen 于 2020-9-30 21:07 編輯
** 基于Arduino的密碼+指紋智能鎖（LCD1602顯示器）** 設(shè)計(jì)背景：隨著科技的不斷進(jìn)步，智能鎖的使用也越來越普遍，市場(chǎng)上的智能鎖多種多樣，有單一的智能鎖，比如密碼鎖，藍(lán)牙鎖，指紋鎖，人臉識(shí)別技術(shù)開鎖，甚至還有瞳孔識(shí)別等高階智能鎖；不過我們?nèi)粘Ｒ姷降�、使用普遍的多為他們的結(jié)合體，功能并不單一。雖然智能門鎖出現(xiàn)的時(shí)間已經(jīng)比較長(zhǎng)了，已經(jīng)算是一款非常成熟的產(chǎn)品了，但是一款產(chǎn)品的發(fā)展年限，一定是永無止境的，需要開發(fā)人員不斷地追求進(jìn)步，才是現(xiàn)在的市場(chǎng)，因?yàn)橛脩舻男枨笤诓粩嗟淖兓援a(chǎn)品自然會(huì)變，而產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也是避免不了的。換句話說，盡管智能鎖發(fā)展得很好，但是也存在一定的缺點(diǎn)和問題，比如安全性、穩(wěn)定性、耐用度等。在這個(gè)背景下，以及對(duì)智能鎖懷著好奇之心還有不可描述的興趣，我決定自己做一個(gè)智能鎖感受一下。
作為一名窮逼大學(xué)生，要做一個(gè)智能鎖肯定得考慮到成本問題，密碼鎖雖然成本低但是我又不想只是做一個(gè)單一的密碼鎖，想玩點(diǎn)特殊的，最后決定使用光學(xué)指紋識(shí)別模塊，提升智能鎖的檔次，光學(xué)指紋識(shí)別模塊相比于其他指紋識(shí)別模塊更便宜而且使用簡(jiǎn)單。
然后我們?cè)俸?jiǎn)單了解以下指紋鎖，方便我們后續(xù)對(duì)它進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。指紋鎖是在原有機(jī)械鎖的技術(shù)上增加指紋開鎖功能，指紋開鎖的主要技術(shù)是將用戶的指紋信息先儲(chǔ)存起來，當(dāng)用戶用指紋驗(yàn)證時(shí)，指紋識(shí)別系統(tǒng)會(huì)把用戶的指紋和儲(chǔ)存的指紋相對(duì)比，如果驗(yàn)證的指紋與預(yù)先儲(chǔ)存的指紋相匹配，門鎖就會(huì)打開，如果不相匹配，會(huì)提示錯(cuò)誤，門鎖無法打開。指紋鎖是通過指紋是否匹配的方法來認(rèn)識(shí)主人與開鎖的，那么識(shí)別指紋的真假成了指紋鎖的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。目前市場(chǎng)廣泛使用識(shí)別指紋的探頭可分了兩類，一類是光學(xué)指紋頭。較便宜，另一類是半導(dǎo)體指紋頭靈敏度更好也更精細(xì)，當(dāng)然價(jià)格也是光學(xué)指紋頭的兩倍多。當(dāng)然，除了這兩種，還有溫差感應(yīng)式指紋識(shí)別和生物射頻指紋識(shí)別，這兩種并不常見，原因是前者受溫度影響較大，識(shí)別面積范圍小，后者雖然很牛逼，但是老貴了。扯遠(yuǎn)了，感興趣的話大家可以去了解一下指紋學(xué)。
指紋鎖是機(jī)械鎖升級(jí)過來的，其主要目的是能夠保障財(cái)物安全的情況下，提高了我們生活的便利性，相比于機(jī)械鎖，指紋鎖是高出一個(gè)級(jí)別的，不法分子想要偽造主人的假指紋，比撬鎖的難度高出幾百倍。
總的來說，使用指紋鎖比使用機(jī)械鎖要更安全、更便捷、更舒心。大家可以放心大膽使用。密碼鎖就不多解釋了，因?yàn)樘Ｒ娏�，懂得都懂�?br />
當(dāng)然，做出來的產(chǎn)品那得必須考慮他的實(shí)用性，做出來不能用或者不實(shí)用，只能看那就違背了產(chǎn)品本身的定義。設(shè)計(jì)制作這個(gè)智能鎖時(shí)，我還在住在大學(xué)宿舍，那么，首當(dāng)其沖的便是我們宿舍的門鎖，對(duì)，我得想想怎么把普通的機(jī)械鎖在不拆除的前提下改成智能鎖，最后，對(duì)門鎖進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的受力分析，決定用舵機(jī)做傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用釣魚線做傳動(dòng)繩拉動(dòng)門鎖開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開鎖。因?yàn)槊總�(gè)人原先的機(jī)械鎖都不一樣，要改動(dòng)的話大家根據(jù)實(shí)際情況自己設(shè)計(jì)，這里只提供一個(gè)想法，就不多解釋或者上圖了。當(dāng)然如果要拆掉原先的鎖自己換上一個(gè)鎖軸那就簡(jiǎn)單多了。好，廢話不多說，總之大家可以簡(jiǎn)單的理解為我是用舵機(jī)模擬開鎖。 硬件部分：先給大家簡(jiǎn)單介紹以下設(shè)計(jì)所需要的硬件，之后會(huì)告訴大家怎么連線，包括仿真和實(shí)物接線圖，我只是給出一個(gè)參考，大家自己設(shè)計(jì)的話完全可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求自己更改接線端口。 實(shí)物接線方法：
LCD1602的VSS,VEE,RW均接地，其中為了使顯示更清晰，VEE需要串一個(gè)電位器調(diào)節(jié)電阻或者直接串上1K~2.2K左右的電阻，LCD1602的VDD端接開發(fā)板5V電源；舵機(jī)紅線接開發(fā)板5V電源，灰線接地；AS608指紋模塊Vi接開發(fā)板3.3V電源端，GND接開發(fā)板地。
仿真部分：Proteus仿真接線圖：
因?yàn)榉抡胬锸亲霾坏街讣y識(shí)別的，所以就沒有在仿真中加入指紋識(shí)別模塊，大家完全可以用某些元件代替，比如說就加個(gè)LED燈，我就懶得加了，因?yàn)槲易龇抡嬷饕窍肟碙CD1602配合按鍵的效果以及我的代碼能不能應(yīng)付得過來，所以仿真做不做指紋模塊對(duì)我來說不重要。
Proteus仿真效果圖（部分）：
 程序設(shè)計(jì)：用Arduino做控制芯片的話，肯定都聽過Arduino專門的IDE編程軟件，去官網(wǎng)下載就好，也有Mixly圖形化編程軟件，但是個(gè)人還是建議用專門的IDE軟件會(huì)好點(diǎn)，因?yàn)殚_源的庫文件比較多。說到庫文件，好像指紋識(shí)別的庫文件需要自行下載并移到IDE庫文件夾中的，一般是不自帶的，我提供的資料里面有這次設(shè)計(jì)所需要的所有庫文件，大家只需要把我里面壓縮包Adafruit_Fingerprint_Sensor_Library.rar和Keypad-master.rar解壓后復(fù)制到Arduino根目錄的libraries文件夾內(nèi)即可。
由于程序篇幅太長(zhǎng)，這里僅提供思路，源碼在我的資料包里都有。
寫程序之前，得先弄清楚你要想實(shí)現(xiàn)什么功能，對(duì)于Arduino而言，很多代碼都是開源的，可以直接復(fù)制了用，我們只需要根據(jù)自己實(shí)際電路微改一下就行。廢話不多說，整個(gè)密碼+指紋鎖就是既能用密碼開鎖，也能用指紋開鎖，LCD1602時(shí)刻給用戶顯示提示，免得用戶一臉懵逼，不知道自己在干嘛，按鍵得充分應(yīng)用起來，我是設(shè)置了按鍵有讓用戶選擇開鎖方式的功能，在主界面時(shí)用戶可以選擇開鎖方式，按下指定鍵即可切換開鎖方式，使用靈活，當(dāng)密碼輸入正確，顯示器做出提示，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)指紋識(shí)別正確，顯示器做出提示，舵機(jī)也能轉(zhuǎn)動(dòng)。錯(cuò)誤的話當(dāng)然會(huì)提示你錯(cuò)誤，重新輸入或者重新指紋識(shí)別啦。具體看我資料里的用戶使用手冊(cè)，需要強(qiáng)調(diào)以下，因?yàn)槟承┰�，我提供的這個(gè)資料只是基礎(chǔ)版，能夠基本實(shí)現(xiàn)其功能，供大家學(xué)習(xí)了解足以，完美版也有而且我還在不斷完善，感興趣且想要深入了解的朋友可以在討論區(qū)留言討論，如果針對(duì)初版有更好的想法歡迎討論。 下面我附上部分代碼： /*定義部分*/Servo myservo;
LiquidCrystal liquid_crystal_display{A5, A4, A0, A1, A2, A3,};
char password[;
char initial_password[, new_password[;
int i = 0;
char key_pressed = 0;
const byte rows = 4;
const byte columns = 4;
char hexaKeys[rows][columns] = { {'7', '8', '9', 'A'}, {'4', '5', '6', 'B'}, {'1', '2', '3', 'C'}, {'*', '0', '#', 'D'}};
byte row_pins[rows ]= {10, 11, 12, 13};
byte column_pins[columns ]= {4, 5, 6, 7}; //鍵盤的引腳設(shè)定
Keypad keypad_key = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), row_pins, column_pins, rows, columns);
/*loop循環(huán)函數(shù)*/
void loop()
{
key_pressed = keypad_key.getKey();
switch (key_pressed)
{
case 'A': KeyWay(); break;
case 'B': getFingerprintID(); break;
}
}
/*KeyWay()函數(shù)循環(huán)部分*/
while (flag == 0)
{
if (t == 3 || key_pressed == 'D')
{
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("A/B select way!");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 1);
i = 0; //清除按鍵按下次數(shù)的記錄，避免密碼判斷錯(cuò)誤
flag = 1; }
key_pressed = keypad_key.getKey();
if (key_pressed) {
password[i++ = key_pressed;
liquid_crystal_display.print(key_pressed);
if (key_pressed == 'C')
{
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("Enter again:");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 1);
i = 0; //清除按鍵按下次數(shù)的記錄，避免密碼判斷錯(cuò)誤
key_pressed = 0;
}
while (key_pressed == '*')
{
change();
}
}
if (i == 6)
{
delay(200);
for (int j = 0; j < 6; j++)
initial_password[j ]= EEPROM.read(j);
if (!(strncmp(password, initial_password, 6))) //比較輸入密碼與當(dāng)前密碼是否一致
{
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("Password via!");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 1);
liquid_crystal_display.print("Welcome home!");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 2);
myservo.write(180);
delay(1000);
myservo.write(0);
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("A/B select way!");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 1);
i = 0; //清除按鍵按下次數(shù)的記錄，避免密碼判斷錯(cuò)誤
flag = 1;
}
else {
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("Wrong Password!");
delay(1000);
liquid_crystal_display.clear();
liquid_crystal_display.print("Enter Password:");
liquid_crystal_display.setCursor(0, 1);
t++;
i = 0;
}
}
}
指紋識(shí)別函數(shù)我就不說了，因?yàn)槌醮姹菊娴木秃芎?jiǎn)單，給大家個(gè)提示，我們完全可以直接在官網(wǎng)提供的Adafruit_Fingerprint_Sensor_Library文件里看到它的指紋載入、識(shí)別、刪除函數(shù)，然后做些修改或增添就好，有C語言基礎(chǔ)那就是小CASE。 實(shí)物效果圖：
資料下載網(wǎng)址：我把初代，能夠基本實(shí)現(xiàn)其功能的資料都放在那里了，里面還有使用手冊(cè)，感興趣的可以下載看看。
密碼+指紋鎖資料包
然后我錄了視頻放B站了，感興趣的可以看一下，喜歡就點(diǎn)贊加關(guān)注吧！
整體效果視
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
