探讨手机遥控电磁锁设计中ARM9和WIFI的应用.docx

探讨遥控电磁锁设计中ARM9和WIFI的应用随着指纹锁和密码锁等新产品的出现，传统机械锁已经开始逐渐被指纹锁和密码锁替代目前，中国智能用户数量将达到13亿人次[1]为了提高用户的安全性和方便性，可以通过APP来控制门锁的开启和关闭在此背景下进行了基于ARM9和WIFI的遥控电磁锁设计该系统的控制端APP采用AndroidStudio开发软件来设计该设计的控制核心采用ARM9，并使用ESP8266WIFI模块进行数据传输，从而实现与ARM的数据传输以此来控制电磁锁的开关[2,3]1、遥控电磁锁系统基本原理电磁锁和电磁铁一样[12]，是利用电生磁的原理[4]，当电流通过硅钢片时[11]，电磁锁会产生强大的吸力紧紧地吸住吸附铁板达到锁门的效果[5]，只要小小的电流电磁锁就会产生很大的磁力[14,16]本设计使用的ARM9对电磁锁进行控制在控制板上电后，ESP8266WIFI模块会建立WIFI热点，通过Android上的遥控APP打开的WIFI功能后，搜索并连接ESP8266WIFI模块所建立的热点ESP8266WIFI模块通过串口传输将接收到的端发出的控制指令发送到ARM9中，之后ARM9会通过已经写好的判断程序进行判断，执行对应的开锁程序或者关锁程序，以此来控制电磁锁的开启与关闭。

图1系统结构框图2、ARM9控制端板设计2.1ARM与WIFI模块的配置控制板的ARM芯片是采用三星公司的基于ARM920T为内核的s3c2440芯片[6]ARM与WIFI模块按照下述方式配置[7]1)WIFI模块会传递一个带有“+IPD”标识的数据，ARM接收到从WIFI模块TXD引脚发送的数据后，会判断此数据是否带有“+IPD”若有“+IPD”标识，则为有效数据，进行后续操作，若无，则对其不做出反应2）关闭WIFI模块的电源后，其许多设置的参数都会被还原，如其中的“AT+CIPMUX=1”和“AT+CIPSERVER=1,5000”，而这些参数是WIFI模块正常工作所不可取少的所以为了系统正常运行，ARM主控模块会在上电的时候会发送设置好的AT指令给WIFI模块的RXD引脚，使WIFI模块可以正常工作3)ARM主控模块在收到APP所发出的指令后，会进行相关的操作，如控制外围继电器的吸合或者释放，从而实现控制电子锁的开启或关闭WIFI模块和ARM9之间的连接图如图2所示其中ARM的GPH3/RXD为接收数据的引脚，与WIFI模块的发送数据引脚TXD相连接，实现对遥控端发送的控制指令的获取，ARM会对WIFI模块所传来的数据与之前在ARM中写好的程序进行判断。

如若输入的密码与之前的程序中设置的密码匹配，则进行下一步的操作，若密码不匹配则对其不做出反应收到开锁信号时，ARM会通过GPA12引脚控制继电器的触点来控制与之相连的电磁锁若密码错误次数超过ARM中的指定次数，则蜂鸣器会进行报警图2ARM与WIFI模块连接图2.2继电器模块设计继电器模块和ARM之间的连接如图3所示[8]本设计所用的继电器模块触发电流为5mA，采用光耦隔离[9]继电器模块设置为高电平触发[15]电磁锁的安全类型为通电缩回，断电弹出电磁锁接到继电器模块的COM端和NO端当遥控端发出控制继电器的指令被WIFI模块接收到后，WIFI模块将这一指令通过串口传输给ARM,ARM的GPA12引脚输出高电平控制信号给继电器模块，继电器模块的NO端闭合，电磁锁通电缩回，开锁成功当继电器模块的IN端为低电平时，NO端断开，电磁锁断电弹出，上锁成功图3ARM与继电器模块连接图2.3WIFI模块收发数据设计ESP8266WIFI模块使用的是3.3V的直流电源，占用空间小，以及功耗和成本较低利用ESP8266的软路由模式，完成服务器在ARM9上建立，实现Android上的APP终端能和ARM9进行数据交换。

软路由模式下，ESP8266可以建立一个WIFI热点，然后由使用者可自行对热点的名称、密码、端口号以及IP地址进行设定ARM程序中将已经设置好的ESP8266的相关WIFI参数和AT指令程序通过ARM的GPH2/TXD引脚发送给ESP8266模块的RXD接收引脚，在WIFI模块获取了控制端的数据后可以通过它的TXD发送引脚发送到ARM的GPH3/RXD接收引脚，在连接WIFI后，ARM就可以与进行相互的数据传输3、WIFI遥控端设计遥控APP运行界面图如图4所示，用户在对应的可编辑文本框中输入对应的IP地址以及对应的端口号，点击“连接”之后，如若连接成功则APP上带的“连接”变为“断开”；如若没有发生变化则表示未与WIFI连接成功[10]连接成功后再输入个人密码点击“开锁”，ARM会与收到密码与之前设定好的密码进行匹配，如若匹配成功则开锁；匹配失败则不做出反应若匹配不成功次数到达4次，则ARM发送数据会让蜂鸣器报警5秒点击“修改密码”后，便可进行密码修改，该控件具有修改密码的功能图4APP界面图本文具体的遥控端工作流程图如图5所示图5遥控端工作流程图4、系统检验为了检验系统的可行性，在硬件电路完成后，在APP连接上创建好的WIFI热点，并输入正确的IP地址、端口号以及密码。

点击“开锁”，APP能够正确的将电磁锁打开解锁成功后，“解锁”将变为“关锁”在连续四次密码错误后蜂鸣器会进行报警并响铃5秒该设计的WIFI有效距离约为8米左右在测试中发现以下几点：APP程序在各种主流品牌的Android上都可以稳定运行该设计可以支持多部同时接入，但不支持多部同时进行开锁多人同时点击“开锁”将无法解锁成功解锁成功如图6所示，密码修改成功如图7所示图6解锁成功图图7密码修改成功图5、结束语针对传统钥匙携带不方便、易丢失、安全性能低的问题，文中提出了一种基于ARM、WIFI和APP的遥控锁本文提出的系统具有一定的稳定性、实用性、功耗小、可靠性高、有一定商业价值的特点，为实现通过WIFI控制电磁锁的开关提供了一个有效的解决方案如若需要进一步加强安全性可在和WIFI模块传输之间进行加密传输参考文献：[1]何家敏.我国智能市场现状及发展趋势[J].赤子,2017(18):160.[2]张怀凯.基于LAMP的嵌入式视频点播系统设计与实现[D].西安:长安大学,2017.[3]谭伟平.物资仓库嵌入式远程监控系统研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.[4]石蕊,郑庭海,郑隆举.高校公共学习场所智能存放柜的设计与实现[J].自动化与仪器仪表,2016(4):241-242.[5]许长志,孙丽艳,靳聪.6kV封闭式干式变压器箱门实现联锁功能的研讨[J].煤矿安全,2011,42(5):157-160.[6]叶刚.基于WINCE的短距离无线通讯系统的设计[D].武汉:华中科技大学,2007.[7]童锐.基于S3C2440的远程视频监控系统及烟雾探测系统的设计[D].成都:成都理工大学,2012.[8]张凤岭.基于ARM和Zigbee的小区智能家居系统[D].天津:天津理工大学,2015.[9]徐少承.嵌入式植物工厂智能监控系统的设计与开发[D].广州:华南理工大学,2017.[10]李蓓.基于.NET的超声波定位系统的开发[J].网络与信息,2009,23(5):50-52.[11]王亮.基于平台的高校实训室智能门禁系统的设计与实现[J].数字技术与应用,2018,36(4):133-135.[12]张雅,胡建军,王青.出入口控制系统--电控锁具的应用与研究[J].智能建筑电气技术,2014,8(3):100-104.[13]张立志.一种汽车后驱动模块的装配控制系统[J].江苏科技信息,2018,35(20):44-48,52.[14]谢伟.电厂门禁考勤系统的研究与设计[D].沈阳:东北大学,2012.[15]刘岩.AXIe接口技术研究及实现[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014.[16]申书军.某高职院校实验室管理系统设计与实现[D].济南:山东大学,2013.秦吕,王腾飞,胡星星.基于ARM9和WIFI的遥控电磁锁设计[J].电子设计工程,2020,28(12):153-156.。