基于藍牙的智能門鎖控制系統(tǒng)設計
3 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件設計主要包括門鎖控制系統(tǒng)軟件設計和智能移動設備藍牙客戶端軟件設計兩部分，門鎖控制系統(tǒng)軟件在Keil C開發(fā)環(huán)境中用C語言編寫，智能移動設備藍牙客戶端軟件主要在Android開發(fā)環(huán)境下用Java語言編寫。
門鎖控制系統(tǒng)上電以后，STC15單片機從EEPROM中讀取系統(tǒng)的參數(shù)信息并完成系統(tǒng)的初始化工作，這包括初始化藍牙串口模塊的工作方式、初始化門鎖狀態(tài)、初始化ADC、初始化IO口等操作，STC15單片機通過串口把配對地址、驗證密碼等參數(shù)信息發(fā)給藍牙串口模塊，并把藍牙串口模塊設置為從模式，等待主設備掃描、地址配對等，而門鎖狀態(tài)則是通過限位開關進行檢測的。完成系統(tǒng)初始化操作之后，STC15單片機檢測按鍵按下標志位KeyFlag是否為1，如果為1并且按鍵沒有被屏蔽，則執(zhí)行相應的開鎖、閉鎖操作。按鍵K1和K2是在中斷中進行檢測的，當有K1或K2按下時KeyFlag為1，如果按鍵沒有被軟件屏蔽，則程序在執(zhí)行完相應的開鎖、閉鎖操作后把KeyFlag的值清零。ValidFlag是按鍵屏蔽標志位，ValidFlag=1時將會屏蔽K1、K2的開鎖、閉鎖操作，這就保證了即使在屋內(nèi)要通過按鍵開鎖也有一定的安全條件限制。
當有智能移動藍牙設備作為主設備通過密碼驗證后，雙方以3DES加密方式進行數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)接收采用串口中斷方式，數(shù)據(jù)包包括數(shù)據(jù)長度，命令字、數(shù)據(jù)和一個字節(jié)的校驗碼，當串口中斷服務子程序接收到長度和校驗都符合要求的數(shù)據(jù)后把CMDValid標志位設置為1，然后在主函數(shù)中進行3DES解密，并從解密后的數(shù)據(jù)中分離出命令碼，根據(jù)命令碼執(zhí)行相應的操作，如開鎖、閉鎖、參數(shù)設置等。下位機軟件設計流程圖如圖5所示。
基于Android系統(tǒng)客戶端軟件設計是采用Android系統(tǒng)提供的藍牙API實現(xiàn)的，主要用到了以下幾個類：BluetoothAdapter類、BluetoothDevice類、Bluetoothsocket類、Blueboothserversocket類、Bluetoothclass類。Android系統(tǒng)提供的藍牙API可以實現(xiàn)藍牙設備之間的通信，兩個藍牙設備的通信主要包括了四個步驟：設置藍牙設備、尋找局域網(wǎng)內(nèi)可能或者匹配的設備、連接設備和設備之間的數(shù)據(jù)傳輸[7]。通過調(diào)用靜態(tài)方法getDefaultAdapter()獲取藍牙適配器BluetoothAdapter就可以啟動藍牙功能，使用BluetoothAdapter類里的方法來實現(xiàn)掃描查找藍牙設備，這需要注冊一個BroadcastReceiver來接受設備掃描到的信息，當點擊查詢到的藍牙設備時，就能獲取到該藍牙的MAC地址，通過MAC地址就能實現(xiàn)藍牙設備之間的連接[8,9 ]。藍牙設備的連接如下：
BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(uuid); //固定的uuid
socket.connect();
藍牙設備連接成功后就可以實現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通過流的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍牙串口模塊，STC15單片機在中斷服務子程序中讀取到完整的數(shù)據(jù)包后，分離出命令碼，根據(jù)命令碼執(zhí)行相應的操作，實現(xiàn)對門鎖系統(tǒng)的控制或設置。
OutputStream os = socket.getOutputStream(); //向藍牙串口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)
InptuStream is = socket.getInptuStream(); //從藍牙串口模塊接收數(shù)據(jù)
打開Android系統(tǒng)客戶端先要輸入賬號和密碼，登陸成功后才能進入主控界面，用戶可以修改密碼，該密碼是保存在手機文件中的。進入主控頁面點擊“手機連接藍牙門鎖”就會搜尋在附近能檢測到的藍牙設備，如果藍牙門鎖在Android客戶端能接收到的范圍內(nèi)就能發(fā)現(xiàn)這個藍牙設備，點擊該設備會提示輸入藍牙的配對密碼，密碼輸入正確就可以實現(xiàn)藍牙模塊和手機客戶端的連接及數(shù)據(jù)通訊了?；贏ndroid系統(tǒng)客戶端軟件測試界面如圖6所示。
4 結(jié)論
以STC15F2K32S2單片機和藍牙串口模塊為核心，并擴展繼電器、電機、鎖閂電流監(jiān)測模塊等設計的無線智能門鎖控制系統(tǒng)無需機械鑰匙，非接觸、無磨損，通過智能手機等智能藍牙設備可以實現(xiàn)對門鎖的開鎖、閉鎖、報警提示、參數(shù)設置等人機交互操作，并采用密碼驗證、數(shù)據(jù)加密等方式保證系統(tǒng)的安全性。經(jīng)過實踐證明，該系統(tǒng)安全性高、操作簡便、成本低廉，并具有很高的實用價值。
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