高涵 尹圓圓 趙世勇 席高

【摘要】? ? 電動(dòng)自行車作為低碳環(huán)保、綠色出行的工具，越來越受到人們的青睞，電動(dòng)自行車在給人們帶來便利的同時(shí)也面臨著被盜風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這一問題，本文介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電動(dòng)車智能鎖防盜鎖裝置，該裝置以STM32F103RCT6單片機(jī)為控制核心，使用指紋模塊進(jìn)行指紋采集對(duì)比并開鎖，利用GPS定位模塊實(shí)時(shí)采集電動(dòng)車的位置信息，數(shù)據(jù)通信方面采用NB-IoT模塊使上位機(jī)和下位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

【關(guān)鍵字】? ? 綠色出行? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? 智能防盜鎖? ? STM32? ? NB-IoT

引言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代，萬物互聯(lián)成為世界一大主流，而其中智能鎖的應(yīng)用最為廣泛，從日常門鎖到共享單車，智能鎖具有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值，然而怎樣確保其安全性就成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

市面上的防盜鎖一種是普通的U型鎖，這種鎖子好多鎖芯是非空轉(zhuǎn)鎖芯，如果小偷直接撬鎖，鎖芯容易斷裂。另外一種是防盜報(bào)警器防盜鎖，通過電平電源對(duì)外供電，但是這種鎖子并不能真正的幫助人們起到防盜的作用，再加上沒有很好的管理，電動(dòng)車被盜事件高居不下。為此，本文介紹的智能鎖將解決這些問題并使電動(dòng)車獲得全面的保護(hù)。

一、工作原理

單片機(jī)控制指紋模塊，用戶首先將自己的指紋進(jìn)行錄入，在指紋登錄時(shí)候進(jìn)行兩次指紋錄入，將錄入的圖像進(jìn)行處理，儲(chǔ)存于模塊中，之后用戶開始指紋匹配，錄入要驗(yàn)證的指紋，如果指紋對(duì)比成功，即實(shí)現(xiàn)開鎖，語音提示“開鎖成功”，同時(shí)單片機(jī)通過NB-IoT模塊將GPS模塊監(jiān)測到的位置信息實(shí)時(shí)傳送給服務(wù)器，在電動(dòng)車被盜之后可以準(zhǔn)確確定電動(dòng)車位置。

二、硬件與接口

本設(shè)計(jì)由硬件設(shè)備和云服務(wù)器組成，可以實(shí)現(xiàn)無鎖芯指紋智能開鎖。

2.1主控芯片

本系統(tǒng)選用的STM32F103RCT6單片機(jī)具有以下性能優(yōu)勢：低工作電壓、低功耗、時(shí)鐘主頻高以及內(nèi)置硬件SPI及I2C等復(fù)雜時(shí)序電路[1]。具有5個(gè)USART，多個(gè)串行接口，通信極為方便。STM32單片機(jī)作為整個(gè)硬件電路的核心，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

2.2傳感器

2.2.1指紋識(shí)別

本設(shè)計(jì)采用生物識(shí)別技術(shù)指紋識(shí)別來開鎖，使用者不用隨身攜帶手機(jī)或者鑰匙來解鎖，給電動(dòng)車的安全提供了保障。型號(hào)為ATK-AS608，它繼承了光路和指紋處理部分的一體化指紋處理模塊。芯片內(nèi)置了DSP運(yùn)算單元，集成了指紋識(shí)別算法，能高效快速采集圖像并識(shí)別指紋特征。它可以進(jìn)行錄入指紋，刪除指紋，對(duì)比指紋等操作，用起來十分方便。

2.2.2 GPS定位

ATK-S1216F8-BD GPS模塊，具有167個(gè)通道，測量輸出頻率最高可達(dá)20Hz。它的體積特別小，適應(yīng)環(huán)境能力特別強(qiáng)，性能優(yōu)異，模塊兼容了3.3V和5V電平，方便連接各種單片機(jī)系統(tǒng)。

2.2.3 語音合成模塊

SYN6288通過異步串口 （UART） 通訊方式， 接收待合成的文本數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)文本到語音 （TTS） 的轉(zhuǎn)換[2]，STM32單片機(jī)通過監(jiān)測該模塊的BUSY端口，判斷模塊播放是否正確，這種完善的機(jī)制用來提示智能鎖開啟和關(guān)閉的狀態(tài)。

2.3數(shù)據(jù)傳輸

NB-IoT模塊的型號(hào)為WH-NB75，使用STM32單片機(jī)采集位置信息，通過基于UDP協(xié)議的CoAP（Constrained Application Protocol）協(xié)議，將數(shù)據(jù)封裝成ModbusRTU格式的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)流形式通過NB-IoT發(fā)送到云服務(wù)器，服務(wù)器解析并顯示。

采用此種芯片具有很多有特點(diǎn)，比如其覆蓋區(qū)域廣，具備支撐連接的能力，低功耗和低的模塊成本?？梢耘c其他模塊進(jìn)行比較，例如GPRS技術(shù)終端功耗特別高，覆蓋能力也有所不足，但是NB-IoT模塊中，PSM和eDRX技術(shù)的推出讓其功耗極大的降低;與LoRa相比較來說，射頻和天線基本被復(fù)用，不需要重新在聯(lián)網(wǎng)。

三、結(jié)論

通過以上的介紹可以得出，采用NB-IoT技術(shù)的指紋解鎖智能鎖裝置，很好地解決了數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍廣，所用成本低以及解鎖方便等問題， 具有很強(qiáng)的實(shí)用性、可靠性和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)為智能車鎖的安全加了一層防護(hù)，我們相信這種技術(shù)將會(huì)得到很大的發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]劉博，郭君巖，劉偉，邵麗艷，劉強(qiáng).基于STM32F103RCT6的數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2018（02）：146-147.

[2]楊杰鵬，鄭鏵堅(jiān)，馮杰年，陳俊杰.基于STM32的駕校車輛位置檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息通信，2018（10）：54-56.