基于ZigBee的智能锁的硬件设计

吴会青 李华东 朱梅梅

摘要：本文设计了一种基于无线网络的智能锁，它可以实现通过无线网络将锁的状态实时显示在手机上，本文采用的是CC2530芯片，详细介绍了智能锁硬件系统的设计，包括电源电路和各部分功能电路等。

关键词：智能锁；CC2530；硬件

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0265-02

1 引言

随着社会的发展，人们的生活条件日益提高，人们对生活的追求已经不仅仅是温饱问题，再加上现在盗窃等犯罪案件频发，家居安全问题引起了人们的重视。传统的机械锁构造太简单，早已不能满足人们对于家居安全的需求。目前市面上流行的电子锁有磁卡感应锁、密码锁、指纹锁等，磁卡感应锁开门主要是通过磁卡来接通电源，从而完成锁舌的伸缩，最终实现开关门的效果；密码锁开启时用的是一系列的数字或符号，密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合；指纹锁是一种以人体手指部位的指纹为识别载体和手段的智能锁具。这些电子锁相比于传统的机械锁来说，安全性提高了很多，但是依然不能满足家居的安全性。本文提出了一种可以基于无线网络的智能锁设计系统，只要有网络，它就可以实现将家居锁的实时状态上报到自己的手机上，人们可以实时的掌握自家锁的状态，保证了家居的绝对安全。

2 系统整体设计

如图1所示，为本文基于ZigBee的智能锁的硬件系统的整体设计框图[1]，该系统通过USB供电，主要有CC2530、霍尔传感器、按键、电机控制和程序调试下载电路组成。

3 各功能电路设计

3.1 CC2530電路

如图2所示，为本设计的CC2530电路。本设计采用的是CC2530芯片[2]，该芯片是一款低功耗的2.4GHz IEEE 802.15.4和ZigBee应用的片上系统解决方案。它具有2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器，采用QFN40封装，具有低功耗模式，采用8051微控制器内核，具有足够的外设接口。该电路采用的RF天线为ANT-2.4G，晶振采用的是32MHz和32.768kHz。

3.2 电源电路

如图3所示，为本设计的电源电路。电源电路采用USB接口供电，通过DC/DC转换芯片将USB接口的5V电源转换成3V电源。

为了检测CC2530芯片电源是否正常，设计了如图4所示的电源指示灯电路，当电源正常输入时，指示灯亮，当电源输入错误时，指示灯不亮。因此当电源出现错误时，也可以更直观更快捷的查出错误。

3.3 调试下载接口电路

如图5所示，为本设计的调试下载电路，该电路用于程序的下载及调试[3]，同时本设计将系统重启信号也引到该接口电路上，智能通过程序设定进行系统的重启。

3.4 霍尔传感器电路

为了检测电机在转动的过程中是否已经达到了开锁的效果，设计了如图6霍尔传感器电路，用于检测锁转动的角度。本设计采用4个HEX-13霍尔传感器，分别放在锁芯板的十字脚上，每经过一个霍尔传感器，表示锁转动了90°。

3.5电机控制电路

如图7所示，为电机控制电路。本设计通过CC2530芯片控制三极管的导通与截止输出高低电平来控制电机的转动与停止。

3.6 按键电路

为了防止软件出现故障的时候，锁无法打开，所以设计了如图8所示的按键电路，当按键按下的时候，发生开门动作。按键采用的是4管脚2位的KAN0541按键。

4 系统测试

本设计测试方法是在手机上安装相应软件：

① 检测是否能通过手机控制锁的开启与闭合；

② 检测锁的开启与闭合状态是否能实时显示在手机上；

③ 检测霍尔传感器是否正常；

④ 检测按键是否正常。

5 结束语

本文详细地介绍了基于ZigBee的智能锁的硬件设计电路，实现了用手机实时监控锁的状态，保证了家居的安全。后期我们也可以将其他家居产品智能化，实现家居系统的整体控制。

参考文献：

[1] 李鸿.ZigBee和GPRS双网智能门锁控制系统[J].自动化技术与应用，2017，36（3）.

[2] 李新.基于CC2530的ZigBee的网络节点设计[J].PLC & FA，2011（3）：97-99.

[3] 成锐，李静，雷鸣，等.基于ZigBee的无线传感器网络设计方案[J].电子元器件的应用，2007，19（12）：54-58.