單片機(jī)智能鎖系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)案例概述智能鎖系統(tǒng)簡化來看主要由信息采集、信息核驗(yàn)、通過信息執(zhí)行相應(yīng)操作的系統(tǒng)，在整個工作流程來分層次，就可以分為信息采集層、信息處理層、信息傳輸層、執(zhí)行層四部分組成。（1）信息采集層信息采集層主要是采集用戶信息，是整個系統(tǒng)中非常重要的部分。需要采集的信息包括用戶卡片信息、用戶設(shè)置的密碼、用戶指紋信息、WIFI信息等。該層次的具體模塊包括硬件上的讀卡器（RC522）、鍵盤（4x4）、指紋識別(AS608)、WIFI模塊。（2）信息處理層信息處理層主要是把信息采集層采集到的信息對應(yīng)它的功能做相應(yīng)處理，處理方式各自功能的處理方法不一樣，像RC522和指紋模塊處理是使用相關(guān)算法進(jìn)行處理，這一層在整個系統(tǒng)中占很重要的比重。（3）信息傳輸層信息傳輸層的最主要實(shí)現(xiàn)了信息采集層和信息處理層以及執(zhí)行層之間數(shù)據(jù)的傳輸。信息傳輸層是通過IIC，SPI等串行通信協(xié)議建立模塊之間通信,負(fù)責(zé)單片機(jī)和各個模塊之間的信號傳輸。（4）執(zhí)行層信息處理層把在信息傳輸層傳輸過來的數(shù)據(jù)做處理，如果數(shù)據(jù)正確，就驅(qū)動執(zhí)行層開始工作。執(zhí)行層由舵機(jī)、顯示屏，蜂鳴器、揚(yáng)聲器組成。當(dāng)數(shù)據(jù)正確就驅(qū)動它們實(shí)現(xiàn)對應(yīng)操作。在設(shè)計(jì)中就按四個層次逐一搭建系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)指紋識別開鎖，按鍵密碼開鎖，RFID刷卡識別開鎖，APP連接WIFI一鍵解鎖。設(shè)計(jì)中芯片采用了STM32F407VET6芯片作為主控芯片，通過芯片搭載豐富的接口來完成本次設(shè)計(jì)搭建，設(shè)計(jì)中使用了OLED顯示屏作為按鍵密碼輸入顯示功能。4x4薄膜按鍵來輸入密碼，選擇相應(yīng)操作。使用RFID-RC522模塊通過SPI通信模式搭建了刷卡模塊，指紋識別功能選擇了AS608光學(xué)指紋模塊來實(shí)現(xiàn)。這些器件的搭建實(shí)現(xiàn)了智能鎖項(xiàng)目的三種開鎖方式，開鎖過程有相應(yīng)的語音提示，主要是開鎖成功是，會提示“開門”，關(guān)門也會提示“關(guān)門”，當(dāng)密碼輸入錯誤，會提示密碼錯誤。提示語音模塊采用了JQ8900-16P語音模塊來實(shí)現(xiàn)。開鎖過程采用了舵機(jī)來模擬，當(dāng)密碼正確時舵機(jī)偏轉(zhuǎn)90度，當(dāng)門鎖上之后在復(fù)位。WIFI通信模塊采用了機(jī)智云平臺+ESP8266模塊來實(shí)現(xiàn)APP控制門鎖。整體框架如圖2-1所示。語音播報(bào)語音播報(bào)舵機(jī)顯示屏舵機(jī)顯示屏指紋識別指紋識別RFID刷卡STM32F407VET6RFID刷卡STM32F407VET6按鍵模塊WIFI按鍵模塊WIFIFLASHEEPROM手FLASHEEPROM手機(jī)APP圖2-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架實(shí)現(xiàn)上面功能有兩種方案：裸板開發(fā)和操作系統(tǒng)開發(fā).裸板開發(fā)：在STM32F407VET6板子上搭建工程，把所有模塊都搭建好之后，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)時把每一個模塊初始化，然后編寫功能函數(shù)，在主函數(shù)中進(jìn)行執(zhí)行，采用中斷的形式來觸發(fā)執(zhí)行每一個模塊工作，這種方案設(shè)計(jì)起來相對較簡單，但存在很多缺陷。在程序運(yùn)行時，采用的是順序執(zhí)行，它是按主函數(shù)中的步驟順序執(zhí)行，當(dāng)我們設(shè)置的順序是先連接網(wǎng)絡(luò)，然后檢測按鍵，然后順序執(zhí)行檢測RFID是否有信息，檢測指紋，檢測APP信號。像這樣順序執(zhí)行。中途采用中斷來觸發(fā)。順序執(zhí)行就會存在有部分功能在工作時被忽略，當(dāng)正在檢測APP傳進(jìn)來的數(shù)據(jù)是，指紋觸發(fā)了，它需要等APP數(shù)據(jù)處理完才能去處理指紋，這種就達(dá)不到實(shí)時操作的效果，還可能會將指紋信息忽略，造成信息丟失，系統(tǒng)卡頓。所以在本次設(shè)計(jì)中采用了FreeRTOS實(shí)時操作系統(tǒng)來優(yōu)化整個工程，將每一個模塊的功能封裝為一個任務(wù)，給它們分別設(shè)置一個優(yōu)先級，采用調(diào)度的方式來實(shí)現(xiàn)功能切換。當(dāng)有任務(wù)觸發(fā)時就可以先比較它們之間的優(yōu)先級，正在運(yùn)行的任務(wù)優(yōu)先級比其他的高就保持現(xiàn)在的狀態(tài)執(zhí)行，執(zhí)行完再去處理已經(jīng)觸發(fā)的優(yōu)先級低的任務(wù)。如果當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級較低就將當(dāng)前任務(wù)掛起，先執(zhí)行優(yōu)先級高的任務(wù)再回來繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。這樣就達(dá)到了實(shí)時的效果，也避免了任務(wù)觸發(fā)沖突。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要模塊搭建，模塊搭建是用到了IIC、SPI、USART通信協(xié)議，在整個系統(tǒng)中主要是圍繞它們進(jìn)行設(shè)計(jì)，在RFID設(shè)計(jì)過程中采用了SPI同步串行全雙工通信模式，方便數(shù)據(jù)傳輸。在AS608指紋模塊和ESP8266模塊中采用了串口通信，這兩個采用串口通信主要是方便調(diào)試，這兩個模塊都是需要發(fā)指令，驗(yàn)