本文主要提出一種基于NodeMCU的智能門鎖設(shè)計(jì)方案。通過NodeMCU的開發(fā)，來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制鎖開關(guān)的功能，使智能化的家居進(jìn)入人們生活的方方面面。該方案的設(shè)計(jì)采用NodeMCU為中控單片機(jī)，從而達(dá)到維持整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和有效的數(shù)據(jù)收發(fā)處理效果。

1、引言
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了信息化的社會(huì)。智能家居，物物互聯(lián)的思想也已經(jīng)從概念開始逐步成為現(xiàn)實(shí)，并漸漸融入了我們的生活。本文主要利用現(xiàn)代通信技術(shù)的方便、快捷等特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)一種智能手機(jī)實(shí)時(shí)控制鎖開關(guān)的設(shè)計(jì)。
通過手機(jī)控制門鎖的開關(guān)，解放了人們用鑰匙開關(guān)門的傳統(tǒng)方式。基于實(shí)時(shí)控制，監(jiān)測的特點(diǎn)，在一定程度上本設(shè)計(jì)也保證了用戶的安全性。該設(shè)計(jì)是以方便人們?nèi)粘Ｉ顬橹饕康模脑O(shè)計(jì)結(jié)合了單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)、電路開發(fā)、服務(wù)器設(shè)計(jì)等技術(shù)。

2、系統(tǒng)組成
該設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)核心是服務(wù)器的設(shè)計(jì)開發(fā)和NodeMCU的開發(fā)。通過NodeMCU的WiFi模塊接入網(wǎng)絡(luò)并和服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，再通過智能手機(jī)訪問服務(wù)器從而來實(shí)現(xiàn)手機(jī)控制NodeMCU的目的。
2.1 NodeMCU
NodeMCU是一塊開源的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板，它內(nèi)置了一塊基于esp8266-12的WiFi模塊。它的開發(fā)通常使用方便快捷的腳本Lua語言和arduinoIDE。在結(jié)構(gòu)上它具有一個(gè)集成完善的USB串口，通過USB口的接入省去了使用FTDI的USB轉(zhuǎn)串口來開發(fā)編程的不便。另外它具有一個(gè)3.3V的電壓調(diào)節(jié)器，因此它可以被3.3v以上電源驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。從外觀上看它一共有30個(gè)可以配合面包板使用的引腳，其中有13個(gè)GPIO引腳，除了GPIO16只能進(jìn)行讀寫以外，其它每個(gè)引腳都可以進(jìn)行中斷PWM、I2C等功能。因?yàn)榫哂休^多的引腳以及功能，它受到了大部分開發(fā)愛好者的喜愛。

2.2 服務(wù)器
本設(shè)計(jì)方案的服務(wù)器選用了機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺(tái)。機(jī)智云AIoT自助開發(fā)平臺(tái)，采用微服務(wù)架構(gòu)，將大量IoT技術(shù)原理、行業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)模型規(guī)則化、軟件化、模塊化，通過傻瓜式開發(fā)工具、MCU自動(dòng)生成代碼、APP開源框架、IoTSDK、開放API，最大限度降低IoT設(shè)備開發(fā)的技術(shù)門檻和開發(fā)成本，提高開發(fā)、測試、部署效率，服務(wù)超過320000+開發(fā)者， 擁有10000+量產(chǎn)方案。
機(jī)智云是一個(gè)方便技術(shù)開發(fā)人員，快速開發(fā)智能硬件的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)社區(qū)。它為開發(fā)者提供了設(shè)備遠(yuǎn)程控制管理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析等等服務(wù)。在接入該平臺(tái)時(shí)，它提供了許多接入云端的方案，同時(shí)它可以自動(dòng)生成許多相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)的配置代碼。對于大多數(shù)喜歡硬件設(shè)計(jì)愛好者，通過機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)可以有效縮短智能設(shè)備的開發(fā)周期，因此比較符合本設(shè)計(jì)方案的需求。

2.3 鎖的選擇

在鎖的選擇上，本設(shè)計(jì)方案選取基于螺線管的智能鎖。它工作于12V的直流電壓下，其中紅線連接12V電源;通常應(yīng)用作于柜門鎖、文件柜鎖、門鎖、抽屜鎖等等，具有安全、小巧、穩(wěn)定、安裝方便、反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。螺線管電磁鎖基本上是由其內(nèi)部的一個(gè)帶有電樞的大銅線圈所驅(qū)動(dòng)。在一般情況下鎖舌是處于彈出狀態(tài)下的。當(dāng)通電后，在電磁的作用下鎖舌會(huì)收入鎖體。如圖1所示。

圖1電磁鎖外觀圖3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1原理框圖

圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖
如圖2所示，NodeMCU為電路的中控單元，它通過自身的引腳GPIO4輸出的高低電平來控制鎖的開關(guān)。通過集成在板身上的WiFi模塊連接WiFi信號(hào)接入機(jī)智云。通過機(jī)智云手機(jī)APP從而協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)來控制鎖的開關(guān)。
3.2控制電路圖

圖3部分電路

如圖3所示，12V的直流電壓接入鎖的紅線，從藍(lán)線出來分成兩路其中一路串接一個(gè)阻值為2KΩ的電阻，另一路接一個(gè)二極管最終兩路在三極管的集電極匯合。GPIO4引腳通過串聯(lián)一個(gè)2KΩ的電阻接入三極管的基極。射極直接接地。如果GPIO4輸出一個(gè)低電平信號(hào)三極管會(huì)處于截止?fàn)顟B(tài)，Q1點(diǎn)處于高電頻。如果GPIO4輸出一個(gè)高電頻，三極管即可導(dǎo)通，鎖舌就會(huì)在電流的作用下收回鎖體。

本文提出了一種手機(jī)實(shí)時(shí)控制門鎖開關(guān)的簡單設(shè)計(jì)方案。通過該方案的實(shí)現(xiàn)我們可以在任何地方，人和時(shí)間來控制門的開關(guān)，并且可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控門鎖是否被打開。