6。2 问题及展望 34

6。2。1 困难及解决 34

6。2。2 系统应用与展望 34

结语 35

致谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1。1 课题研究背景

智能化生活的浪潮席卷而来，人们在生活中更加追求便捷和智能化。技术的发展 让人与物可以实现实时的交互，我们正在构造一个智能化、随时可被触发的世界。人 们对生活环境的安全性关注越来越高，传统的门禁已经不能满足其需求。

传统的门禁，通常是机械门锁的形式。这种形式常常需要人们携带多把钥匙，给 日常生活带来诸多不便。不仅如此，机械门锁还存在金属磨损、钥匙丢失等问题。由 于机械门锁使用历史较长，盗窃破解技术也较为成熟，这也使得其安全性大大降低。 因此，市场急需一种价格低廉、安全性高、具有较好交互性的智能门锁。

1。2 课题研究现状

近年来，智能门禁发展迅速，出现了一批以指纹识别、视网膜识别、密码锁为代 表的智能型门锁。这些技术架构已较为成熟，但是存在的弊端就是价格一般较为昂贵， 并且缺少与人的交互性。蓝牙 4。0 技术是一种低功耗、高速度无线通信技术，而且其 价格低廉，工作在 2。4GHz 频段，这一频段不需要交费就可以使用。基于蓝牙 4。0 技 术的智能门禁系统正好弥补了国内市场低价位智能型门锁的空白。

2013 年 5 月，Google 宣布 Android4。3 系统开始支持 BLE（低功耗蓝牙技术）， 蓝牙 4。0 技术开始成为物联网技术中不可缺少的一部分。Google 的举措大大促进了 蓝牙 4。0 技术在智能化家居的应用，给开发者打开了新的研究方向[2]。支持 BLE 的设 备可以通过 APP 互联，使得人和物的交互更加方便，交互界面更加友好。

1。3 课题研究内容

本文基于蓝牙 4。0 技术设计并实现智能门禁系统，系统主要由门锁控制系统和移 动设备蓝牙客户端软件两部分构成。控制端主要由核心处理器子模块、电源子模块、 驱动子模块和其他一些外设子模块构成。门锁控制端基于 nRF51822 使用 C 语言开发， 并根据系统需求自行设计焊接电路板。

控制端的蓝牙以从机方式开始广播，等待移动设备客户端以主机开始扫描、配对 地址以及验证密码等。当收到合法的开锁或闭锁命令后，单片机控制继电器使电机转动，带动门闩完成开锁操作。智能移动设备蓝牙客户端软件主要完成蓝牙搜寻、蓝牙 地址配对、密码验证、数据加密、解密、开锁等操作，是实现人机交互的主要手段。

本课题最终要实现一个智能门禁系统，系统使用的通信技术基于蓝牙 4。0 协议， 主控芯片基于 ARM Cortex M0 内核，移动设备客户端软件基于 Android 平台。完成系 统需自行设计和搭建系统硬件运行平台，使用 C 语言和 Java 语言进行软件开发。 1。4 本文章节概述

本文第一章为绪论，主要介绍研究选题背景，当今国内外研究现状和本次研究主 要的研究内容、实现的功能、需要使用的开发技术等。第二章介绍系统开发所使用的 关键技术，就第一章提到的技术进行详细介绍。对系统所使用的通信技术、开发平台、 开发软件等进行介绍，同时对系统进行需求分析，说明技术选型的依据。第三章对系 统进行整体的分析与设计，给出系统的结构框图。同时，对系统进行功能分析，详细 地说明了系统门锁控制端各个子模块的功能和移动设备客户端软件的各个子功能。第 四章对系统的硬件进行分析，详细地讲解了系统各个硬件子模块的原理、设计思路， 并给出了模块设计原理图和重要元器件 PCB 封装。第五章对系统的软件架构进行讲 解，分别介绍了门锁控制端的硬件外设初始化和使用、蓝牙协议栈的实现、私有功能 的添加，客户端软件子功能的实现。最后一章对系统进行集成测试并给出测试结果， 分析系统不足之处和改进方案。