<h1>1、项目功能介绍</h1> <pre><code> 本设计为一款应用于寝室的低功耗指纹锁，让普通宿舍门带有指纹解锁功能，也可以应用于自家的房门，免去我们在日常生活中忘记带钥匙，进不去寝室的烦恼。安全性还欠缺保障，但是并不会因为外部电路的短接之类的开门。 采用18650电池供电，低功耗设计，安装简单，板载充电接口，设备待机电流22uA，一节锂电池可以使用3-6个月，实测从2021年7月8日正式装上，电池充满电（2000Mah，冲至4.2V），每天开门至少10次以上（寝室6个人），到2021年9月5日止，当前电压为3.86V，使用40%左右电量，实际测试，低功耗达到了要求。 </code></pre> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QwE01erqKN7UKFQA8p9KecwvAQgoIy96zBDWO6CC.jpeg" alt="QQ图片20210712114903.jpg"></p> <h2><strong>使用方法：</strong></h2> <p><strong>一、添加指纹</strong></p> <ol> <li>按最右边按键唤醒设备,点亮显示屏；</li> <li>手指放在指纹传感器上，再按下最左边的按键，添加指纹。一个手指可添加多次（四周与中心共5个，可以增加识别正确率）；</li> <li>按下中间的按键会提示是否删除所有指纹；</li> <li>长时间无操作会进入休眠状态。</li> </ol> <p><strong>二、设置舵机行程</strong></p> <ol> <li>先在休眠模式实现开门功能一次。完成后，这时舵机的转子就在关门的状态，还要确定一下确定舵机转动方向，；</li> <li>指纹舵机转动角度一定，但是安装舵机臂时的起始角度可以改变，调整舵机臂起始角度，主要不要让舵机堵转，容易损坏舵机；</li> <li>将设备用双面泡沫胶，找好合适位置粘在门上（放手指在指纹传感器上时使用方便，排线距离足够，舵机有合适的位置安装）；</li> <li>用绳子将舵机臂最远端的小孔与门把手相连，舵机转动就会带动门把手转动。调整好舵机的起始角度，让舵机转动到终止角度时正好可以开门（注意舵机臂的受力问题，否则会很容易就损坏舵机）。</li> </ol> <h1><strong>2、制作难点</strong></h1> <h2><strong>1）、主要设备功耗控制</strong></h2> <pre><code> 低功耗设计不仅仅是体现在主控芯片，也包括了锂电池充电电路，舵机驱动电路，以及OLED显示屏和指纹模块等。 由于不涉及到大功率的外围设备，而且单片机IO直接驱动更方便，所以采用了PMOS管进行设备供电的管理，在不用到这些设备时能够切断它们的电源，这样就可以有效控制功耗。设备是通过指纹模块的触摸感应进行唤醒，指纹模块的触摸电路工作电流为5uA。 </code></pre> <h2><strong>2）、电压采集功耗处理</strong></h2> <pre><code> 一般电压采集需要用到两个电阻进行分压，然后再计算实际电压，但是电阻是会产生功率消耗的，假设电源电压3.7V，采用两个10K的电阻分压，根据欧姆定律，电流就有惊人的1.85mA，一节2000Mah的锂电池，从4.2V放电到3.7V，按照80%电量计算只能待机1600/24/1.85=36天，还不包括开门时舵机损耗的电量，所以就需要换一种采集电压的方法。 </code></pre> <h3>最初方案：</h3> <pre><code> 因为STC15W408AS单片机可以通过测量内部的BandGap基准电压值（1.27V）左右，大致计算出输入的电源电压，从而得出电池电压，节省了一个IO口，还进一步节省了功耗。 用户实现自己的低压检测功能的实现方法：首先用户需要在VCC很精准的情况下(比如5.0V)，测量出内部BandGap参考电压的ADC转换值(比如为BGV5)，并将这个值保存到EEPROM中，然后在低压检测的代码中，在实际VCC变化后，测量出的内部BandGap参考电压的ADC转换值(比如为BGVx)，最后通过计算公式: 实际VCC = 5.0V * BGV5 / BGVx，即可计算出实际的VCC电压值。 </code></pre> <p>但是这个方案有缺陷，每个STC15单片机的BandGap电压不一样，每个单片机下载进去都需要自己修改代码进行适配，非常麻烦。所以更新了方案2</p> <h3>更新方案：</h3> <pre><code> 使用STC15单片机自带的AD口测量3.3V稳压芯片输出的电压，读取AD值为V33，我们知道。STC15单片机AD口的最大测量电压就是电源电压，且最大AD值为256，则电源电压与V33就有如下关系： VCC/256=3.3/V33 推导出：VCC=256*3.3/V33，从而就可以较准确得到电池电压。误差与LDO输出的3.3V稳压值有关。 </code></pre> <h2>3）代码压缩</h2> <pre><code> 代码包括OLED显示、AS608指纹通讯驱动、按键扫描、电压测量、蜂鸣器、eeprom掉电保存、舵机驱动，软件延时等；     STC15W408AS的程序存储空间只有8K；     最初整个代码写下来已经超过8K了；后面各种压缩代码，终于达到现在的6、7K；     最主要的就是不要进行浮点运算，超级占用内存。比如之前计算电池电压，正常步骤：VCC=256*3.3/V33，这样就会有浮点计算的代码；     而且我们根本用不到精确到小数后6位的电压值，只需要后2位就行。所以我们可以先把要计算的数放大100倍，最后计算结果取整就行比如：VCC=256*330/V33。 </code></pre> <p><br> <br></p> <h1>3、项目属性</h1> <p>首次公开，19年制作了一款指纹锁（不带低功耗设计，体积大），上过微薄的热搜，未获奖，没参加过学校答辩</p> <h1>4、开源协议</h1> <p>源代码，原理图，PCB等均开源。 GPL 3.0协议</p> <h1>5、硬件部分</h1> <ul> <li>指纹模块和OLED模块的供电电压为3.3V，设备的工作需要指纹的触摸来唤醒，因而指纹的触摸感应需要一直供电，所以需要一个较低的静态电流线性稳压源，以降低功耗；</li> <li>整体待机功耗实测22uA左右，主要是指纹触摸感应和线性LDO的静态电流，STC15单片机的掉电模式可以将电流控制在0.1uA以下；</li> <li>锂电池充电用的TP4057；</li> <li>舵机，OLED，指纹主供电等都是通过mos管控制，实现超低功耗待机；</li> <li>蜂鸣器主要是用来实现低压报警，开门提示等功能。</li> </ul> <h1><strong>6、软件部分</strong></h1> <ol> <li>代码里面的波特率115200，不同的指纹模块的波特率不同，可以参考STC-ISP软件的程序例程自行修改；</li> <li>指纹模块的通用协议是通用的晟元AS608协议，keil5编写的C语言代码；</li> <li>用STC-ISP下载程序时，冷启动不仅要断开电源，还要断开TXD,RXD引脚，因为单片机处在低功耗模式，仅仅是TXD,RXD中的漏电流就可以让单片机不断电，达不到冷启动的要求，可能造成下载代码失败。</li> <li>推荐使用官方软件：stc-isp-v6.88F 具体设置设置界面如下： <img src="//image.lceda.cn/pullimage/9EELUor9L9eO2zFSKEzi13QvjZpGvVCVdA3XuGGf.png" alt="图片.png"></li> <li>本设计工程结构分成很多个源文件，不同的功能分开写，并且每个函数前面都有注释，标明函数的功能。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/M1MKZSFQC8HaSyt3sAnqZJQaRlm3nLivWRypEmBw.png" alt="图片.png"></li> </ol> <h1>7、BOM清单</h1> <p>详细的见工程； 大部分元器件都可以在立创商城可以买到； 指纹模块AS608协议通用，当前支持FPC0.5和sh1.0,都是卧贴。</p> <h1>8、大赛LOGO验证</h1> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/8C3Ughp4YtHd98YBFrafdgKUb2oN7dI2oAYsIgl4.jpeg" alt="23FB746CBC8E0E3693925E9D1032865B.jpg"></p> <h3>演示视频</h3> <p>使用演示视频:<a href="https://b23.tv/FoQWJQ" target="_blank">https://b23.tv/FoQWJQ</a> 详细介绍视频：<a href="https://b23.tv/dYXHFc" target="_blank">https://b23.tv/dYXHFc</a></p>