如何制作一個(gè)Arduino門鎖

步驟1：組件

以下是我們用于設(shè)置的組件，您可以混合/匹配各種型號(hào)。

以下組件可以可以從各種賣家那里購買，例如Aliexpress或eBay。

我們用于成功的組件如下：

Arduino MEGA（2560R3）

伺服（MG996R）

SD卡模塊（無型號(hào)）

實(shí)時(shí)時(shí)鐘（ DS3231）

藍(lán)牙（hc-05）

RFID（RC522）

鍵盤4 * 4（膜基質(zhì)）

LCD 16 * 2（1602A）

RFID標(biāo)簽

SD

電阻（2k和220）

LED（綠色，紅色）

開關(guān)

電位計(jì)

安裝模塊的SD卡

Android手機(jī)

更完整的清單附上金額，模型和丹麥供應(yīng)商的鏈接。

第2步：它應(yīng)該如何工作

當(dāng)?shù)谝淮谓油娫磿r(shí)，門鎖通過鎖定開始，然后“空閑”，等待任何用戶輸入。

鍵盤

如果按下鍵盤，它開始按下存儲(chǔ)的密碼檢查按下的鍵。

如果按下錯(cuò)誤的鍵，則會(huì)增加錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)器。

當(dāng)按下4位數(shù)時(shí)，它將檢查錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)器，如果超過‘ 0’液晶顯示屏打印“錯(cuò)誤的P “如果按下了4個(gè)數(shù)字并且錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)器為‘0’，LCD將打印”密碼已接受“并且鎖定解鎖。

如果按”＃“或在任何此過程中‘*’將重置過程和計(jì)數(shù)器值。

藍(lán)牙

如果收到藍(lán)牙數(shù)據(jù)，它會(huì)讀取接收的數(shù)據(jù) - 如果此數(shù)據(jù)鎖定為“1”鎖定，它還會(huì)將“解鎖”發(fā)送回藍(lán)牙設(shè)備（Android手機(jī)）

RFID

RFID模塊會(huì)掃描是否有任何附近的可讀標(biāo)簽，如果沒有它只是跳過。如果附近有可讀標(biāo)簽 - 它會(huì)讀取標(biāo)簽值并將其與我們預(yù)定義的標(biāo)簽進(jìn)行匹配，如果不匹配，則只需在LCD上打印“未授權(quán)”。如果標(biāo)簽匹配，則打印“歡迎”并解鎖門。它還會(huì)將日期和時(shí)間（包括標(biāo)簽持有者的名稱）保存到SD卡上的文本文件中。

解鎖后當(dāng)鎖定解鎖時(shí)，它會(huì)設(shè)置一個(gè)步驟，這用于檢查門何時(shí)打開/關(guān)閉，以便鎖再次接合。它基本上使用3個(gè)步驟來跟蹤它的位置，操作是通過當(dāng)前的簡單開關(guān)完成的。

成功解鎖也會(huì)點(diǎn)亮綠色指示燈，就像紅色指示燈在當(dāng)前鎖定時(shí)會(huì)點(diǎn)亮一樣。

我們?cè)谏厦娓缴狭艘粋€(gè)流程圖，簡化了這一點(diǎn)。

步驟3：接線和電氣元件設(shè)置

我們利用Fritzing軟件繪制了我們的布線圖。

為了使Fritzing原理圖更容易，我們還制作了一個(gè)IO/Arduino超級(jí)引腳列表 - 這些都列在我們的文件中。

在上面的電氣圖中，你將找到組件之間的所有必要連接，包括布線概述。

由于我們使用了相當(dāng)多的電線和Arduino底部的雙排線，因此很難看到線點(diǎn)有了這樣的質(zhì)量，我們建議下載圖片并放大。

正如你所看到的那樣，我們只為面包板連接了一些東西，主要是電源（5 V）和GND，但這并不是反映我們使用面包板的真實(shí)世界測(cè)試設(shè)置持有除SD卡和鍵盤之外的大多數(shù)模塊，這也將在后面的步驟中顯示。

另請(qǐng)注意，我們正在使用電位計(jì)來控制LCD的亮度。

從左到右列出“較大”的物體/模塊：伺服，DS3231，HC-05，面包板+ Arduino，RC522，SD卡，LCD，鍵盤。

在上圖中，+導(dǎo)線為紅色為5 V，棕色為3.3 V， - （GND）導(dǎo)線為藍(lán)色。

第4步：編程Arduino

所以編程Arduino本身 - 這就是樂趣開始的地方 - 我們?cè)诖a的不同部分附上了5張圖片。這是我們的測(cè)試設(shè)置中的代碼，我們?cè)诖a中對(duì)串行打印進(jìn)行了大量的故障排除，它們對(duì)于查看我們遇到的問題/我們做錯(cuò)了什么非常有幫助。

代碼已被壓縮更好地適應(yīng)圖片。

上面的第一張圖片是我們正在初始化和全局變量：

以下行：

1初始化軟件序列，包括設(shè)置引腳所以我們不必使用HW串口。

4初始化實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

7-9定義引腳，包括RFID模塊的從選擇引腳，并創(chuàng)建實(shí)例。

12 -13定義SD卡模塊的從機(jī)選擇引腳，同時(shí)設(shè)置文件變量

16-28定義（映射）鍵盤布局，行和列，同時(shí)設(shè)置使用的引腳。

31定義用于LCD的引腳。

33-37聲明變量。

40定義伺服電機(jī)。

43我們的字符串變量包含默認(rèn)密碼。

44-45變量適用于LCD位置和鍵盤前置SSE的。

上面的第二張圖片是對(duì)鍵盤進(jìn)行編程：

3-4是用于跟蹤鍵盤上按下的內(nèi)容的變量以及“鍵”密碼。

6-12正在打印鍵按下LCD后，延遲使代碼等待幾秒鐘，然后按下按鍵消失在液晶顯示屏上。

如果按下‘*’或‘?！?，應(yīng)該會(huì)發(fā)生什么情況 - 在我們的例子中如果按下的鍵與我們預(yù)定義的密碼匹配，會(huì)發(fā)生什么情況。

如果按下的鍵與我們預(yù)定義的密碼不符，則為25-29。如果發(fā)生的話，會(huì)發(fā)生什么情況。我們達(dá)到了密碼的最大長度（4位數(shù)），我們按鍵錯(cuò)誤.46-60，最后如果我們達(dá)到了最大長度且輸入沒有錯(cuò)誤

第三上面的圖片是藍(lán)牙編程：這里我們檢查串口上是否有來自藍(lán)牙的數(shù)據(jù)。由于我們只是從藍(lán)牙處理一個(gè)簡單的‘1’代碼這里從序列中讀取并將其放入我們的變量中e。

4-8如果藍(lán)牙連接有‘1’會(huì)發(fā)生什么，這里我們還會(huì)將“Unlocked”發(fā)回藍(lán)牙串口。

第四張圖片以上是編程RFID：4-5我們正在檢查附近是否有卡。

8-9從卡上讀取值。

12-18將RFID值添加到我們的字符串變量。

20-21基本上使我們的變量大寫的內(nèi)容。

22我們正在檢查變量是否符合我們的預(yù)定義。

24-25選擇我們的奴隸，我們需要SD卡模塊。

27我們打開SD卡上的文件，以便接收打印數(shù)據(jù)。

如果我們的可變數(shù)據(jù)與我們預(yù)定義的任何一個(gè)匹配，我們?cè)贚CD上打印名稱，并將日期和時(shí)間以及名稱打印到SD卡上的日志。

70-72調(diào)用功能“setlocked”并將其設(shè)置為false - 解鎖鎖定。

如果標(biāo)簽值沒有，則為74-78不符合我們的預(yù)定義。

上面的第五張圖片是我們實(shí)際控制伺服的功能：如果是setL，則為3調(diào)用ocked（true）。

5-10安裝舵機(jī)并給它一個(gè)位置，基本上鎖門。

如果設(shè)置了setLocked（假），則為12連接伺服并給它一個(gè)位置去解鎖門。

步驟5：編程Android手機(jī)

我們已經(jīng)使用簡單易用的基于Web的MIT App Inventor 2來編寫Android手機(jī)。

之前沒有使用App Inventor，我們發(fā)現(xiàn)它非常簡單直接使用 - 因?yàn)樗拖衿磮D一樣。然而，我們確實(shí)遵循了各種基本功能指南。

第一張照片是我們簡單的應(yīng)用程序最終看起來的方式 - 正如您在右側(cè)看到的那樣，有兩個(gè)按鈕，其中一個(gè)是列表。單擊頂部的藍(lán)牙橫幅顯示手機(jī)的藍(lán)牙列表，點(diǎn)擊HC-05將手機(jī)連接到Arduino藍(lán)牙模塊。

然后是解鎖按鈕 - 它按照說法執(zhí)行操作，解鎖門，我們無法鎖門，因?yàn)槿绻愦蜷_它，它會(huì)在關(guān)閉時(shí)自動(dòng)鎖定。

第一行文字只顯示你是否連接 - 在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)連接，它是紅色或藍(lán)色。

第二個(gè)顯示鎖定的當(dāng)前狀態(tài)。

第二張圖片是我們的塊設(shè)計(jì)（拼圖） - 應(yīng)用實(shí)際上做了什么。

從左上角開始，我們基本上告訴它在點(diǎn)擊藍(lán)牙橫幅時(shí)要做什么。

第二部分是我們想要在彈出窗口中連接到所選設(shè)備。

T第三部分是我們?cè)邳c(diǎn)擊解鎖按鈕時(shí)想要做的 - 我們只是發(fā)送49，因?yàn)檫@是用ASCII發(fā)送的，數(shù)字‘49’等于‘1’ - 所以我們實(shí)際上發(fā)送一個(gè)‘1’到Arduino。

繼續(xù)到圖片的右側(cè)，我們使用時(shí)鐘計(jì)時(shí)器來更新（有點(diǎn)實(shí)時(shí)）連接文本，所以如果連接被刪除，那么文本就會(huì)顯示。/》我們也使用這個(gè)時(shí)鐘發(fā)送我們的鎖定/解鎖狀態(tài)，這在啟動(dòng)應(yīng)用程序時(shí)拋出“無連接的藍(lán)牙設(shè)備”的缺點(diǎn)，但我們更喜歡這個(gè)狀態(tài)。

步驟6：3D打印

如前所述，我們使用了一些3D打印部件用于將伺服系統(tǒng)安裝到鎖舌上。

我們使用的打印機(jī)是Ultimaker 2+，使用0.4 mm黑色PLA。我們使用的軟件是Fusion 360編輯設(shè)計(jì)和Cura來制作它適合Ultimaker。它很簡單，由兩個(gè)組成事情，一個(gè)是死鎖附件，第二個(gè)是伺服的安裝座 - 包括一個(gè)用于LED的孔，如果需要，還有一個(gè)用于手動(dòng)操作按鈕的方孔。

deadbolt附件需要三個(gè)多小時(shí)才能打印，伺服支架/外殼需要超過21個(gè)小時(shí)才能打印出來。

Hacker Shack對(duì)死鎖的3D設(shè)計(jì)及其鏈接的致謝：https：//bit.ly/2YQ4c97

第7步：測(cè)試設(shè)置

因?yàn)槲覀兌际蔷幊藺rduino的新手 - 只是因?yàn)樵趯⑺袞|西焊接在一起并可能放在一起之前先測(cè)試一下是個(gè)好主意在一個(gè)漂亮的盒子里，我們利用大型面包板將大多數(shù)東西連在一起。然而，這確實(shí)使得所有接線看起來都很麻煩。

確保一切都按照我們想要的方式工作后，剩下的就是將伺服裝置安裝到3D打印機(jī)適配器并連接使用螺絲將伺服系統(tǒng)安裝到外殼上。

你可能需要使用墊片才能使它適合你的鎖舌。

由于這是我們學(xué)期的一個(gè)項(xiàng)目，我們實(shí)際上并沒有把東西焊在一起，因?yàn)槲覀兾蚁Ｍ院罂梢詫⑽覀兊牧慵糜诓煌捻?xiàng)目 - 但是它可以使它更好看，能夠移除大量的布線。

步驟8：測(cè)試設(shè)置 - Youtube

第9步：完整代碼

//Libraries used

#include //LCD MODULE

#include //Keypad MODULE

#include《 MFRC522.h》 //RFID MODULE

#include //RFID AND SD CARD MODULES

#include //SD CARD MODULE

#include //RTC MODULE

#include //Servo MODULE

#include //Software Serial

SoftwareSerial mySerial（10， 11）; //SoftSerial initialize. pin number RX， TX

//Realtime clock hardware interface initialize

DS3231 rtc（SDA， SCL）;

//RFID pins same instance

#define SSRFID_PIN 53 //SS PIN for RFID //SS PIN （Slave Select）

#define RSTRFID_PIN 47 //RST PIN

MFRC522 mfrc522（SSRFID_PIN， RSTRFID_PIN）; //instance

//SD Card

#define SSSD_PIN 54 //SS PIN （Slave Select）

File myFile; //File being used

//KEYPAD Grid

const byte ROWS = 4; //keypad Rows

const byte COLS = 4; //keypad Columns

//layout af keypad

char hexaKeys［ROWS］［COLS］ = {

{‘1’， ‘2’， ‘3’， ‘A’}，

{‘4’， ‘5’， ‘6’， ‘B’}，

{‘7’， ‘8’， ‘9’， ‘C’}，

{‘*’， ‘0’， ‘#’， ‘D’}

};

byte rowPins［ROWS］ = {31， 33， 35， 37}; //pinout Rows

byte colPins［COLS］ = {39， 41， 43， 45}; //pinout Columns

Keypad keyPad = Keypad（ makeKeymap（hexaKeys）， rowPins， colPins， ROWS， COLS）;

//LCD RELATED

LiquidCrystal lcd（22， 23， 24， 25， 26， 27）; //LCD pins

int redPin = 2; //Red LED Pin （No Access）

int greenPin = 3; //Green LED Pin （Access Granted）

int doorPin = 5; //Door Magnet （HIGH if door is closed）

int steps = 0; //Step counter for door + locking control

int state = 0; //Bluetooth state

//Servo （needed in setlocked function）

Servo servo_Motor;

String password = “1234”; //Keypad Default Password

int position = 0; // Variable for Cursor（LCD） and Password position（0-3 = 4）

int wrong = 0; // Variabel for wrong password

//RFID

//1A 83 57 D3 = Blue RFID Tag

//52 0B C6 1F = White Creditcard Tag

void setup（） {

Serial.begin（9600）; //Start the Serial Function（to communicate over USB）

rtc.begin（）; //Start the Real Time Clock

mySerial.begin（9600）; //Bluetooth Serial

pinMode（doorPin， INPUT_PULLUP）;

//SD CARD

pinMode（46， OUTPUT）; //Changes pin 46 to output mode （SS pin）

digitalWrite（46， HIGH）; //Has to be high from startup since we‘re using RFID

//RFID

pinMode（53， OUTPUT）; //Changes pin 53 to output mode （SS pin）

digitalWrite（53， LOW）; //Has to be low from startup so RFID is used.

SPI.begin（）; //Start the SPI （Serial Peripheral Interface） for RFID&SDCard

mfrc522.PCD_Init（）; //Start the RFID

if （！SD.begin（46）） { //Start the SD library and Card （！ for invert）

while （1）;

}

Serial.println（“initialization done.”）; //Troubleshoot Serial

lcd.begin（16， 2）; //LCD Size

lcd.clear（）;

servo_Motor.attach（6）; //Attach Servo to pin 6（PWM）

setLocked（true）; //Locks the first time during setup

}

void loop（） {

lcd.clear（）; //Clears the LCD

lcd.print（“Enter Password：”）; //Prints on the LCD

delay（100）;

//Keypad

char pressed = keyPad.getKey（）; //Variable for pressed on keypad

String key［4］; //Variable

if （pressed） //If keypad pressed

{

lcd.clear（）; //Clear LCD

lcd.print（“Enter Password：”）; //Print LCD

lcd.setCursor（position， 1）; //Sets the cursor to our variable on the “second row”

lcd.print（pressed）; //Prints the pressed key

delay（200）;

if （pressed == ’*‘ || pressed == ’#‘） //If Star or Square is pressed

{

position = 0; //Reset position

setLocked（true）;//Set locked

lcd.clear（）; //Clear LCD

}

else if （pressed == password［position］） //Else if the pressed key matches the password position

{

key［position］ = pressed; //Adds the pressed to the key variable

position++; //adds 1 to position

}

else if （pressed ！= password［position］ ） //Else if pressed key doesnt match password position

{

wrong++; //Add 1 to wrong variable

position ++; //Add 1 to position

}

if （position == 4） //If position = 4 （password is max 4）

{

if （ wrong 》 0） //if the wrong variable is above zero

{

wrong = 0; //Reset wrong variable

position = 0; //Reset position variable

lcd.clear（）; //Clear LCD

lcd.print（“WRONG”）; //print

lcd.setCursor（5， 1）; //sets cursor position LCD

lcd.print（“PASSWORD”）; //print

delay（1000）;

setLocked（true）; //set locked

}

else if （position == 4 && wrong == 0） //If position is 4 and wrong variable is zero

{

position = 0; //reset position variable

wrong = 0; //reset wrong variable

lcd.clear（）;

lcd.print（“PASSWORD”）;

lcd.setCursor（6， 1）;

lcd.print（“ACCEPTED”）;

delay（1000）;

lcd.clear（）;

lcd.print（“Door Open”）;

setLocked（false）; //Unlocking

steps = 1; //sets step to 1

}

}

}

//Bluetooth

else if （mySerial.available（） 》 0） { // Checks whether data is comming from the serial port

state = mySerial.read（）; // Reads the data from the serial port

if （state == ’1‘） {

lcd.clear（）; //Clear LCD

lcd.print（“Bluetooth Open”）; //LCD print

setLocked（false）; //unlocking

steps = 1; //sets steps so door autolock works

mySerial.println（“Unlocked”）; // Send back the String “Unlocked”

}

}

//RFID

else {

//Wait for a card

if （ ！ mfrc522.PICC_IsNewCardPresent（）） {

return;

}

//Read Card value

if （ ！ mfrc522.PICC_ReadCardSerial（）） {

return;

}

String content = “”; //Variable for UID from tag

for （byte i = 0; i 《 mfrc522.uid.size; i++） {

content.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］ 《 0x10 ？ “ 0” ： “ ”））;

content.concat（String（mfrc522.uid.uidByte［i］， HEX））;

}

//Compare RFID Tags and do XX

content.toUpperCase（）;

content = content.substring（1）;

if （（content == “1A 83 57 D3”） || （content == “52 0B C6 1F”）） { //If variable content matches either tag

digitalWrite（53， HIGH）; //SS Pin RFID HIGH to not use

digitalWrite（46， LOW）; //SS pin SD Card LOW to use

myFile = SD.open（“l(fā)og.txt”， FILE_WRITE）; //Opens the file on SDCARD

if （content == “1A 83 57 D3”） { //If variable matches

lcd.clear（）;

lcd.setCursor（3， 0）;

lcd.print（“Velkommen”）; //Print welcome LCD

lcd.setCursor（4， 1）;

lcd.print（“Flemming”）; //print name LCD

//SD START

myFile.print（rtc.getDateStr（））; //Prints the RTC Date to SD card

myFile.print（“ ”）; //Prints a space

myFile.print（rtc.getTimeStr（））; //Prints RTC Time HH/MM/SS

myFile.print（“ ”）; //Prints a space

myFile.println（“Flemming”）; //Prints the name entering

myFile.close（）; //Closes the file opened on the SD Card

digitalWrite（46， HIGH）; //SS pin SD card High

digitalWrite（53， LOW）; //SS pin RFID Low

}

if （content == “52 0B C6 1F”） {

lcd.clear（）;

lcd.setCursor（3， 0）;

lcd.print（“Velkommen”）;

lcd.setCursor（4， 1）;

lcd.print（“Mikkel”）;

myFile.print（rtc.getDateStr（））; //Prints the RTC Date to SD card

myFile.print（“ ”）; //Prints a space

myFile.print（rtc.getTimeStr（））; //Prints RTC Time HH/MM/SS

myFile.print（“ ”）; //Prints a space

myFile.println（“Mikkel”）; //Prints the name entering

myFile.close（）; //Closes the file opened on the SD Card

digitalWrite（46， HIGH）; //SS pin SD card High

digitalWrite（53， LOW）; //SS pin RFID Low

}

setLocked（false）; //Unlocking

steps = 1; //Setting step 1

}

else { //If RFID Tag doesnt match

lcd.clear（）; //Clear LCD

lcd.print（“Not Authorized”）; //Print LCD

delay（2000）;

}

}

//Door Magnet， closed， open， closed （For relocking）

while （steps 》 0） { //If steps is above 0

if （（steps == 1） && （digitalRead（doorPin） == HIGH ）） { //If step = 1 read the doorpin if high （closed） continue

steps = 2; //Set step 2

}

if （（steps == 2） && （digitalRead（doorPin） == LOW）） { //if step = 2 read the doorpin if low （open）

steps = 3; //set step 3

}

if （（steps == 3） && （digitalRead（doorPin） == HIGH）） { //If step = 3 read the doorpin if high （closed） continue

setLocked（true）; //set locked

lcd.clear（）; //Clear LCD

lcd.print（“Enter Password：”）; //LCD print

mySerial.println（“l(fā)ocked”）; // Send back the String “l(fā)ocked”

steps = 0; //set steps = 0

}

}

} //loop end

void setLocked（int locked） //function for the doorlock

{

if （locked） //if locked is true， lock

{

digitalWrite（redPin， HIGH）; //Red on

digitalWrite（greenPin， LOW）; //Green off

servo_Motor.attach（6）; //attach servo to pin 6

servo_Motor.write（150）; //write Servo position

delay（1000）;

servo_Motor.detach（）; //deattach servo

}

else //if locked is false， unlock

{

digitalWrite（redPin， LOW）; //Red off

digitalWrite（greenPin， HIGH）; //Green on

servo_Motor.attach（6）; //Attach Servo to pin 6

servo_Motor.write（0）; //write servo position

delay（1000）;

servo_Motor.detach（）; //Deattach Servo

}

}

第10步：最后的想法

對(duì)于我們自動(dòng)化的第二個(gè)學(xué)期來說，這是一個(gè)有趣的小項(xiàng)目。

好處：

有趣和實(shí)用的項(xiàng)目，我們必須嘗試使用MIT App Inventor 2構(gòu)建一個(gè)簡單的應(yīng)用程序，并使用Ultimaker 3D打印機(jī)，同時(shí)擺弄圍繞面包板上的所有電線，使代碼實(shí)際工作 - 它確實(shí)給出了基于文本的編程如何工作的一些見解。

缺點(diǎn)：

可能不是最安全（沒有）智能鎖 - 也不會(huì)留下最小的足跡 - 即使是Arduino和面包板都非常大。

可能的未來升級(jí)：

更改3D設(shè)計(jì)，既可以減少占地面積，也可以為Arduino騰出空間 - 這可能包括使用齒輪功能伺服器可以和Arduino一起坐在一邊。

如前所述，將電線焊接在一起，電線非常雜亂。

添加某種安全性，使其真正適合于前門。