人工智慧(13) 智慧型鎖

2021-08-26 14:38:40 字數 1923 閱讀 2963

市面上各種款式的智慧型門鎖,在通訊方式上,使用單一的藍芽型產品居多,或者是2g+藍芽的通訊方式。

為了實現更低的功耗更好的連線質量,本方案設計為nb-iot+藍芽ble通訊的方式。

(2g網路在物聯網中穩定性不夠高,高峰期地鐵站摩拜單車難開鎖,就是網路堵塞的原因)

在nb-iot或者藍芽開鎖的模式下,通過aes加密和特定的密碼校驗指令,實現遠端連線的安全問題。

下面介紹一下整體方案的實現方法。(燚智慧型物聯網解決方案)

整個系統由stm8l作為主mcu,外掛程式有nb-iot模組和ble晶元,系統框圖如下圖所示:

系統架構圖

stm8l是st專門為低功耗設計而推出的8位微控制器,該型號配置如下圖,滿足於3個串列埠的需求,選用最小48引腳封裝設計。功耗很低,**也便宜。

stm8l的引數

nb-iot(narrow band internet of things)基於蜂窩的窄帶物聯網,作為新一代的物聯網通訊方式, 其具有以下特點:

1.覆蓋廣且深,比gprs覆蓋增強20db+(相當於距離增加4倍)

2.強連線,50k使用者容量,比2g網路多幾百倍。

3.功耗低,微安級的待機功耗,比2g小乙個數量級。

4.成本低,運營商補貼後,和2g**相當

在智慧型鎖應用中,使用nb-iot可以解決通訊覆蓋問題以及電量使用問題,可以幾年不用更換電池,極大降低了維護成本。

本設計nb-iot模組採用移遠bc95模組,核心通訊晶元是華為海思研發的首款 nb-iot 物聯網晶元,具有高整合度、低成本的特點,bc95 模組是貼片式模組,尺寸僅有 23.4mm x 19.6mm x 2.3mm。

(燚智慧型物聯網解決方案)

該晶元資料傳輸及ibeacon功能都已經設計驗證過,可穩定可靠使用。

智慧型鎖硬體結構直接使用的」p-lock」,包括動作結構、電機、限位開關。經測試,電機可以在2.5v以上驅動,3.6v鋰亞電池完全可正常使用。電機正常轉動時,電流大約40ma,當電機堵轉時,最大電流可達300ma。

電機驅動採用h橋電路,控制三極體的導通情況,從而控制電機的正反轉。驅動原理如下圖所示:

本設計採用一次性的鋰亞電池供電,功耗非常重要。為了把功耗降到最低,僅在需要接收下發通知時,開啟nb-iot長連線。在不同條件下選擇不同的工作方式。工作狀態機如下:

鎖狀態

工作模組

工作電流

執行動作關閉

nb-iot連線狀態

ble廣播

約0.52ma

監聽伺服器下發通知,開啟ble通訊服務。

開啟過程

nb-iot進入睡眠

ble停止廣播

約40ma

電機正轉

遠端開啟

nb-iot連線狀態

ble廣播

約0.52ma

監聽伺服器下發通知,開啟ble通訊服務

關閉過程

nb-iot進入睡眠

ble停止廣播

約40ma

電機反轉

採用10000mah的單節鋰亞電池,預計能夠使用2年。

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