基于KL25的智能锁设计

本文针对物流运输途中的安全问题，运用物联网技术，设计了基思卡尔高性能32位单片机，包括北斗定位、GSM移动通讯、防折报警、伺服电机等模块的智能锁，编写了相应的控制程序，实现了对移动货柜的远程监测与控制并具有自动报警功能，在实际使用用取得了良好的效果。

【关键词】单片机 北斗定位 GSM通讯

1 引言

锁是商品管理中最常用的安全工具，在车辆、物流仓储、生产车间、家庭等领域使用十分广泛。锁在静止商品管理中使用十分方便，具有安全性高等特点。但在移动商品管理中，如运输途中，不能有效监控商品的安全，存在重大安全隐患。因此，具有精准定位和防盗报警功能的智能锁控制系统逐渐代替了传统锁，克服了传统锁安全性能差的缺点，本设计能够通过移动通讯网络对锁实施远程监控、对锁的位置和状态进行实时监控、远程开启锁、在锁被非法打开时自动发送锁的定位和报警信息。具有成本低、集成度高、功耗低、实时远程监控、远程遥控等优点，同时该系统使用我国的北斗定位系统，具有灵敏度高、定位精度高和使用安全的特点，可以在物流、企业仓库、海关监管、车辆防盗等领域应用，提高安全防范全能力和管理水平。

2 系统总体设计

系统由电源模块、KL25单片机、SIM900A通讯模块、BD-126定位模块、电锁控制模块、串口通讯模块等模块构成。如图1所示，电源模块为整个系统提供稳定可靠的3.3V、5.0V、6.2V直流电源；KL25单片机模块为系统提供快速可靠的信息处理能力，同时内含程序下载和工作温度监控的功能；SIM900A通讯模块通过天线与移动网络进行GSM/GPRS通讯，定时向指定的手机发送定位和锁的状态等数据；BD-126定位模块，通过天线接收北斗卫星的定位信号，为系统提供定位、授时、运动速度等数据；电锁模块在远程指令的控制下实现电锁的开启与关闭操作；串口通讯模块，在系统测试时向上位机传送系统工作的相关数据，同时接受上位机的配置指令。控制软件方面，在KL25核心板上编写程序，实现电锁的精确控制。

3 系统硬件设计

3.1 电源电路设计

为了降低干扰、提高各模块性能，该系统采用了3.3V、5.0V、6.2V三种直流电源，分别为KL25单片机、北斗定位模块、串口模块提供3.3V电源；为通讯模块提供5V电源，电锁控制模块提供6.2V电源。该电源电路分别使用三个稳压集成芯片：AMS1117-3.3V、LM2576-5.0V、LM1117-ADJ芯片，具有低成本、安全、电流驱动能力大、电能转化效率高等优点，其中LM2576电流可达到2A。

3.2 单片机电路设计

为了提高系统的控制精度，该系统选用了Freescale公司的KL25单片机。该单片机属于32位ARM-M0+高性能微控制器芯片，工作频率达到48MHz，总线速度达到24MHz，集成了AD、DC、PWM、ETC、USB通讯、串口通讯等模块，具有抗干扰性强、低功耗、处理速度快等特点，内含128K Flash存储，能满足智能锁系统的控制需求。电路图如图2所示。

3.3 北斗定位电路设计

北斗定位BD-126模块，在该系统中承担的任务是接收我国北斗定位系统传下来的定位数据，并分析处理，筛选出具体的经纬度信息和时间信息，具有灵敏度高、定位速度快、定位精度高等特点。北斗定位模块通过陶瓷天线接收北斗数据，然后通过串口将数据发送给单片机进行处理。

4 系统控制程序设计

本智能锁的控制程序主要包括KL25系统初始化，PIT周期中断、串口接受中断、北斗数据和短信信息的解析程序、PWM控制程序（伺服电机控制程序）、外部中断程序（防折程序）和短信（报警）发送程序等。

4.1 串口接收中断程序

北斗模块和GSM模块是通过串口与KL25单片机进行通讯的，因此串口中断程序是系统的核心程序之一。

基于KL25单片机的智能锁系统设计，克服了传统锁安全性能差的缺点，增加了定位功能、报警功能和远程无线控制功能，具有精确、灵敏、易操控等特点。不仅能在日常生活的安全领域发挥重要作用，也能为今后智能锁的设计提供重要的参考价值。

参考文献

[1]蔡述庭.“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛设计与实践--基于S12XS和Kinentis K10[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[2]冀常鹏.AVR单片机GSM/GPRS应用技术[M].北京：国防工业出版社，2011.

[3]王宜怀.嵌入式技术基础与实践----ARM Cortex-M0+Kinetis L系列微控制器[M].北京：清华大学出版社，2013.

[4]赵航涛.基于KL25单片机的直流电机控制电路及编程.电脑开发与应用[J].2014.

作者单位

无锡科技职业学院 江苏省无锡市 214023