基于行空板K10的智能门锁系统设计制作

【项目来源】

  为满足新课标中八年级“物联网实践与探索”内容要求，结合义务教育信息科技教学指南中的第三单元简单物联功能实践部分内容，设计了项目“智能门锁系统”。

【项目简介】

  在“智能门锁系统”项目中，学生将使用Blynk平台搭配掌控板与行空板K10搭建简易物联系统，通过摄像头使用人脸解锁，同时将门锁状态发送到手机端APP上，手机端APP可以控制门锁打开和关闭，实现远程通知和反馈控制的功能。

  项目中的主控器为一块行空板，为人脸识别端，作用是放在门外，采集并识别门口的人脸信息；同时通过MQTT协议与掌控板进行物联通信，将门锁控制发送到掌控板；掌控板通过Blynk服务器与手机端的Blynk APP（通过模拟器安装到电脑）进行交互，将门锁端的开门信息发送到手机端，远程接收门锁和反馈控制门锁开启等。

“智能门锁系统”的硬件接线图

行空板 人脸识别端

掌控板 门锁端

手机端 Blynk APP

【项目视频】

【项目知识点】

  贴合新课标中八年级的内容要求，“智能门锁系统”核心教学以下知识点：

1.通过物联技术制作智能门铃系统，带领学生体验什么是万物互联。

2.了解物联网中的传感器系统，利用摄像头采集并识别门口环境数据，接入物联网平台，构建简易传感物联系统。

3.学习在物联网平台发送数据，远程反馈门锁状态信息。

4.掌握物联系统中的反馈控制，实现当接收到手机端的指令后，门锁端开门和关门。

【项目原理】

  “智能门锁系统”中，物联网硬件架构如下图。在案例实施过程中，通过路由器构建局域网，在局域网中，使用行空板作为人脸识别端，通过EasyIoT服务器与掌控板进行物联通信。使用Blynk软件作为手机端，通过搭建的Blynk本地服务器，与掌控板相连接，实现人脸识别端、门锁端与手机端三者的数据交换。

【硬件介绍】

  在智能门锁系统中，使用主控器结合传感器、执行器，实现项目功能。主控板为行空板，执行器包括掌控板、舵机，各硬件功能介绍如表所示。

【开发流程及代码】

1.行空板K10人脸识别端：按下A键进行人脸学习（案例中学习了爸爸和妈妈的人脸），按下B键忘记人脸。

人脸资料（AI生成）及人脸学习代码

  摄像头进行人脸识别时，当识别到爸爸或妈妈，向掌控板发送“on”，同时语音播报“爸爸/妈妈欢迎回家”；当识别到未进行人脸学习的陌生人时，向掌控板发送“off”，同时语音播报“请联系户主开门”。

k10主程序及人脸识别代码

其中，行空板K10与掌控板借由EasyIoT平台通过MQTT协议进行物联通信，需要在Mind+扩展中的网络服务加载MQTT及Wi-Fi模块。能够在EasyIoT平台的“智能门铃”主题中查看行空板K10的数据发送情况。

Mind+扩展加载相应模块

EasyIoT平台主题及数据查看

2.掌控板门锁端：当掌控板通过MQTT协议接收到“on”，舵机转动，门锁打开，同时将门锁状态（打开或关闭）发送至Blynk手机端；当接收到“off”，舵机呈闭合状态，同时屏幕显示“请联系户主开门”，舵机控制需要在Mind+扩展中的执行器加载舵机模块。

掌控板主程序及开关门控制舵机代码

  其中，掌控板与Blynk手机端借由搭建的Blynk本地服务器（搭建过程参考裘炯涛、陈众贤所著《物联网，So Easy！》）进行物联通信，需要在Mind+扩展中的网络服务加载MQTT、Wi-Fi模块，以及在用户库搜索并加载Blynk模块。

Blynk本地服务器连接

Mind+扩展加载相应模块

3.Blynk手机端（使用模拟器在电脑端运行）：当陌生人联系户主后，户主可以使用手机端控制门锁打开或关闭，同时也会收到当前门锁状态的反馈。新建“智能门铃”项目，硬件模型ESP8622，连接类型Wi-Fi，将“智能门铃”项目的验证令牌复制粘贴到掌控板代码中。在项目中添加风格按钮，输出选择虚拟引脚V1，模式为开关，按钮默认显示关门；在项目中添加LCD，输入模式为高级，输出选择虚拟引脚V0。当按下按钮，按钮显示开门，同时向掌控板发送“1”，掌控板执行开门指令后将当前门锁状态“打开”反馈到LCD显示；再次按下按钮，按钮显示关门，向掌控板发送“0”，掌控板执行关门指令将当前门锁状态“关闭”反馈到LCD显示。

【附件下载】

智能门铃系统图片及代码.zip