基于STM32的智能门禁系统设计与实现

news2025/4/7 8:16:38

一、项目背景与功能概述

在物联网技术快速发展的今天，传统门锁正在向智能化方向演进。本系统基于STM32F103C8T6微控制器，整合多种外设模块，实现了一个具备以下核心功能的智能门禁系统：

密码输入与验证（4x3矩阵键盘）
用户信息存储管理（W25Q128 Flash）
实时状态显示（0.96寸OLED）
电磁锁控制（继电器+5V电磁锁）
声光提示反馈（无源蜂鸣器）
系统异常报警功能

二、硬件系统架构

1. 核心部件选型说明

模块名称	型号参数	功能说明
主控芯片	STM32F103C8T6	系统控制核心
存储模块	W25Q128	存储用户密码
显示模块	SSD1306 0.96寸OLED	显示系统状态与交互界面
输入模块	4x3矩阵键盘	密码输入与人机交互
执行机构	5V电磁锁+继电器	门锁驱动控制
提示模块	无源蜂鸣器	操作反馈与报警提示

2. 硬件连接示意图

[STM32F103C8T6]
|
├── OLED (I2C)
│    ├── SCL -> PB8
│    └── SDA -> PB9
|
├── 矩阵键盘
│    ├── Rows -> PB0-PB2
│    ├──Rows4 -> PB10
│    └── Columns -> PB11-PB13
|
├── W25Q128 (SPI)
│    ├── CS -> PA4
│    ├── CLK -> PA5
│    ├── DO-> PA6
│    └── DI-> PA7
|
├── 继电器 -> PB7
├── 蜂鸣器 -> PC13

三、软件设计框架

1. 系统工作流程图

在这里插入图片描述

2. 关键模块实现逻辑

（1）矩阵键盘扫描
可看上一篇文章代码。

// 部分代码
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    uint8_t row = 0, column = 0;
    
    if(key_value != 0) return;
    //确认行
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)
        row = 0x10;
    else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_1)
        row = 0x20;
    else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_2)
        row = 0x30;
    else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_10)
        row = 0x40;
    
    //确定列
    if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_11) == GPIO_PIN_SET)
    {
        delay_ms(10);
        while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_11))
            column = 0x01;
    }
    else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) == GPIO_PIN_SET)
    {
        delay_ms(10);
        while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12))
            column = 0x02;
    }
    else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET)
    {
        delay_ms(10);
        while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_13))
            column = 0x03;
    }
    
    if(row != 0 && column != 0)
        key_value = row | column;
}

uint8_t keyboard_get_value(void)
{
    uint8_t ch = 0;
    if(key_value != 0)
    {
        if(key_value == 0x11) ch = '1';
        else if(key_value == 0x12) ch = '2';
        else if(key_value == 0x13) ch = '3';
        else if(key_value == 0x21) ch = '4';
        else if(key_value == 0x22) ch = '5';
        else if(key_value == 0x23) ch = '6';
        else if(key_value == 0x31) ch = '7';
        else if(key_value == 0x32) ch = '8';
        else if(key_value == 0x33) ch = '9';
        else if(key_value == 0x41) ch = '*';
        else if(key_value == 0x42) ch = '0';
        else if(key_value == 0x43) ch = '#';
        delay_ms(400);
        key_value = 0x00;
    }
    return ch;
}

（2）存储管理设计
部分代码

//密码比对
uint8_t password_compare(void)
{
    uint8_t i = 0;
    w25q128_read_data(0x000000, pwd_read, PASSWORD_SIZE);
    
    if(strlen((char *)pwd_input) != strlen((char *)pwd_read))
        return FALSE;
    
    for(i = 0; i < strlen((char *)pwd_read); i++)
    {
        if(pwd_input[i] != pwd_read[i])
            return FALSE;
    }
    
    return TRUE;
}

（3）电磁锁控制逻辑
部分代码：

//密码输入正确的操作
void password_input_right_action(void)
{
    oled_show_right();
    lock_on();
    beep_on();
    delay_ms(300);
    beep_off();
    delay_ms(1000);
    lock_off();
    try_times = 0;
}


//闭合继电器的函数
void lock_on(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);   // 拉低LED1引脚，点亮LED1
}