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基于FPGA的手机控制智能密码锁的设计与实现

  摘要:本文设计基于FPGA、GSM系统、Android智能手机蓝牙功能的智能电子密码锁。密码锁内置蓝牙模块以及GSM控制模块,具有通过手机软件修改密码、管理员权限设置、遥控开锁等功能,当用户输入密码错误次数超过规定值,系统自动断电并以短消息SMS的形式通过 GSM 网络给用户发送报警信息。开锁密码使用DES加密算法进行加密保护。经测试,系统使用方便,安全可靠。
  关键词:FPGA;Android智能手机;GSM;DES加密算法
  中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2013) 02-0000-02
  随着人们生活质量的提高,如何实现安全有效的防盗这一问题受到越来越多人的关注。传统的机械锁由于安全性能太差,被撬的事件屡见不鲜,而电子锁因其保密性强,使用灵活性好,安全系数高,受到广大用户的欢迎 [1] 。目前,家用电器及设备的智能化发展逐渐成为趋势,利用智能手机控制其工作给人们的生活带来便捷。所以本文研究实现了利用android手机蓝牙遥控开锁、具有短信报警功能的智能电子密码锁。
  1 系统总体设计
  该系统以FPGA上verilog HDL语言实现的密码锁为核心,由android手机终端、蓝牙模块、GSM模块等几部分组成。
  其中,android手机终端的智能手机具有蓝牙功能,并安装设计的开锁软件;购买的蓝牙模块型号为BLK-MD-BC04-B;在FPGA上,利用VHDL等硬件编程语言编码实现了UART接口,密码锁以及GSM控制模块;购买的TC35i GSM通信模块在控制模块AT指令的作用下可发送短消息到指定的手机号码;TC35i通过串口RS232与FPGA进行连接。
  1.1 android手机软件设计
  软件设计的流程大概分为以下几个步骤:
  (1)打开手机蓝牙功能,搜索密码锁内置的蓝牙模块,配对并建立连接;
  (2)用户选择登录身份、输入密码,登录该系统;
  (3)用户进行一系列操作,数据经蓝牙传输至密码锁,实现对密码锁的控制;
  软件功能简介:
  (1)主界面:用户可以选择登录身份,管理员或者家庭成员,并输入相应的密码,点击“确认”按钮登录该系统。若以家庭成员身份登录,密码验证正确之后自动开锁;以管理员身份登录,将跳转至管理员界面。
  (2)管理员界面:管理员具有修改开锁密码以及重启该系统的权限。
  (3)修改密码界面:管理员输入新密码,再次输入进行确认,之后会返回修改成功的提示消息。
  1.2 密码锁设计
  密码锁采用verilog HDL编程语言编码实现,之后在DE2-70平台上进行了功能和时序仿真。下图为其程序流程图。
  2 系统主要部分实现方法
  2.1 GSM模块发送短消息
  2.2 基于FPGA的UART通信接口
  密码锁内置的蓝牙模块通过UART接口与FPGA连接。由于FPGA上没有集成此接口,所以需要自己基于Verilog DHL设计实现UART模块。
  UART主要由发送器和接收器2个模块组成。本设计中采用 Verilog HDL硬件描述语言按照Top to Down的思想对各个模块先分别设计然后连接起来形成总体架构[2]。
  发送子模块由5个状态组成:空闲状态、发送起始位状态、发
  送数据状态、添加奇偶位状态和添加停止位状态。
  接收模块也有5个状态:空闲状态、起始位接收判断是否有效状态、接收数据状态、判断奇偶校验结果状态、接收停止位并判断帧错误状态。
  3 结论
  设计的电子密码锁利用android手机蓝牙遥控开锁,用户输入密码错误次数超过指定值时,系统启动GSM模块发送警报短消息至主人手机,充分体现了本系统的智能性与良好的防盗功能。同时,本设计采用SOPC技术,FPGA器件具备万次以上的擦写能力,能够在简化系统结构的同时提高系统的保密性和可靠性。
  参考文献:
  [1]李志伟.利用GSM实现对计算机的远程控制[J].微计算机信息.2007,23(21):127-128.
  [2]刘潇婷.基于FPGA的红外遥控电子密码锁的实现[D].大连海事大学,2008(3):19-20.
  [3]陆振林.基于蓝牙技术的智能车实时监测系统的研究[J].电子技术应用,2010(02).
  [作者简介]赵静芬(1991.03-),女,汉族,山西省,学历:大学本科,计算机;阮海鹏(1990.08-),男,汉族,山西省,学历:大学本科,研究方向:自动化;李境学(1991.11-),男,朝鲜族,吉林省,学历:大学本科,研究方向:自动化,工作单位:中央民族大学。
本文由赵静芬 阮海鹏 李境学等人通过我们顺利发表在【计算机光盘软件与应用】杂志中,字数:2054,经过作者赵静芬 阮海鹏 李境学同意,为您分享全文,如有疑问,请联系我们!


    更多科技类论文详细信息: 基于FPGA的手机控制智能密码锁的设计与实现
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