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隨著科技的不斷進步，智能鎖的使用也越來越普遍，市場上的智能鎖多種多樣，有單一的智能鎖，比如密碼鎖，藍牙鎖，指紋鎖，人臉識別技術開鎖，甚至還有瞳孔識別等高階智能鎖；不過我們日常見到的、使用普遍的多為他們的結合體，功能并不單一。雖然智能門鎖出現的時間已經比較長了，已經算是一款非常成熟的產品了，但是一款產品的發(fā)展年限，一定是永無止境的，需要開發(fā)人員不斷地追求進步，才是現在的市場，因為用戶的需求在不斷的變化，所以產品自然會變，而產品的優(yōu)點和缺點也是避免不了的。換句話說，盡管智能鎖發(fā)展得很好，但是也存在一定的缺點和問題，比如安全性、穩(wěn)定性、耐用度等。在這個背景下，以及對智能鎖懷著好奇之心還有不可描述的興趣，我決定自己做一個智能鎖感受一下。
作為一名窮逼大學生，要做一個智能鎖肯定得考慮到成本問題，密碼鎖雖然成本低但是我又不想只是做一個單一的密碼鎖，想玩點特殊的，最后決定使用光學指紋識別模塊，提升智能鎖的檔次，光學指紋識別模塊相比于其他指紋識別模塊更便宜而且使用簡單。
然后我們再簡單了解以下指紋鎖，方便我們后續(xù)對它進行設計和研究。指紋鎖是在原有機械鎖的技術上增加指紋開鎖功能，指紋開鎖的主要技術是將用戶的指紋信息先儲存起來，當用戶用指紋驗證時，指紋識別系統(tǒng)會把用戶的指紋和儲存的指紋相對比，如果驗證的指紋與預先儲存的指紋相匹配，門鎖就會打開，如果不相匹配，會提示錯誤，門鎖無法打開。指紋鎖是通過指紋是否匹配的方法來認識主人與開鎖的，那么識別指紋的真假成了指紋鎖的一個重要技術指標。目前市場廣泛使用識別指紋的探頭可分了兩類，一類是光學指紋頭。較便宜，另一類是半導體指紋頭靈敏度更好也更精細，當然價格也是光學指紋頭的兩倍多。當然，除了這兩種，還有溫差感應式指紋識別和生物射頻指紋識別，這兩種并不常見，原因是前者受溫度影響較大，識別面積范圍小，后者雖然很牛逼，但是老貴了。扯遠了，感興趣的話大家可以去了解一下指紋學。
指紋鎖是機械鎖升級過來的，其主要目的是能夠保障財物安全的情況下，提高了我們生活的便利性，相比于機械鎖，指紋鎖是高出一個級別的，不法分子想要偽造主人的假指紋，比撬鎖的難度高出幾百倍。
總的來說，使用指紋鎖比使用機械鎖要更安全、更便捷、更舒心。大家可以放心大膽使用。密碼鎖就不多解釋了，因為太常見了，懂得都懂。
當然，做出來的產品那得必須考慮他的實用性，做出來不能用或者不實用，只能看那就違背了產品本身的定義。設計制作這個智能鎖時，我還在住在大學宿舍，那么，首當其沖的便是我們宿舍的門鎖，對，我得想想怎么把普通的機械鎖在不拆除的前提下改成智能鎖，最后，對門鎖進行點對點的受力分析，決定用舵機做傳動機構，用釣魚線做傳動繩拉動門鎖開關，實現開鎖。因為每個人原先的機械鎖都不一樣，要改動的話大家根據實際情況自己設計，這里只提供一個想法，就不多解釋或者上圖了。當然如果要拆掉原先的鎖自己換上一個鎖軸那就簡單多了。好，廢話不多說，總之大家可以簡單的理解為我是用舵機模擬開鎖。

先給大家簡單介紹以下設計所需要的硬件，之后會告訴大家怎么連線，包括仿真和實物接線圖，我只是給出一個參考，大家自己設計的話完全可以根據自己的設計要求自己更改接線端口。

• 控制芯片Arduino UNO
  額…這個不多說，新手的話網上有很多資料，老手的話就更不用說了，我這里就直接放上在網上看到寫的比較好的之一，新手可以學習了解以下。
  Arduino UNO數據手冊（新手入門）
  
  圖片來源于上述網址，意在讓大家認識一下Arduino UNO 芯片

• 4×4矩陣按鍵
  4×4矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數是4×4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。由于單片機IO端口具有線與的功能，因此當任意一個按鍵按下時，行和列都有一根線被線與，通過運算就可以得出按鍵的坐標從而判斷按鍵鍵值。
  下圖是我在某寶買的矩陣鍵盤包括它的原理圖：
  
  

• LCD1602顯示器
  這個顯示器我相信很多電子芯片愛好者肯定都有接觸或了解過，要想用它來顯示你總得知道它的工作原理吧，不清楚的話，前人之述備矣，網上解釋得很清楚了，大家可以去了解一下，方便后續(xù)工作地進行。
  LCD1602一般是16條引腳，我也有見過14條引腳的，但與16腳的相比缺少了背光電源A（15腳）和地線K（16腳），起始功能原理差不多，常見的還是16引腳的。下面是它的功能引腳，知道這個有利于接線。還有啥其他的具體知識，網上搜一下相關數據手冊就全出來了，這里就不多此一舉了。
  

• AS608光學指紋識別模塊
  ATK-AS608 指紋識別模塊是 ALIENTEK 推出的一款高性能的光學指紋識別模塊。
  ATK-AS608 模塊采用了國內著名指紋識別芯片公司杭州晟元芯片技術有限公司(Synochip)
  的 AS608 指紋識別芯片。芯片內置 DSP 運算單元，集成了指紋識別算法，能高效快速采集圖像并識別指紋特征。模塊配備了串口、USB 通訊接口，用戶無需研究復雜的圖像處理及指紋識別算法，只需通過簡單的串口、USB 按照通訊協(xié)議便可控制模塊。本模塊可應用于各種考勤機、保險箱柜、指紋門禁系統(tǒng)、指紋鎖等場合。
  它長這樣：
  
  PCB原理圖：
  
  模塊引腳描述：
  
  大家可以去網上找一下相關數據手冊，當然，我相信你要是去某寶買的話都會有數據手冊給你的，只是想學習了解，沒有去買，然后實在找不到的話，我最后會放在我提供的資料包里，大家下載后可學習。

• MG90S舵機
  我用的舵機是小規(guī)格的，俗稱9g舵機，了解過舵機的都知道，舵機實際上是通過脈寬調制來控制舵機角度的，舵機的控制信號是周期20ms 的脈寬調制（PWM）信號，其中脈沖寬度從 0.5ms-2.5ms，相對應舵盤的位置為 0~180 度，呈線性變化。我用Arduino做控制的話，實際上根據舵機的原理，寫代碼的方式也有兩種，一種是直接寫角度，另一種就是寫入PWM信號。代碼我后面也會給大家提供出來供大家下載。具體舵機啥原理，這玩意的資料網上很多，寫的也很清楚，這里不做多解釋。
  
  圖片來源于網絡。附圖是為了強調，舵機三條線的顏色分別表示為中間紅色接開發(fā)板5V電源，灰色接地，橙色接信號端，一般都是這樣的。了解一下方便后續(xù)接線。

  
  

LCD1602的VSS,VEE,RW均接地，其中為了使顯示更清晰，VEE需要串一個電位器調節(jié)電阻或者直接串上1K~2.2K左右的電阻，LCD1602的VDD端接開發(fā)板5V電源；舵機紅線接開發(fā)板5V電源，灰線接地；AS608指紋模塊Vi接開發(fā)板3.3V電源端，GND接開發(fā)板地。

Proteus仿真接線圖：
因為仿真里是做不到指紋識別的，所以就沒有在仿真中加入指紋識別模塊，大家完全可以用某些元件代替，比如說就加個LED燈，我就懶得加了，因為我做仿真主要是想看LCD1602配合按鍵的效果以及我的代碼能不能應付得過來，所以仿真做不做指紋模塊對我來說不重要。

Proteus仿真效果圖（部分）：

用Arduino做控制芯片的話，肯定都聽過Arduino專門的IDE編程軟件，去官網下載就好，也有Mixly圖形化編程軟件，但是個人還是建議用專門的IDE軟件會好點，因為開源的庫文件比較多。說到庫文件，好像指紋識別的庫文件需要自行下載并移到IDE庫文件夾中的，一般是不自帶的，我提供的資料里面有這次設計所需要的所有庫文件，大家只需要把我里面壓縮包Adafruit_Fingerprint_Sensor_Library.rar和Keypad-master.rar解壓后復制到Arduino根目錄的libraries文件夾內即可。
由于程序篇幅太長，這里僅提供思路，源碼在我的資料包里都有。
寫程序之前，得先弄清楚你要想實現什么功能，對于Arduino而言，很多代碼都是開源的，可以直接復制了用，我們只需要根據自己實際電路微改一下就行。廢話不多說，整個密碼+指紋鎖就是既能用密碼開鎖，也能用指紋開鎖，LCD1602時刻給用戶顯示提示，免得用戶一臉懵逼，不知道自己在干嘛，按鍵得充分應用起來，我是設置了按鍵有讓用戶選擇開鎖方式的功能，在主界面時用戶可以選擇開鎖方式，按下指定鍵即可切換開鎖方式，使用靈活，當密碼輸入正確，顯示器做出提示，舵機轉動；當指紋識別正確，顯示器做出提示，舵機也能轉動。錯誤的話當然會提示你錯誤，重新輸入或者重新指紋識別啦。具體看我資料里的用戶使用手冊，需要強調以下，因為某些原因，我提供的這個資料只是基礎版，能夠基本實現其功能，供大家學習了解足以，完美版也有而且我還在不斷完善，感興趣且想要深入了解的朋友可以在討論區(qū)留言討論，如果針對初版有更好的想法歡迎討論。

下面我附上部分代碼：

指紋識別函數我就不說了，因為初代版本真的就很簡單，給大家個提示，我們完全可以直接在官網提供的Adafruit_Fingerprint_Sensor_Library文件里看到它的指紋載入、識別、刪除函數，然后做些修改或增添就好，有C語言基礎那就是小CASE。

我把初代，能夠基本實現其功能的資料都放在那里了，里面還有使用手冊，感興趣的可以下載看看。
密碼+指紋鎖資料包
然后我錄了視頻放B站了，感興趣的可以看一下，喜歡就點贊加關注吧！
整體效果視