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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。
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：赵静芬,阮海鹏,李境学 发表期刊：《计算机光盘软件与应用》 |
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