STM32+华为云IoTDA，带你设计一个属于自己的动态密码锁

摘要：设计一款物联网智能电子密码锁，以STM32单片机为主控制器,由触摸矩阵键盘、ESP8266、步进电机等模块组成，具有远程控制、随机密码生成等功能。

本文分享自华为云社区《STM32+华为云IOT设计的动态密码锁》，作者：DS小龙哥。

1. 前言

随着人们生活水平的提高及科学技术的发展，个人信息保护显得至关重要，设计了一款物联网智能电子密码锁，以STM32单片机为主控制器,由触摸矩阵键盘、ESP8266、步进电机等模块组成，具有远程控制、随机密码生成等功能。经软硬件测试,系统响应迅速,灵敏度高,实时性好,系统识别准确率高达99%，该系统运行稳定,安全可靠,功耗低及具有较好的扩展性。

当前支持的开锁方式：

（1）支持手机APP远程开锁。通过华为云物联网平台实现远程发送指令开锁，设备上的ESP8266通过连接家里路由器，在连接华为云物联网平台，可以在手机APP上对设备端的RTC时间进行校准，设备唯一ID获取，生成随机开锁密码，可以点击APP上的开锁按钮，通过物联网平台提供的API发送指令给STM32设备完成开锁。

（2）随机密码开锁。手机APP与本地设备都采用时间、作为算法种子，采用算法生成开锁密码，每一串的密码有效时间为一分钟。查看手机APP上显示的密码之后，在本地设备上输入完成密码对比开锁。

2. 手机APP设计

2.1 开发环境介绍

上位机软件采用Qt框架设计，Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。Qt是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。简单来说，QT可以很轻松的帮你做带界面的软件，甚至不需要你投入很大精力。

QT官网: https://www.qt.io/

2.2 学习教程

QT入门实战专栏: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/category_11400392.html

QT5环境安装教程：https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/120654599

下载QT5.12.6下载地址：
https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6/

打开链接后选择：

qt-opensource-windows-x86-5.12.6.exe 13-Nov-2019 07:28 3.7G Details

软件安装时断网安装，否则会提示输入账户。

安装的时候，勾选一个mingw 32编译器即可。

2.3 实现效果

3. 创建云端设备

3.1 创建设备

登录官网: https://www.huaweicloud.com/

直接搜索物联网，打开页面。

https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html

得到产品ID，保存好ID，点击查看详情：

产品ID为：61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1.

3.2 创建MQTT登录账号和密匙

设备创建完成接来下生成MQTT登录账号、密匙，方便设备登录云端平台。

官网工具地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

4. STM32设备端代码设计

4.1 硬件相关原理图

4.2 硬件接线

1. 板载ESP8266串口WIFI模块与STM32的串口3相连接。

PB10--RXD 模块接收脚

PB11--TXD 模块发送脚

PB8---CH-PD---悬空

PB9---RST---悬空

GND---GND 地

VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）

2. 触摸按键使用TTP229型号的驱动芯片

SCL接PC11

SDA-OUT接PC10

电源接VCC-3.3

GND接GND

3. ULN2003控制28BYJ-48步进电机接线:

ULN2003接线:

IN4: PC9   d

IN3: PC8   c

IN2: PC7   b

IN1: PC6   a

+  : 5V

-  : GND

4. OLED显示屏

D0----SCK-----PB14

D1----MOSI----PB13

RES—复位(低电平有效)—PB12

DC---数据和命令控制管脚—PB1

CS---片选引脚-----PA7

5. 板载按键

KEY1---PA0

KEY2---PC13

6.板载LED灯

LED1---PB5

LED2---PB0

LED3---PB1 

7. 板载蜂鸣器

BEEP---PA8

4.3 服务器连接核心代码

//华为物联网服务器的设备信息

#define MQTT_ClientID "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510"

#define MQTT_UserName "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497"

#define MQTT_PassWord "385ce91dfe7da5b7431868d5d87e7998163c493344040935d5a00024d6324242"

//订阅与发布的主题

#define SET_TOPIC  "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/messages/down"  //订阅

#define POST_TOPIC "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/properties/report"  //发布

char mqtt_message[200];//上报数据缓存区

int main()

{

   u32 time_cnt=0;

   u32 i;

   u8 key;

   LED_Init();

   BEEP_Init();

   KEY_Init();

   USART1_Init(115200);

   TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART2_Init(9600);//串口-蓝牙

   TIMER2_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART3_Init(115200);//串口-WIFI

   TIMER3_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.\n");

   if(ESP8266_Init())

   {

      USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.\n");

   }

   else

   {

      //非加密端口

      USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","121.36.42.100",1883,1));

   }

    //2. MQTT协议初始化

    MQTT_Init();

    //3. 连接华为服务器

    while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))

    {

        USART1_Printf("服务器连接失败,正在重试...\n");

        delay_ms(500);

    }

    USART1_Printf("服务器连接成功.\n");

    //3. 订阅主题

    if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))

    {

        USART1_Printf("主题订阅失败.\n");

    }

    else

    {

        USART1_Printf("主题订阅成功.\n");

    }

    ..................

    ..................

    ...................

}

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