esp8266单片机透传_基于WeMos D1（ESP8266）的校园卡门禁系统

刷卡https://www.zhihu.com/video/1107591334902345728

电脑端控制https://www.zhihu.com/video/1107591363079733248

手机端控制https://www.zhihu.com/video/1107591388040052736

一、项目背景

随着网络技术和嵌入式技术的发展，物联网开始引领新一波热潮。制作这个项目的想法起源于我的宿舍生活。每次进入宿舍都需要找钥匙非常不方便，在网络上看到关于智能门锁的介绍，于是便想制作一个门禁系统，利用随身携带的校园卡或者手机进行解锁开门。

二、硬件平台

根据项目目标，本项目硬件上有以下要求：

单片机能进行数据处理
实现对舵机的控制
接入wifi，并通过HTML接收信息
对射频卡进行扫描

根据以上要求，项目选型如下

（一）开发板与wifi模块

项目使用卡发版WeMos D1，其核心使用ESP-8266，具有11个I/O引脚，除D0引脚，均支持PWM、IIC、中断等，具有1个模拟量输入I/O。由于核心为ESP8266，因此具备wifi功能，可以在AP模式、station模式和混合模式下运行。符合要求。

项目开发使用arduino IDE，开发验证简单。

（二）射频读卡模块

PN532是一个高度集成的非接触读写芯片，它包含80C51微控制器内核，集成了13.56MHz下的各种主动/被动式非接触通信方法和协议。支持SPI、IIC、UART通讯方式，支持校园卡标准，性价比高，适合本次项目开发。

本次使用该模块的UART通信方式与单片机连接。

（三）舵机等

机械传动部分使用舵机，选用90g舵机，其功率较小，可以使用单片机I/O直接驱动，扭矩能满足拉开门锁的要求。

三、开发环境

（一）开发板

WeMos D1开发板使用Arduino IDE进行开发，使用C++语言，面向对象的开发方式。

本次项目在windows平台开发，使用Arduino IDE 1.8.5，调试使用串口猎人。系统串口通信运行在比特率115200、无校验位、数据位8bit、停止位1bit状态。

（二）终端控制平台

由于本次使用HTML与架设在路由器内网的路由器进行通信，因此终端设备只需要支持HTML即可。手机等设备可以直接使用浏览器进行控制，因此项目的通用性很强。

（三）网络环境

本系统在学校宿舍wifi环境下测试。我的宿舍使用小米路由器路由校园网络。WeMos D1连接宿舍wifi后会被分配到内网ip，由于未做内网透传并且没有设计校园网登陆部分，因此只有同样连接在宿舍wifi下的设备，才能对系统进行控制。

四、基本原理

（一）物联网

物联网是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。随着网络的快速发展，越来越多的设备开始接入互联网，为人们的生活带来了极大的便利。

（二）射频标签

射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

我们的校园卡是工作在13.56MHZ的IC非接触式射频卡，资料显示，这种射频卡有8KB储存空间，分为16个扇区，每个扇区分为4个块。序号从第0块到第63块，其中第0块未加密，保存着射频卡的序列号（UID），根据UID可以识别射频卡。

（三）HTML 1.1

HTML是用来在Internet上传送超文本的传送协议，运行在TCP/IP协议簇之上的HTTP应用协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。使用此协议，可以很方便开发不同=平台之间的文本传输。

（四）项目目标

本次设计计划制作校园卡门禁系统，可以接入宿舍wifi，当识别到特定校园卡时，或者当使用手机发送固定内容时，控制舵机进行响应。

五、程序实现

程序流图

六、调试

本项目通过串口进行调试。串口打印状态信息。

有两种开锁方式，扫描学生卡和网页端控制。

我在程序中提前写入了舍友的校园卡UID，当扫描到已知卡放在读卡器上时，串口输出“你好，XXX”，XXX为舍友的名字。此时舵机旋转，表示拉动门锁完成开门。

刷卡示意

网页端控制通过HTML1.1协议，可以在手机或电脑等终端运行。当系统以客户端的形式接入宿舍的wifi时，路由器会分配一个局域网ip给ESP8266，如果统一局域网下的设备登陆“10.15.8.42/gpio/0”(10.15.8.42为分配的ip)，相当于向设备发送gpio/0的信息，经过识别可以控制舵机运转，同时ESP8266可以通过HTML1.1协议传回一个信息，程序中设计的是传回锁头状态。

网页端控制

七、代码

#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100