世平基于 NXP LPC54101 可直接量产的 E-Lock 方案,已结合 指纹,刷卡,密码 功能

随着科技的发展,科技的进步,人们越来越不满足于现状,想要求更高超、更加方便的高科技智能产品。于是乎就有了更快、更安全的磁悬浮列车。有了更隐蔽、更小的洞眼摄像头。当然就连普通居民家里,也有了高科技、更安全的智能开关。当然居民的门锁,也转变成了高科技智能门锁。国内智能门锁的普及率远低于国际正常水平,目前不足 3% 且集中分布在东南沿海地区,随着 B 端市场的持续增长、C 端市场逐渐走热,智能门锁在国内的市场风口即将来临,市场将进入井喷期。


大联大世平集团针对智能门锁市场,推出基于 NXP LPC54101 的可量产 E-Lock 方案。此方案结合指纹、密码、刷卡功能,并预留 UART,可方便扩展 BLE、ZigBee、NB-IoT、人脸识别等其他功能。LPC54101 上配备 SPI、I2C、UART 等多种串行接口,满足 E-Lock 应用的需求。世平集团根据市场 E-Lock 指纹、密码、刷卡的实际需求,在硬件原理图、PCB 以及软件上做了优化,满足量产需求,客户可根据世平集团的方案稍加修改即可量产。


1.1硬件设计说明: 



  1. 主控


采用的是 NXP MCU LPC54101,该产品是主流 32 位微控制器,具有 ARM Cortex-M4 内核、大容量 Flash & RAM。它的基本参数如下:




    • ARM Cortex-M4处理器,运行频率可高达100 MHz,使用与Cortex-M4相同的时钟。

    • 浮点运算单元 (FPU) 和存储器保护单元 (MPU)。

    • Flash 在应用编程 (ISP) 和在系统编程 (IAP)。

    • DMA控制器,具有22个通道和20个可编程触发器,能够访问所有存储器和支持DMA 的外设。

    • 一个 12 位 12 通道模数转换器 (ADC),支持 5.0 MSPS。该 ADC 支持两个独立的转换序列。

    • 采用 3.288 mm x 3.288 mm WLCSP49 封装和 LQFP64 封装。

    • 高达512 kB片内flash可编程存储器,带flash加速器和256字节页面擦除和写入功能。

    • 总共包含 104KB 的 SRAM,包括 96 kB 的连续主 SRAM和一个额外的 8 kB SRAM。

    • 低功耗、高性价比

    • 芯片价格较同类产品有优势



主控 MCU 功能框图如下图所示:



  1. 指纹 Sensor


方案采用的指纹 Sensor 是贝特莱的 BF82160。BF82160 是 160*160 的指纹 Sensor。可通过 SPI 接口连接到 LPC54101。如下图所示,黑色框内就是封装好的指纹 Sensor。



  1. 触摸按键


方案采用的触摸按键芯片是 ADS 的 TMS12。其特点如下:




    • 12通道电容式传感器,自动灵敏度校准

    • 可选择的输出操作(单模/多模)

    • I2C 串行接口

    • 独立可调 8 步灵敏度

    • 典型电流值 60uA

    • 睡眠电流值 10uA

    • QFN32 小封装



 



  1. NFC 刷卡


方案采用的 NFC 芯片是 NXP 的 MFRC630。其特点如下:




    • 读写器模式中与 ISO 14443 A/MIFARE Classic 的通信距离高达120mm,取决于天线的长度和调谐。

    • 支持 MIFARE Classic 加密;

    • 支持的主机接口:



-10Mbit/s 的SPI 接口


-I2C 接口,快速模式的速率为400kbit/s,高速模式的速率为3400kbit/s


-串行UART,传输速率高达1228.8kbit/s,帧取决于RS232 接口,电压电平取决于提供的管脚电压




    • 512 字节的发送和接收 FIFO 缓冲区;

    • 采用相互独立的多组电源供电,以避免模块间的相互干扰,提高工作的稳定性。12通道电容式传感器,自动灵敏度校准



 


1.2软件设计说明: 



  1. 软件开发工具:Keil MDK


方案采用通用 ARM Cortex-M 系列 MCU 软件开发工具:Keil 来实现 LPC54101 的代码编辑和调试。


可以从 Keil 官网下载最新的软件版本,www.keil.com。本方案使用的是 Keil 5.23 版本。



  1. 软件架构


LPC54101 E-Lock 软件框架包含:驱动层,中间层,应用层。我们的状态机框架是应用层中使用。驱动层、中间的模块层,都是最终为了应用层所准备的,设计的目的是实现高内聚、低耦合,分清楚各个模块,当更换 MCU 时候,有时候仅仅需要替换驱动层,这样大大减少开发时间,提高开发效率,同时可维护性也变高。

场景应用图

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展示版照片

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方案方块图

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原理图

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原理图

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PCB

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PCB

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核心技术优势

1. 可量产:成熟的软硬件系统,做 UI 调整即可量产 2. 单芯片:指纹算法集成于门锁主控,做到极致性价比 3. 扩展性:已实现扩展 3D 人脸识别功能 4. 开放性:技术资料开放,WPI 技术支持 5. 高品质:采用 NXP MCU+NFC 芯片,品质过硬

方案规格

1. MCU 内置指纹算法,节省成本 2. 多功能门锁,支持指纹、NFC、密码等方式开锁 3. 支持 单一/组合 开锁模式,常开模式 4. 支持 防撬报警、应急充电、用户按键、OLED 显示 5. 支持 电量监测、语音播报、中英文切换

技术文档

类型标题档案
软件Promotion Document
软件LPC5410x Datasheet
软件MFRC630 Datasheet