【教程】基于Arduino+ESP32的带透明显示接入米家的智能门锁的详细图文教程

目录

说在前面

一. Arduino_ESP32环境搭建

二. 硬件选型

2.1系统整体接线图

三. 软件设计和关键代码

3.1 软件工作流程逻辑

3.2显示设计

3.2.1 TFT_eSPI库安装

3.2.2TFT库配置

3.2.3中文汉字显示

3.2.4 时间显示

3.2.5 天气显示

3.2.6 图片显示

3.3 指纹算法

3.3.1指纹录入

3.3.2 指纹验证

3.3.3指纹删除

3.4 接入米家，远程控制

3.5 密码验证，菜单按键

四. 完结补充

4.1 屏幕镜像效果设置

4.2 打印外壳

 4.3 结语

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说在前面

本文大概3W字包含代码，预计阅读时间20分钟。

先上演示视频，感兴趣再往下看 视频地址：基于ESP32实现的带透明显示，接入米家，支持小爱开门的智能指纹门锁_哔哩哔哩_bilibili

基于ESP32实现的带透明显示，接入米家，支持小爱开门的智能指纹门锁

     大学四年一眨眼就过去了，大学期间好像也没搞出来什么，想着毕设是大学最后一次大作业了，我就想着自己做个什么出来也给大学画上一个句号，大学学的软件，课设基本上都是各种系统，前后端设计，各个机构来给我们培训的也是这种，就不太想做这个，最终在三月初决定做这个跟硬件模块相关的，自己也感兴趣，就从零开始学了一点arduino，我是跟着B站“太极创客”学的，感觉讲的很好。

   虽然学了一点，但是基本上还是门外汉，有说错的地方大佬们轻点喷【狗头保命】

一. Arduino_ESP32环境搭建

我是使用Arduino IDE 作为编译器，再搭建ESP32的开发环境，当然你也可以用VScode或者ESP32自己的开发软件。

1. 下载Arduino ，官网下载1.X版本尽量不要下2.0以上的: 链接，我使用的是1.8.15版本；
2. 安装ESP32开发环境 文件-> 首选项->附加开发板管理器 输入https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json；
   这样就添加了ESP32开发板管理器的网址。
   重启arduino
3. 打开 开发板管理器 ，工具-> 开发板->开发板管理器，搜索ESP32下载；
   
      搜索ESP32开发板下载，应该会很慢，需要科学。或者采用将文件夹下Espressif文件拷到Arduino安装目录/hardware下，可以直接完成ESP32的配置。
   至此，ESP32开发环境就配好了，接下来就要连接开发板，照着上图选择好开发板 频率和闪存大小，选择端口，一般esp32开发板都自带驱动，连上之后电脑会有提示音，打开电脑设备管理器查看端口号。然后在上图端口选择新增的这个开发板的端口。
    
        OK，这样环境就配好了，为了验证是否成功配置好环境，可以点击文件->示例->BLINK，这是官方示例，打开烧录到开发板上，观察开发板上的内置LED灯是否闪烁，正常闪烁的话恭喜你，环境配置的没毛病。                                                                                                         
   

二. 硬件选型

  使用到的硬件模块有ESP-WROOM-32开发板（30引脚），DS166圆形七彩指纹模块，4X4软膜键盘模块，5V继电器，DHT11温湿度传感器，按键模块，TFT屏幕，分光棱镜

模块	用途
ESP32开发板	处理运算，通信
1.44寸TFT屏幕	显示
分光棱镜	折射显示（非必要）
4X4键盘模块	密码输入，功能选择
5V继电器	控制5V电磁锁
有源蜂鸣器	发出警报
DTH11温湿度传感器	测量室内实时温湿度（非必要）

商品链接和价格我就不放了，放一下我的购买截图，大家可以按需购买。

     其中有一些功能没加上，比如说红外线模块和RFID(NFC)刷卡模块原因就是开发板引脚不够了，我在网上找了很久如何扩展ESP32的引脚也问了我们学院其他专业精通这个的老师，最后找到一个但是价格非常美丽，加上已经花了很多钱所以就没继续扩展。缺少的就是连接RFID的SPI类型引脚，这个刷NFC的坑就留给下个人来实现吧。

   继续回到硬件选型上

• ESP32
  本系统采用ESP32开发板作为核心组件，ESP32开发板是一款开源平台，相比于其他开发板其主要优势在于具有高性能、低功耗、易扩展、低成本等特点。主控芯片为双核处理器，包含一个主频高达240MHz的Xtensa® 32-bit LX6微处理器以及一个Ultra低功耗协处理器，可实现高性能计算和低功耗操作的平衡。ESP32开发板具有大量的I/O接口，包括数字口、模拟口、PWM口、SPI口、I2C口、UART口等，可方便地连接多种功能的传感器、显示屏幕和各种输入输出模块，满足不同应用场景的需求。此外，ESP32开发板还具有Wi-Fi和蓝牙功能，可实现无线通信和远程控制。本系统就是使用WIFI获取时间、天气等实时信息，利用Blinker平台进行远程控制。
  
• DS166指纹模块
    DS166圆形指纹模块是一款基于AS608算法芯片的指纹识别模块，其外观呈圆形，直径约为25毫米。DS166模块采用了高清晰度光学指纹传感器技术，能够实现快速、精准的指纹识别。它支持多种接口和协议，如UART、SPI、I2C等，可以方便地与各种主控板进行通信，比如常用的Arduino开发板和本系统所使用的ESP32。
  DS166模块的工作原理是：当用户将手指放在圆形传感器上时，传感器会将指纹图像转化为电信号，DS166模块通过对电信号进行分析和处理，提取出指纹的特征值，再与存储在模块内的指纹特征库进行比对。本系统选择的是七彩系列，当指纹没有识别成功或者没有在指纹库中搜索到匹配指纹时，会发出红色错误提醒灯光，正确时则是绿色提示灯光，正常待机则是其他颜色的呼吸效果，从而实现指纹识别的功能。DS166模块通过串口与微控制器进行通信，可以方便地集成到各种电子产品和系统中。DS166圆形指纹模块的指纹库容量较大，最多可以存储3000个指纹信息，支持1:N或1:1指纹比对方式，识别速度快，准确率高。此外，该模块还具有指纹录入、删除、更新等功能，操作简单易用，符合本系统设计智能门锁的要求。

  

  
  按照下表将DS166和ESP32进行连接

DS166	ESP32
GND	GND
RX	RX2
TX	TX2
VDD	3.3V
Touch	接空
Vsen	3.3V

• 4X4软膜键盘模块
  按键解锁部分，为了保证既能进行密码输入，又能提供除了数字之外的按键信息，本系统使用的是4×4矩阵键盘。4×4矩阵键盘是一种常见的电子元器件，通常用于输入密码、控制器参数设定等场景。它由4行4列共16个按键组成，每个按键上面有一个导电膜，当按下按键时，导电膜接触到相应的行列导电线路，从而完成一个电路连接。在单片机中，通过对矩阵键盘按键位置的扫描，可以获取到按键的触发情况，从而进行相应的逻辑控制。而且只占用8个标准I/O接口，可实现按键模块与开发板之间的通信，完成密码解锁、密码修改、指纹添加等相关功能。

薄膜键盘和ESP32按照下表进行正确连接，连接的引脚只要是正常I/O口均可。

矩阵键盘	ESP32
R1	D13
R2	D12
R3	D14
R4	D33
C1	D3
C2	D5
C3	D4
C4	D15

• TFT屏幕

屏幕显示部分选用的是基于SPI模式的1.44寸TFT屏幕模块，该显示屏色彩鲜艳、分辨率较高、显示效果优秀。其通过SPI接口和主控板进行通信，支持多种驱动芯片，本设计选用的是驱动为ST7735的模块。通过调用TFT_eSPI库文件，可以非常方便地编写显示文字的大小、位置，也可以利用图形转码软件&#x