论文总字数：24856字

摘 要

近年来，智能锁技术正在不断发展，如何使其功能更满足人们的需求是该领域研究的重点。本论文以智能锁系统的需求作为出发点，设计并实现了一种基于NB-IoT的电子智能锁系统。

本文首先介绍了智能锁技术以及NB-IoT技术的研究背景和意义，并且简要描述了两项技术在国内外的研究现状。其次，经过方案论证比对，将Arduino Mega 2560作为主控板，将BC-35G通信模块作为主控板与服务器端通信的NB-IoT通信模块，实现了一套基于NB-IoT的电子智能锁系统。在其硬件设计上，系统由主控板、通信模块以及门锁模块组成。

在硬件系统的基础上，使用Arduino IDE的编程平台进行软件设计，首先要完成的是通信模块的入网以及各个模块的初始化，接着进行了主功能的程序设计，从而完成电子智能锁软件系统的设计。最后对系统整体进行了测试，其中包括了对系统的硬件测试和软件测试，然后对系统的功能实现进行测试。测试结果表明：基于NB-IoT的电子智能锁系统可以正常工作，能够实现开锁功能，系统具有较强稳定性，可以长时间服务器端保持通信，基本符合设计要求。

关键词：智能锁，窄带物联网，Arduino Mega 2560

Abstract

In recent years, smart lock technology is constantly evolving, and how to make its functions more satisfying people's needs is the focus of research in this field. In order to meet the needs of intelligent lock system, this paper designs and implements an electronic intelligent lock system based on NB-IoT.

The paper first introduces the research background and significance of smart lock and NB-IoT technology, and briefly describes the development status of two technologies. Secondly, after the program comparison, the Arduino Mega 2560 is used as the main control board, and the BC-35G communication module is used as the NB-IoT communication module for communication between the main control board and the server. The NB-IoT-based electronic intelligent lock system is realized. In its hardware design, the system consists of a main control board, a communication module, and a light-emitting diode.
On the basis of the hardware system, the Arduino IDE programming platform is used for software design. The first thing to accomplish is the network access of the communication module and the initialization of each module. Then the main function programming is carried out to complete the design of the electronic intelligent lock system. Finally, the system was tested as a whole, including hardware testing and software testing of the system, and then testing the functional implementation of the system. The test results show that the NB-IoT-based electronic intelligent lock system can work normally and unlock the function, the system has strong stability, and can maintain communication for a long time on the server side, which basically meets the design requirements.

Keywords: smart lock, NB-IoT, Arduino Mega 2560, BC35-G

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 研究现状 2

1.2.1 智能锁研究现状 2

1.2.2 NB-IoT技术研究现状 3

1.3 研究目的与方法 4

1.4 本文章节安排 4

第二章 系统总体方案设计 6

2.1 系统需求分析 6

2.2 总体方案设计 6

2.3 系统方案选择 7

2.3.1 通信方式的方案论证与选择 7

2.3.2 通信模块的方案论证与选择 8

2.3.3 主控板的方案论证与选择 9

2.4 本章小结 10

第三章 系统硬件设计 10

3.1 硬件总体结构 11

3.2 主要硬件模块的设计 11

3.2.1 Arduino Mega 2560主控板 11

3.2.2 通信模块 13

3.3 硬件连接 14

3.4 本章小结 15

第四章 系统软件设计 16

4.1 软件的总体设计 16

4.2 程序设计 17

4.2.1 Arduino开发环境 17

4.2.2 前期准备 17

4.2.3 主程序设计 18

4.3 本章小结 22

第五章 系统测试 23

5.1 硬件测试 23

5.2 通信模块的入网测试 24

5.3 功能实现 25

5.4 本章小结 28

第六章 总结与展望 29

6.1 总结 29

6.2 展望 29

参考文献 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

现如今，物联网技术随处可以见到，比如传感器技术、无线传输技术以及新兴的窄带物联网技术（Narrow Band Internet of Things）技术等等，物联网技术的应用场景十分广泛。物联网技术从根本上来说是让人们生活在每个物体之间相互联系的智能的环境中。通过物联网技术，可以让人们更好地对所处的世界进行认知，了解到自己与先进技术的差距，这不仅是一个挑战也更是一个机遇。

智能家居在国外一般被称作Smart Home，是物联网技术应用的一个重要方向。谈到智能家居，在许多媒体的形容中，是指对各种家用电器进行远程的控制，比如回家前远程控制空调便是一个常见的场景。智能锁技术的发展也是智能家居发展中的重要一环。

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