电子制作 | 指纹解锁宝盒

指纹解锁宝盒

无论是在公司、公共场合，还是在家里，个人物品的存放安全和隐私安全，已经成为很多人担心的问题。传统的安全方式，如钥匙、密码、IC卡等，都存在丢失、遗忘、被复制，甚至被盗用等诸多不利因素，现在将指纹识别技术运用到锁具中，可以大大增强个人物品的安全性。当然这种技术也可以运用在很多物品存放和一些保密场景中。本项目是柴火认证会员项目。

硬件介绍

SeeeduinoXIAO 是矽递科技推出的基于 SAMD21 的极小主控板，非常迷你，平面尺寸只有 20mm×17.5mm，接口丰富，性能强大，非常适用开发各种小体积装置。

Seeeduino XIAO 扩展板功能强大，而且大小只有树莓派 4 大小的一半。这个板子拥有丰富的板载设备，可以很好地支持 CircuitPython，非常适合快速搭建原型和制作项目。

Grove 灯 环（24-WS2813 Mini），有 RGB 灯效的 LED 灯环。

3.7V 可 充 电 锂 电 池， 型 号 为803040，锂电池可插在扩展板上给设备供电。

Grove 指纹识别传感器，用于录入和识别指纹。

Grove 舵机， 主要用来控制齿轮或者是其他机械杠杆装置等。

以上的硬件齐全后，我们就可以根据场景需求开始制作用指纹解锁的宝盒了。

制作过程

第一步：硬件连接

制作硬件连接如下图所示。只需将各个传感器用 Grove 连接线如图所示与SeeeduinoXIAO 扩展板对应的接口连接上，无须焊接，即插即用，这也是我喜欢选择 Seeed 产品的原因，搭建项目像搭积木一样简单，节省了很多时间。

第二步：盒子外形搭建

我用了一个 Seeed Grove Starter Kit 的盒子作为容器，将其他设备分别装在盒子的顶部和内部的顶端，将扩展板用亚克力外壳保护起来，并且将电池和多余的Grove 连接线缠绕在里面，通过电烙铁将盒子穿洞，让 Grove 连接线穿过去，然后用热熔胶把其他部件粘在盒子顶部，造型如题图和下图所示。

第三步：安装库和上传代码

我用的编程平台是 Arduino IDE，玩过 Arduino 的朋友应该对 Arduino IDE 不陌生，如果是第一次接触 Arduino，就可以到 Seeed 的官网查看，里面有非常详细的文档教程，这里就不赘述了。

本项目需要用到 4 个库。将包含库的压缩包下载下来后，在 Arduino IDE 上分别将每个压缩包添加到库，步骤如下图所示。

库 安 装 完 成 后， 将 主 程 序 代码 放 在 Arduino IDE 里 面， 选 择SeeeduinoXIAO 主板，然后上传到板子中即可。

功能演示

通电后，LED 灯环会依次点亮，最终呈现一个紫色的圈，提示录入指纹（见图1）。

图 1  紫色灯光提示录入指纹

在录入指纹后，LED 灯环会呈现出一个蓝色的光圈，表示你已经完成了指纹录入（见图 2）。

图 2  蓝色灯光表示完成了指纹录入

指纹录入成功后，就可以开始用指纹开锁了，当你使用已录入的指纹时，LED灯环的颜色会变为绿色，蜂鸣器会先响两声，然后盒子打开（见图 3）。

图 3  灯光变成绿色

当你把盒子关上时，LED 灯环的颜色会变为红色。有两个行为会使灯环呈现红色：一是关上盒子，二是用未录入的指纹解锁（见图 4）。

图 4  LED 灯环为红色时

功能拓展

这里说一下 SeeeduinoXIAO 扩展板的 OLED 显示功能。SeeeduinoXIAO 扩展版最大的亮点是自带一个 0.96 英寸的OLED 显示屏，这个 OLED 显示屏还可以加载一些其他的程序，不仅能显示文字，还可以显示图案，可以让制作更加有趣。

在指纹解锁制作中，OLED 显 示屏只用到了文字显示功能，它其实可以显 示 各 种 各 样 的 图 案， 图 5 所 示 是 用SeeeduinoXIAO 扩展板做的一个心跳检测器，上面就显示了心跳信息。

图 5  OLED 显示屏显示心跳信息

显示图案的方法很简单，只需要找一个可以将图片转化为数组的网站或转换软件，png 格式的图片上传并得到图片的显示数组，将显示数组粘贴到显示图案的主程序中的相应位置即可。

例如我将一个爱心的 png 格式图片上传到网站上，获得数组。只需将这段数组放入主程序中的 U8X8_PROGMEM 里即可。

显示该图案的相应代码如下所示。

其他方案

在 SeeeduinoXIAO 扩 展 板 上市 之 前， 我 还 用 了 Grove Shield for SeeeduinoXIAO 做了一个类似的作品（见图 6）， 相 比 本 项 目， 它 需 要 外 接 一 个Grove 128 像素 ×64 像素的 RGB LCD屏幕作为显示，好处是屏幕更大并且可以调节颜色，喜欢的朋友们也可以尝试。我选择使用 Seeeduino XIAO 扩展板来做这个指纹解锁盒子项目，主要是因为它非常容易上手，接口丰富且即插即用，并且自带 OLED 显示屏，整体性价比更高，无论是有硬件基础的朋友还是初学者都能快速做出项目原型。除了 OLED 显示屏，Seeeduino XIAO 扩展板上还有扬声器、mini SD 卡内存扩展、RTC 实时时钟、自定义按钮等丰富的外设，搭配一些常用的传感器，可以用来做出生日贺卡、遥控小车、温控风扇、心率传感器、空气质量检测仪等好玩实用的项目，喜欢自己做项目的朋友们可以尽情探索。

图 6  Grove Shield for Seeeduino XIAO版本的指纹解锁制作