【正文】 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ，網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng) 開始快速發(fā)展 。這種類型的門 控 系統(tǒng)中門控制器 與 管理中心是通過局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)的，通信方式采用的是網(wǎng)絡(luò)常用的 TCP/IP 協(xié)議，技術(shù)含量高，管理中心位置可以隨時 變更，不需重新布線，很容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 控制或異地控制。 隨著人們對門 控 系統(tǒng)各方面要求的不斷提高，門 控 系統(tǒng)的發(fā)展主要呈現(xiàn)出兩種趨勢： 1） 門 控 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛 門 控 系統(tǒng)的應(yīng)用已不局限在單一的出入口控制。它不僅可以應(yīng)用于智能大廈或智能小區(qū)的門禁系統(tǒng)，還可以應(yīng)用在遠程控制、停車場控制、電梯控制、交通管理或與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制等多種控制場合。感應(yīng)式門 控 系統(tǒng)和生物辨識門 控 系統(tǒng)成為門 控系統(tǒng) 發(fā)展的兩大熱點。感應(yīng)式門禁系統(tǒng)價格較低，使用簡單，維護方便 的優(yōu)點是 目前和今后研究使用的一大方向。隨著技術(shù)的日漸成熟，生物 辨識門禁系統(tǒng)成本將逐步降低，實用性不斷提高，成為門禁系統(tǒng)發(fā)展的另一方向。隨著技術(shù)的日漸成熟，生物辨識門控 系統(tǒng)成本將逐步降低，使用性不斷提高，成為門 控 系統(tǒng)發(fā)展的另一方面。 2） 門 控 系統(tǒng)的集成應(yīng)用趨勢 門 控 系統(tǒng)可兼容多種讀卡技術(shù)，同時具備先進的聯(lián)網(wǎng)功能，通過聯(lián)網(wǎng)組成智能大基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 2 廈，智能小區(qū)等大型系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。 同時，好的門控系統(tǒng)集成消防系統(tǒng)，還具有消防聯(lián)動功能。 本課題的主要研究工作 課題內(nèi)容 設(shè)計出一種能有 密碼輸入 進 入 、門號呼叫及對講、 異常報警 等功能 的 門控系統(tǒng)，本課題要求 完成 門控系統(tǒng)的 的硬件和軟件設(shè)計 及其軟件仿真 。 課題要求 本課題主要要求完成以下內(nèi)容： （ 1） 硬件設(shè)計： 供電電源電路、備用電源 充電 電路、 門磁、蜂鳴報警電路、電控鎖及其驅(qū)動電路 、 門號選擇電路 、 單片機 及其 外圍電路、 （ 鍵盤電路、 1602液晶顯示電路、報警電路） 對講門鈴電路的 等電路 ； （ 2） 門控系統(tǒng)的 軟件設(shè)計； （ 3）門控系統(tǒng)的仿真。 本課題的研究意義 門控（ 門禁 ） 系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的 ， 傳統(tǒng)的門鎖是一種單純的機械裝置，雖然經(jīng)過不斷地改進，安全性有所提高，但是 無論如何 總能通過某種非正常的 手段把它打開，其安全性較差。對于使用者來說，一把鎖配一把鑰匙，多把就需要多把鑰匙，使用起來不方便。在出入較多的通道（辦公室，酒店客房等），鑰匙的管理也相當(dāng)麻煩，遇到鑰匙丟失或人員更換都要把鑰匙一起更換。 為了解決這些問題，出現(xiàn)了電子密碼鎖，這種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對出入口通道的管理效率，使通道管理進入了電子時代。 綜合市場上的樓宇對講系統(tǒng)和電子密碼鎖，我設(shè)計出了集合兩種功能并且自帶防盜報警的多功能門控系統(tǒng)。 本設(shè)計主要的應(yīng)用場所 由于此設(shè)計綜合了 基本的門禁系統(tǒng)和樓宇對講系統(tǒng)的功能，因 此其主要的應(yīng)用場所為小區(qū)綜合樓，集體居住宿舍 ，寫字樓 等 的安全程度要求不是很高的場所 。 基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 3 第 2 章 基于單片機的門控系統(tǒng)電路硬件設(shè)計 門控電路的硬件部分主要由主要供電電源電路、備用電源電路、單片機外圍電路、鍵盤電路、 1602 液晶顯示電路、報警電路、門號選擇電路、對講電路等電路模塊組成。分為三塊電路設(shè)計，一塊電路實現(xiàn)電源電路，第二塊電路是與單片機直接控制相關(guān)的電路，第三塊是對講電路，采用這種設(shè)計是根據(jù)各個電路模塊之間的距離和功能來劃分的，說明起來也更加合理。 基于單片機門控系統(tǒng)電路主框圖和工作基本原理 智能控制器由主要供電電源電路、備用電源充電電路、門磁、蜂鳴報警電路、電控鎖及其驅(qū)動電路、門號選擇電路、單片機及其外圍電路、（鍵盤電路、 1608液晶顯示電路、報警電路）對講門鈴電路的等電路模塊組成。主框圖如圖 所示。 圖 基于單片機門控系統(tǒng) 電路主框圖 如上圖所表示，電源由主要供電電源電路和備用電源電路組成，主要供電電路是由市電通過變壓濾波整流穩(wěn)壓后直接向各部分電路供 12V 和 5V 電壓。備用電源是蓄電池組，通過穩(wěn)壓電路得到 12V 和 5V 電壓。備用和主要供電是通過一繼電器切換的 。 51單片機是整個電路的核心部分，其中單片機 IO口的輸入有 4x4矩陣鍵盤、門磁、 DS1302時鐘電路等，輸出到十六路 CD06716 模擬開關(guān)門選擇電路、 1602 液晶、報警電路及電插鎖驅(qū)動電路等。其中電控鎖和門鈴對講電路要求提供的電壓是 12V，單片 機及其外主要供電電 源電路 電源切換 備用 電源電路 驅(qū)動電路 電 控 鎖 51 單 片 機 報警電路 16 路門 選擇電 路 CD406716 路模擬開關(guān) 鍵盤電路 1602 液晶 門 磁 時鐘芯片 門 鈴 對 講 電 路 12V 5V 電池 12V 基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 4 圍電路用的電源均為 5V。將此電路單片機編程后，以上電路的組合可實現(xiàn)對門的密碼開啟、對應(yīng)門號的呼叫樓宇對講、非正常情況報警等功能。 各分電路設(shè)計 供電電源變壓穩(wěn)壓電路及備用電源充電電路 供電電源變壓穩(wěn)壓電路主要是為單片機及其周圍電路和電 磁鎖的線圈和對講電路提供兩路穩(wěn)定的 +12V 和 +5V 電源，為了防止斷電出現(xiàn)門不能開啟的情況，電路還設(shè)計蓄電池斷電自動投入裝置。電源由 220V 交流電經(jīng)過 24V 的變壓器、整流濾波電路和 MC78L12CG 和 MC78L05CG 芯片可以產(chǎn)生供單片機電路的 +5V 和電磁鎖的 +12V 電源，斷電后經(jīng)自動通過 12V蓄電池 BT 提供。電路框圖如圖 ，硬件圖為 所示，其中直流繼電器用來實現(xiàn)市電供電電源和備用蓄電池電源的斷電自動切換當(dāng)常用電源正常時用常用電源，即斷電后則用備用蓄電池電源， D1 為市電通電指 示燈， D2 為工作指示燈。 圖 市 電 輸 入 220v 變壓器 24v 整流濾波電路 12v 蓄電池 充電 電路 輸 入 電 源 選 擇 MC7805C 穩(wěn)壓 MC7812CG 穩(wěn)壓 12V穩(wěn) 壓電源 5V穩(wěn) 壓電源 圖 基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 5 充電電路設(shè)計如下，本電路使用于給 12V 的鉛酸蓄電池充電，電路如圖圖 所示， LM305 是一個正輸出三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，他可以提供 ～ 33V、 3A 的直流輸出。當(dāng)開關(guān) s合上時，充電器的輸出電壓為 此時充電電流限制 在 2A，隨著電池電壓的升高，充電電流逐漸減小，在充電電流減小到 15mA 時，充電器轉(zhuǎn)換到一個較低的浮動充電電壓，以防止過充電。隨著向電池的滿量充電，充電電流繼續(xù)減小，而輸出電壓則 從 降低到 作用，此時將終止充電，同時晶體管 V1導(dǎo)通，驅(qū)動發(fā)光二極管 D10 點亮，表示電池已經(jīng)充足電。 圖 12v蓄電池充電電路 門磁、蜂鳴報警電路、電控鎖及其驅(qū)動電路 門磁 門磁是用來檢測門是否關(guān)閉的一個小型感應(yīng)器，在軟件實時監(jiān)控時，可以看到每個門現(xiàn)在的狀態(tài)是開著的還是關(guān)著的。 如下示意圖為 常見的一 種 暗裝式門磁， 一般都是 不帶電線的一端內(nèi)藏磁鐵，帶電線的低端內(nèi)部藏有干簧管等元器件，當(dāng)磁鐵接近時，電線輸出閉合信號，當(dāng)磁鐵遠離時，兩條電線輸出開路信號。不帶電線 的一端裝在門的頂部，帶電線的一端裝在門框上。門關(guān)好時，兩端正好重疊接近。 兩條電線輸出閉合信號。 圖 門磁工作示意圖 門磁可以實現(xiàn)對門的狀態(tài)進行監(jiān)控， 可以配合門控 系統(tǒng)，實現(xiàn) 門被非法闖入 ， 沒有 進入權(quán)或者 按按鈕的合法操作，而門被 強行 打開 的 報警 功能 。 同時 可以 軟件編程實1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 M a y 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : H : \ di pl om a p r o j e c t 設(shè)計 \ 畢業(yè)設(shè)計 . d db D r a w n B y :3O U T2IN1L M 3 0 5R 1 15 0 0R 1 71KR 1 32 3 0R 1 215R 1 43KR 1 50 . 2D 1 0L E DV 1 12 N 2 9 0 5C 1 11uC 1 20 . 1R 1 61 5 KD 1 11 N 4 5 7C 1 3C A PS W S P S T7814+326AL M 3 0 1 AD C 2 4 V到 1 2 V 電池1 2 V 電池充電電路C 1 41 0 4C 1 52 2 0 0 u F基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 6 DO O RQ1Z T X 7 0 4D8L E D G RE E NR L 1G 4 W 1 1 1 4 P 1 2 V接電鎖 12 V 電源 接電鎖現(xiàn) 長時間未關(guān)閉報警 功能。 電控鎖的選擇及其驅(qū)動電路設(shè)計 電控鎖是 門 控 系統(tǒng) 中鎖門的 執(zhí)行部件。 目前小區(qū)樓宇門控對講系統(tǒng)一般都是配備的電控鎖，這種鎖用戶可以用鑰匙自行打開，即使是在忘記密碼的情況等特殊情況下也可以用鑰匙將門打開。 根據(jù)門的材料、出門要求等需求選取不同的鎖具。主要有以下 兩種 種類型： 陽極鎖：陽極鎖是斷電開門型，符合消防要求。它安裝在門 框的上部。與電磁鎖不同的是陽極鎖適用于雙向的木門、玻璃門、防火門，而且它本身 帶有門磁檢測器，可隨時檢測門的安全狀態(tài)。 陰極鎖：一般的陰極鎖為通電開門型。適用單向木門。安裝陰極鎖一定要配備 UPS電源。因為停電時陰鎖是鎖門的。 “ 陽極鎖 ” 的一種停電開門的電鎖。切斷電源，電鎖 會自動 打開 。由于此設(shè)計是基于單片機，提供了備用電源，故排除了此種情況，而且電插鎖大多都是用于雙向開關(guān)門的門控系統(tǒng)中，本設(shè)計門控系統(tǒng)僅僅是單向開門即可。采用門磁 +陰極鎖的方案，為了符合消防要求，在單片機 IO 口可設(shè)置消防聯(lián)動接口。 在驅(qū)動電路中，用單片機三極管控制繼電器進行電鎖的電源通斷，電路原理如圖。在正常閉門情況下，控制電路是不對電控鎖供電 的，單片機 口發(fā)出開門信號時候即當(dāng) DOOR 置低電平時，經(jīng)單片機控制三極管來驅(qū)動電源繼電器接通而使得電控鎖的電源接通，電磁鎖接通指示燈 D8亮，實現(xiàn)開門功能。電路基本原理見下圖 。 圖 電控鎖驅(qū)動電路 基于單片機的門控系統(tǒng)設(shè)計 7 BEEPQ2Z T X 7 0 4D1L E D G RE E NL S 1S P E A K E R 報警電路 此電路設(shè)計相當(dāng)簡單可以實現(xiàn)簡單的提示及報警功能，由單片輸出一開關(guān)信號至三極管，觸發(fā)三極管以實現(xiàn)此功能。如下圖 所示。 圖 報警提示電路 對講系統(tǒng)是此設(shè)計中的一個重要的模塊，對 講系統(tǒng)中包含有對應(yīng)門號選擇呼叫的功能，設(shè)計方案是利用單片機的高低點位對四位輸出信號進行編碼，后經(jīng)過譯碼可以各個用戶進行門號選擇，為了實現(xiàn)這一功能，采用了多路選擇模擬開關(guān)芯片 CD4067，如圖 為 CD4067 的引腳圖。 CD4067 是單 16 路（單刀 16位）模擬開關(guān)，各開關(guān)由外部輸入二進制的地址碼 A、 B、 C、 D來切換。其中腳 1 14和 13 是地址碼 A、B、 C、 D 的輸入端；腳 2～ 9和 16～ 23是開關(guān)的輸入 /輸出端（開關(guān)位）；腳 1 是開關(guān)的輸出 /輸入公共端（開關(guān)刀）；腳 15 為控制端片選信號只有當(dāng)其置低電 平時有效（選通），高電平禁止（開關(guān)開路）。 CD4067 的真值表如表 所示。 4位二進制碼 A、B、 C、 D 共有 16 種狀態(tài)，所以可以控制 16個開關(guān)的通斷。從真值表上看出， CD4067的工作方式類似譯碼電路，可以將 16 種信號轉(zhuǎn)化為 16 開關(guān)的信號，這種模擬開關(guān)具有低的導(dǎo)通電阻和高的斷開電阻，被傳輸?shù)臄?shù)字信號幅度為 3V～ 15V。該圖中 0～ 15是開關(guān)的位， X代表開關(guān)的公共端刀，它等效一個單刀多位開關(guān)。各開關(guān)的切換是由BCD 碼作指令， BCD 碼的每四位二進制碼可對應(yīng)一個開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。各開關(guān)都可雙向傳輸信 號，即各開關(guān)允許從 n線到 1 線的信號傳送（輸入 /輸出）或 1線到 n線的分離（輸出 /輸入），以及允許信號的并 /串轉(zhuǎn)換。開關(guān)所需的 BCD 碼由 51單片機的 ~ 腳輸入的 ,片