【正文】 基于51單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)摘要：本文主要介紹了基于51單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，原理和實(shí)現(xiàn)過程。該系統(tǒng)融合了自動(dòng)照明、語音提示及錄音、智能撥號(hào)提示、液晶顯示、智能密碼鎖和溫度傳感器和查詢鍵盤等接口技術(shù)，其智能化的功能，人性化的操作體現(xiàn)了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和學(xué)生對單片機(jī)接口和外圍設(shè)備控制知識(shí)的深入理解。該門禁系統(tǒng)會(huì)在晚上且有人靠近的時(shí)候自動(dòng)照明，液晶屏也只會(huì)在有人靠近的時(shí)候才點(diǎn)亮，充分體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的理念?？腿丝梢酝ㄟ^錄音系統(tǒng)留言，主人可以通過輸入密碼打開門鎖，每一步操作都會(huì)有相應(yīng)的液晶顯示或者語音提示，非常人性化。另外還設(shè)置了報(bào)警功能和溫度，時(shí)鐘顯示功能，安全又舒心。關(guān)鍵詞：智能門禁系統(tǒng)，液晶顯示，語音提示，紅外傳感器Intelligent Access control system Abstract: This paper mainly introduces the 51series microputer based on the intelligence of the design of the entrance guard system, principle and realization process. This system incorporates the automatic lighting, audio and recording, intelligent dialup hint, liquid crystal display, intelligent locks and temperature sensor and inquires the keyboard interface technology, its intelligent function, the operation of the human reflects the advanced design idea and the students in single chip microputer interface and peripheral equipment control a better understanding of the knowledge. The entrance guard system in the evening and someone will near automatic lighting, LCD screen will only in someone close to light up only when, fully embodies the energy conservation and environmental protection concept. Guests can leave a message by the system, the host can through the input password unlock the door, every step operation will have corresponding liquid crystal display or voice prompt, very human nature is changed. In addition also set the alarm function and temperature, the clock display function, safe and fortable.Key words:Intelligent Access control system LCD display voice prompts infrared sensor 目錄Intelligent Access control system 11 概述 22 設(shè)計(jì)內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 語音提示及錄音模塊設(shè)計(jì) 2 智能撥號(hào)報(bào)警設(shè)計(jì) 3 自動(dòng)照明模塊設(shè)計(jì) 3 液晶顯示設(shè)計(jì) 3 智能密碼鎖設(shè)計(jì) 3 溫度傳感器設(shè)計(jì) 3 4 功能 4 優(yōu)點(diǎn)（特色與創(chuàng)新） 43 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 54 硬件設(shè)計(jì) 8 語音模塊 8 9 放音 10 液晶模塊 11 傳感器模塊： 12 鍵盤模塊 14 其它 155 軟件設(shè)計(jì) 156 結(jié)果與討論 53 功能完成情況： 53 遇到的困難和解決辦法： 547 體會(huì)與建議 57 正文內(nèi)容：1 概述隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，家居門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人性化、個(gè)性化、趣味化、實(shí)現(xiàn)多功能已經(jīng)成為家具門禁設(shè)計(jì)的一個(gè)值得研究拓展和有市場價(jià)值的方向。另一方面，隨著人們生活水平的提高，人們開始追求更加健康、和諧的生活環(huán)境，如何使家居生活更加安全舒適也是引起人們困擾的一個(gè)問題。針對上述情況，本項(xiàng)目以51單片機(jī)為核心結(jié)合新型傳感器、集成電路，以模塊化、積木式的原則設(shè)計(jì)了多功能智能交互式家居門禁系統(tǒng)，能滿足人們對高品質(zhì)家居環(huán)境的要求設(shè)計(jì)內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo)2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 設(shè)計(jì)內(nèi)容多功能智能家居門禁系統(tǒng)把自動(dòng)照明、語音提示及錄音、液晶顯示、智能密碼鎖和溫度傳感器，報(bào)警模塊通過51單片機(jī)連接在一起，構(gòu)成一個(gè)智能化、多功能的家庭實(shí)用型門禁系統(tǒng)。 語音提示及錄音模塊設(shè)計(jì)語音提示：采用ISD1720芯片的SPI模式，通過程序分別錄入3段代表不同狀態(tài)的話，并記錄每一段語音的起始地址。正常工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)各個(gè)傳感器和內(nèi)部定時(shí)的狀態(tài)，操作ISD1720出不同的聲音段播放。比如密碼錯(cuò)誤時(shí)，就調(diào)用錄有“密碼錯(cuò)誤，請重新輸入”這一片段的始末地址，然后放音。留言功能：采用ISD1720芯片的直接按鍵模式，啟用放音模式用后的其他語音地址留給來訪者按鍵錄音，單片機(jī)采用自動(dòng)加一方式，由于受實(shí)驗(yàn)?zāi)K的影響最多可有15S左右留言。 智能撥號(hào)報(bào)警設(shè)計(jì)工作前，將所需撥的號(hào)碼設(shè)置并存放在智能撥號(hào)提示器內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。工作時(shí)本機(jī)直接接在電話線上，系統(tǒng)處于低功耗的睡眠工作狀態(tài)，一旦觸發(fā)開關(guān)有動(dòng)作（比如輸入密碼3次錯(cuò)誤），提示器便立即被喚醒，進(jìn)人撥號(hào)工作狀態(tài)，把預(yù)先設(shè)置好的號(hào)碼從電話線上撥發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)向遠(yuǎn)離現(xiàn)場的主人提示。在本實(shí)驗(yàn)中，暫時(shí)先采用用蜂鳴器模擬報(bào)警的方式，即若密碼輸入錯(cuò)誤達(dá)到三次，51單片機(jī)即驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，只有在輸入正確的密碼后，才能解除報(bào)警。 自動(dòng)照明模塊設(shè)計(jì)采用紅外感應(yīng)技術(shù)，在1 m內(nèi)感應(yīng)人體發(fā)出的紅外線，以開關(guān)量形式輸出信號(hào)，單片機(jī)檢測到有人后，根據(jù)低光照傳感器的信號(hào)判斷走廊是否需要照明裝置。 液晶顯示設(shè)計(jì)液晶顯示模塊是本系統(tǒng)主要的人際交互平臺(tái)。紅外傳感器探測到有人靠近時(shí)才會(huì)點(diǎn)亮液晶屏，先是顯示一幅家的圖案，然后進(jìn)入正常工作狀態(tài)，它能根據(jù)溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)分別顯示溫度。另外，當(dāng)有人使用門禁系統(tǒng)后，能夠給出相應(yīng)的提示，如“請輸入密碼”，“密碼錯(cuò)誤，請重新輸入”等。 智能密碼鎖設(shè)計(jì)將輸入的密碼和存儲(chǔ)的參數(shù)進(jìn)行比對，如果完全一致，則驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)打開門鎖，并通告語音和液晶提示“密碼正確，歡迎光臨”，如果有留言，此時(shí)液晶屏上面還會(huì)提醒有多少段留言；如果不一致，則語音提示和液晶均提示“密碼錯(cuò)誤，請重新輸入”。 溫度傳感器設(shè)計(jì)傳感器采集環(huán)境的溫度，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理后送到液晶顯示屏顯示。 功能本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的功能如下：1 有人靠近時(shí)，紅外傳感器發(fā)出信號(hào)，使液晶屏點(diǎn)亮，液晶屏顯示歡迎詞及實(shí)時(shí)溫度。2 晚上且有人靠近時(shí)，紅外傳感器也光敏電路工作，啟動(dòng)照明裝置。3 主人通過輸入密碼，打開門鎖，并且可以通過液晶屏獲知是否有留言，有幾段留言。其中打開門鎖，用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模擬。4 客人如果按門鈴無人接聽，達(dá)到3次液晶屏上會(huì)提示“主人暫不在家，歡迎使用留言功能”，即可以按錄音鍵，使用留言功能。主人回家后可以收聽留言。5 輸入密碼時(shí)，液晶屏給出相應(yīng)操作提示，密碼錯(cuò)誤時(shí)提醒重新輸入。同時(shí)，也會(huì)給出相應(yīng)的語音提示。6 密碼輸入3次錯(cuò)誤，啟動(dòng)報(bào)警裝置。其中打開報(bào)警裝置用驅(qū)動(dòng)蜂鳴器模擬，輸入正確密碼可以解除報(bào)警。 優(yōu)點(diǎn)（特色與創(chuàng)新）通過我們的努力與優(yōu)化，該系統(tǒng)應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 操作上：設(shè)置合理，簡潔易用，注意交互除了最基本的通過輸入密碼開關(guān)門以為，還配備了留言，溫度顯示等人性化功能與報(bào)警等安全措施，具有較高的合理性與實(shí)用性。2 提示方式上：設(shè)置合理，LCD液晶顯示為主，語音提示為輔，安排得當(dāng)每一步操作都有相應(yīng)的LCD液晶顯示的提示，在面對某些相對較為重要的提示時(shí)，采取語音與液晶共同提示，從而使交互性更強(qiáng)。同時(shí)，語音提示的音量可以調(diào)整到最適合用戶的大小，更體現(xiàn)出人性化。3 在系統(tǒng)內(nèi)部功能上：以單片機(jī)為核心，和用戶輸入，顯示輸出等模塊緊密結(jié)合多功能智能家居門禁系統(tǒng)把自動(dòng)照明、語音提示及錄音、智能撥號(hào)提示、液晶顯示、智能密碼鎖和溫度傳感器通過51單片機(jī)連接在一起，構(gòu)成一個(gè)智能化、多功能的家庭實(shí)用型門禁系統(tǒng)。4 在器件選用上：充分利用老師配給的試驗(yàn)箱，能用已有器件模擬的盡量模擬這樣做一方面可以和課程要求緊密結(jié)合，溫習(xí)了很多課程要求做的實(shí)驗(yàn)，比如查詢時(shí)鍵盤，DS18B20傳感器溫度控制實(shí)驗(yàn)等；另一方面，也相應(yīng)降低了對新的一些器件的實(shí)驗(yàn)要求，節(jié)約了人力物力，保證了項(xiàng)目在短時(shí)間內(nèi)的可實(shí)現(xiàn)性。另外，我們選擇用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模擬開鎖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器模擬報(bào)警，用加熱電阻的方式來模擬溫度變化，雖然只是一個(gè)簡單的步進(jìn)電機(jī)或者蜂鳴器，但確實(shí)使我們的系統(tǒng)擁有了更加豐富的自由度。5 環(huán)保性：我們的項(xiàng)目充分體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保性比如只在有人靠近需要操作時(shí)液晶屏才會(huì)點(diǎn)亮。作為一名工科的學(xué)生和日后的科技工作者，無論我們做什么項(xiàng)目，我們都要吧節(jié)能環(huán)?？紤]在內(nèi)。也許只是我們在設(shè)計(jì)上，不經(jīng)意的一筆，卻能在節(jié)能環(huán)保上面帶來巨大的收益。6 美觀性：多次修改，充分保證美觀性開機(jī)畫面，提示圖案，都是我們修改多次后的產(chǎn)物，非常美觀動(dòng)人，生動(dòng)幽默，吸引人的注意。語言也十分簡潔合理，處處體現(xiàn)著一種美。3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主程序邏輯控制：溫度變化總體硬件關(guān)系圖：我們設(shè)計(jì)的智能門禁系統(tǒng)，具體來說是以51單片機(jī)為核心將幾個(gè)模塊的功能緊密，人性化地結(jié)合在一起，并實(shí)現(xiàn)語音，液晶等多方面的交互功能。在具體的實(shí)踐過程中，我們充分利用試驗(yàn)箱的模塊，例如鍵盤模塊，語音模塊，顯示模塊，溫度模塊均是直接利用實(shí)驗(yàn)箱已有模塊完成的，而報(bào)警模塊和開鎖模塊也是利用實(shí)驗(yàn)箱中的蜂鳴器和步進(jìn)電機(jī)分別模擬的。在項(xiàng)目完成過程中，我們先是學(xué)習(xí)課本中的基礎(chǔ)知識(shí)，然后把每一模塊的功能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，這樣有多個(gè)好處，一是循序漸進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)的可能性較大，而是可以測試試驗(yàn)箱的模塊是否可用，如果是壞的，應(yīng)該更加更換，這樣如果最后把這些模塊組合到一起時(shí)，萬一功能無法正常實(shí)現(xiàn)，我們也可以把調(diào)試的重心放在軟件程序上，不用懷疑硬件模塊是否可用，從而浪費(fèi)大量的時(shí)間。液晶模塊是我們這一項(xiàng)目的主體模塊，我們首先實(shí)現(xiàn)的是液晶的顯示功能：開機(jī)時(shí)顯示一幅家的圖案，然后跳轉(zhuǎn)到歡迎界面（待機(jī)界面）。第二步實(shí)現(xiàn)的是溫度在液晶上的顯示功能，即在歡迎界面中顯示實(shí)時(shí)溫度，其中我們用加熱電阻的方式來模擬溫度的變化。第三步實(shí)現(xiàn)的是鍵盤模塊與顯示模塊的結(jié)合，輸入正確密碼即可用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。第四步實(shí)現(xiàn)的語言模塊即報(bào)警模塊的功能，即在密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)能夠調(diào)用相應(yīng)的語言片段，超過三次密碼錯(cuò)誤時(shí)能夠驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。第五步實(shí)現(xiàn)的是其他功能的實(shí)現(xiàn)，比如照明模塊等?？傊?，我們是按先主后次，先急后緩的順序來展開項(xiàng)目的，取得了較為良好的效果。4 硬件設(shè)計(jì) 語音模塊v 語音芯片選擇：ISD1720實(shí)驗(yàn)箱模塊：錄音功能采用：獨(dú)立按鍵工作模式。這兒的錄音指實(shí)現(xiàn)留言功能，包括留言和聽取留言，以及相關(guān)的功能設(shè)置。 ISD1720的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強(qiáng)大。不僅有錄、放功能， 還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。錄音操作：錄音：按下REC 鍵，/REC 管腳電平變低后開始錄音，直到松開按鍵使電平拉高或者芯片錄滿時(shí)結(jié)束。錄音結(jié)束后，錄音指針自動(dòng)移向下一個(gè)有效，而放音指針則指向剛剛錄完的那段語音????。聽取留言，即放音操作：放音操作有兩種模式，分別是邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)，都由/PLAY 管腳觸發(fā)。A）邊沿觸發(fā)模式：點(diǎn)按一下PLAY 鍵，/PLAY 管腳電平變低便開始播放當(dāng)前段的語音，并在遇到EOM 標(biāo)志后自動(dòng)停止。放音結(jié)束后，播放指針停留在剛播放的語音起始地址處，再次點(diǎn)按放音鍵會(huì)重新播放剛才的語音。在放音期間，LED燈會(huì)閃爍直到放音結(jié)束時(shí)熄滅。如果在放音期間點(diǎn)按放音鍵會(huì)停止放音。B）電平放音模式：如果一直按住PLAY 鍵，使/PLAY 管腳電平持續(xù)為低，那么會(huì)將芯片內(nèi)所有語音信息播放出來，并且循環(huán)播放直到松開按鍵將/PLAY 管腳電平拉高。在放音期間LED 閃爍。當(dāng)放音停止，播放指針會(huì)停留在當(dāng)前停止的語音段起始位置。?? 快進(jìn)操作：點(diǎn)按一下FWD 按鈕將/FWD 端拉低，會(huì)啟動(dòng)快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來將播放指針移向下一段語音信息。當(dāng)播放指針到達(dá)最后一段語音處時(shí)，再次快進(jìn)，指針會(huì)返回到第一段語音。當(dāng)下降沿來到/FWD 端時(shí)，快進(jìn)操作還要決定于芯片當(dāng)時(shí)的狀態(tài)：A） 如果芯片在掉電狀態(tài)并且當(dāng)前播放指針的位置不在最后一段，那么指針會(huì)前進(jìn)一段，到達(dá)下一段語音處。B） 如果芯片在掉電狀態(tài)并且當(dāng)前播放指針的位置在最后一段，那么指針會(huì)返回到第一段語音處。C） 如果芯片正在播放一段語音（非最后一段），那么此時(shí)放音停止，播放指針前進(jìn)到下一段，緊接著播放新的語音。D） 如果芯片正在播放最一段語音，那么此時(shí)，放音停止，播放指針返回到第一段語音，緊接著播放第一段語音。?? 擦除操作：擦除操作分為單段擦除和全體擦除