【正文】 隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展 ，門 控 系統(tǒng)應(yīng)用的自識別技術(shù)更為先進(jìn)（感應(yīng)接 觸技術(shù)、生物識別技術(shù)等），設(shè)計(jì)也趨于更合理，控制器與識別儀分體設(shè)計(jì)，識別儀安裝在門外，控制器安裝在門內(nèi)，即只有識別儀對控制器的輸入線露在門外，其他所有控制線均在門內(nèi)，因此在安全性方面有很大的提高，系統(tǒng)的可靠性、管理和使用的方便性等方面也有很大的進(jìn)步。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(yuǎn)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。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。 課題要求 本課題主要要求完成以下內(nèi)容： （ 1） 硬件設(shè)計(jì)： 供電電源電路、備用電源 充電 電路、 門磁、蜂鳴報(bào)警電路、電控鎖及其驅(qū)動電路 、 門號選擇電路 、 單片機(jī) 及其 外圍電路、 （ 鍵盤電路、 1602液晶顯示電路、報(bào)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(jì)； （ 3）門控系統(tǒng)的仿真。 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(jìn)入了電子時(shí)代。分為三塊電路設(shè)計(jì)，一塊電路實(shí)現(xiàn)電源電路，第二塊電路是與單片機(jī)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(jì)是根據(jù)各個(gè)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。備用電源是蓄電池組，通過穩(wěn)壓電路得到 12V 和 5V 電壓。將此電路單片機(jī)編程后，以上電路的組合可實(shí)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(bào)警等功能。 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(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 充電電路設(shè)計(jì)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(gè)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。 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(shí)，電線輸出閉合信號，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時(shí)，兩條電線輸出開路信號。 圖 門磁工作示意圖 門磁可以實(shí)現(xiàn)對門的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控， 可以配合門控 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 門被非法闖入 ， 沒有 進(jìn)入權(quán)或者 按按鈕的合法操作，而門被 強(qiáng)行 打開 的 報(bào)警 功能 。 根據(jù)門的材料、出門要求等需求選取不同的鎖具。 陰極鎖：一般的陰極鎖為通電開門型。 “ 陽極鎖 ” 的一種停電開門的電鎖。 在驅(qū)動電路中，用單片機(jī)三極管控制繼電器進(jìn)行電鎖的電源通斷，電路原理如圖。如下圖 所示。 CD4067 的真值表如表 所示。各開關(guān)的切換是由BCD 碼作指令， BCD 碼的每四位二進(jìn)制碼可對應(yīng)一個(gè)開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。 圖 單片機(jī)管腳及其分配 圖 6 0 15 0 35 0 25 0 14 0 34 0 24 0 13 0 33 0 23 0 12 0 32 0 22 0 11 0 31 0 21 0 1P IA NX U A NADCBX09X18X27X36X45X54X63X72X823X922X 1 021X 1 120X 1 219X 1 318X 1 417X 1 516X1A10B11C14D13EN15U34 0 6 7圖 CD4067的引腳圖 圖 CD4067的真值表 圖 AT89C52 管腳圖 1514131211109876543200 00011 1111110000000000011111111 1111000 00 0000011 11111111000 000000001 00100001000000None1InhDCBA Cha nnel基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是 51系列單 片機(jī)中的 AT89C52，它是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)包含 8Kbytes的課反復(fù)擦鞋的制度程序存儲器（ PEROM） 和 256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），期間采用高密度、非易失性存儲技術(shù)產(chǎn)生，易標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令系統(tǒng)及 8952產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和Flash存儲單元，使用與許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。 4x4 矩陣鍵盤電路 本設(shè)計(jì)是用 AT89S52 的并行口 P1 接 4 4 矩陣鍵盤，如圖 所示，矩陣鍵盤的每個(gè)按鍵有它的行值和列值 ，行值和列值的組合就是識別這個(gè)按鍵的編碼。設(shè)計(jì)中方案中的鍵 值及其功能如圖中下標(biāo)所示，其中鍵值 15為密碼輸入的功能、鍵值 14 為門號輸入呼叫的功能鍵值 13 為歡迎界面顯示，鍵值 12為重復(fù)上次的呼叫門號， 09為相應(yīng)數(shù)字。采用此液晶足以實(shí)現(xiàn)對此設(shè)計(jì)的顯示功能。 4腳 ： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 7～ 14腳 ： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 實(shí)時(shí)時(shí) 鐘芯片 DS1302 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片 ,內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和31 字節(jié)靜態(tài) RAM,通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路 .提供秒分時(shí)日日期 .月年的信息 ,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式 .DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信 ,僅需用到三個(gè)口線 :1 RES 復(fù)位 ,2 I/O 數(shù)據(jù)線 ,3 SCLK 串行時(shí)鐘 .時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通 信 .DS1302 工作時(shí)功耗很低 ,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 VCC1 和 VCC2 用于主電源和備份電源供應(yīng) ,VCC1 為可編程涓流充電電源。由于此芯片功率僅為 1mW 用電量很小， VCC1 可加備用電源，能在很久的時(shí)間段提供精準(zhǔn)的時(shí)間。摘機(jī)后，叉簧開關(guān) HS 的 3 接點(diǎn)接通，通話電路接通電源， 音頻放大器 IC2（ LM386） 工作， 這時(shí)可進(jìn)行對講。 CESHI 按鈕為設(shè)計(jì)的測試按鍵。設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302，在后邊用軟件 可以實(shí)現(xiàn)限時(shí)操作功能。 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 第 3 章 基于單片機(jī)門控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 門控系統(tǒng)的 核心控制器是單片機(jī)，應(yīng)用中采用 Atmel公司的 AT89C52單片機(jī)，采用KeilC編程，軟件經(jīng)過編程后可以基本上完成各個(gè)控制的功能，包括鍵盤掃描 、 1602LDC顯示、密碼輸入開門、門號呼叫、時(shí)間采集及其相應(yīng)時(shí)間內(nèi)限制開門或限制呼叫、門延時(shí)未關(guān)或非法入侵報(bào)警、密碼三次輸入錯(cuò)誤報(bào)警等功能。 軟件整體框圖 軟件模塊結(jié)構(gòu)框圖 通信 DS1302 記錄 實(shí)時(shí)時(shí)間 時(shí)間判斷 鍵盤掃描 主程序 密碼判斷 鍵值輸入 門號判斷 門號編碼 門磁掃描 報(bào)警 1602 液晶顯示 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 主程序流程圖 下圖圖為主程序流程圖，由上圖可知程序主要的流程，程序基本上是通過對鍵值及門磁的狀態(tài)進(jìn)行時(shí)刻掃描，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍵值時(shí)或者門磁信號變化時(shí)，運(yùn)行相應(yīng)的子程序?？刂谱止?jié)的最高有效位 (位 7) 必須是邏輯 1 ,如果該位為 0 ,則無法把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中 ?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸出。如果在傳送過程中 RST置為低電平 ,則會終止此次數(shù)據(jù)傳送 ,并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。數(shù)據(jù)寫入時(shí)從低位 (位 0) 開始 。 圖 控制字節(jié)的含義 圖 DS1302 的讀寫時(shí)序 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 密碼輸入及其判斷子程序 此子程序段是由主程序連續(xù)下來的，由于紙張?zhí)。瑹o在一個(gè)主程序流程圖中無法將所有子程序流程圖設(shè)計(jì)出來，故在此小節(jié)說明。如下圖 為其大致流程圖。當(dāng)門號輸入正確時(shí)，相應(yīng)的編碼將在單片機(jī)的 ~ 產(chǎn)生。（說明 1為高電平， 0 為低電平） ， 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令。 D：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 圖 ： LCD1602內(nèi)部顯示地址 在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。 圖 寫 操作時(shí)序 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 本章小結(jié) 此章節(jié)對此課題的軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了詳細(xì)的說明。下邊分密碼輸入開門功能，呼叫功能來進(jìn)行仿真介紹。 D0 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LD0D7D1D2D3D4D5D6RS RW ED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LD0 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LD0 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LD0 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1M 0 1 6 L基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 BEEPQ2Z T X 7 0 4D1L E D G RE E NL S 1S P E A K E R 重復(fù)上次呼叫功能的仿真 此仿真結(jié)果為 仿真結(jié)果。 主要是在程序上修改即可，當(dāng)程序掃描到在電鎖未至開門信號時(shí)，門磁有信號變動 （非法入侵） 時(shí)便發(fā)出報(bào)警聲。 本章小結(jié) 此章節(jié)講述了設(shè)計(jì)的仿真部分，著重說明了密碼輸入及門號輸入功能的仿真， 比較全面 地對此設(shè)計(jì)功能的說明。此系統(tǒng)還有消防聯(lián)動接口，可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動符合消防規(guī)范。在密碼輸入多次錯(cuò)誤，門非法入侵時(shí)，報(bào)警器將報(bào)警，同時(shí)報(bào)警器的信號也可以分接線到保衛(wèi)處。 下圖標(biāo) DOORCONTACT 與單片相連。當(dāng)上次無門號輸入，或者門號輸入錯(cuò)誤時(shí)，按下此功能鍵，顯示的結(jié)果為 中的門號輸入錯(cuò)誤顯示界面；當(dāng)上次門號輸入正確，在按下此功能鍵時(shí)，會持續(xù)的呼叫上次呼叫的門號。 1. 密碼輸入功能 開始界面 仿真 ：按鍵密碼輸入 LCD 上顯示： 2. 密碼輸入 的仿真 ：在鍵盤上按鍵（ 09 的