【正文】 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 第四章 protues 仿真 軟件設(shè)計(jì)階段完成后，軟件設(shè)計(jì)要求能夠?qū)崿F(xiàn) 密碼鎖、樓宇對(duì)講、和非正常狀態(tài)（即當(dāng)門電鎖未開時(shí)門磁信號(hào)變化）報(bào)警功能，在實(shí)現(xiàn)其上的功能以后還實(shí)現(xiàn)了在特定時(shí)間（即在晚上 0點(diǎn) ~5點(diǎn)）不可以實(shí)現(xiàn)密碼開門及呼叫對(duì)講功能。當(dāng)上次無(wú)門號(hào)輸入，或者門號(hào)輸入錯(cuò) 誤時(shí)，按下此功能鍵，顯示的結(jié)果為 中的門號(hào)輸入錯(cuò)誤顯示界面；當(dāng)上次門號(hào)輸入正確，在按下此功能鍵時(shí)，會(huì)持續(xù)的呼叫上次呼叫的門號(hào)。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(hào)也可以分接線到保衛(wèi)處。此系統(tǒng)還有消防聯(lián)動(dòng)接口，可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)符合消防規(guī)范。 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(hào)時(shí)，門磁有信號(hào)變動(dòng) （非法入侵） 時(shí)便發(fā)出報(bào)警聲。下邊分密碼輸入開門功能，呼叫功能來(lái)進(jìn)行仿真介紹。 圖 ： LCD1602 內(nèi)部顯示地址 在對(duì)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(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。 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。當(dāng)門號(hào)輸入正確時(shí)，相應(yīng)的編碼將在單片機(jī)的 ~ 產(chǎn)生。 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(lái)的，由于紙張?zhí)?，無(wú)在一個(gè)主程序流程圖中無(wú)法將所有子程序流程圖設(shè)計(jì)出來(lái)，故在此小節(jié)說明。如果在傳送過程中 RST置為低電平 ,則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送 ,并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)?？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(wú)法把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中 。 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(hào)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。 CESHI 按鈕為設(shè)計(jì)的測(cè)試按鍵。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。 7～ 14腳 ： D0～ D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。采用此液晶足以實(shí)現(xiàn)對(duì)此設(shè)計(jì)的顯示功能。 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 ，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(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。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(duì)應(yīng)一個(gè)開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。如下圖 所示。 “ 陽(yáng)極鎖 ” 的一種停電開門的電鎖。 根據(jù)門的材料、出門要求等需求選取不同的鎖具。 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(hào)，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時(shí)，兩條電線輸出開路信號(hào)。將此電路單片機(jī)編程后，以上電路的組合可實(shí)現(xiàn)對(duì)門的密碼開啟、對(duì)應(yīng)門號(hào)的呼叫樓宇對(duì)講、非正常情況報(bào)警等功能。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(duì)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(lái)劃分的，說明起來(lái)也更加合理。 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(dòng)電路 、 門號(hào)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(duì)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。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(chǎng)控制、電梯控制、交通管理或與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制等多種控制場(chǎng)合。在異常情況下（非法侵入、門超時(shí)未關(guān)）實(shí)現(xiàn)報(bào)警； 本系統(tǒng)的核心器件是單片機(jī)， 通過對(duì)單片機(jī)已經(jīng)寫入得程序的實(shí)現(xiàn)上述功能 。 隨著自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，門 控（門 禁 ） 系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展，進(jìn)入了成熟期， 但是總體來(lái)說門控（門禁）系統(tǒng)大體分為這 一下三類： 密碼門禁系統(tǒng) , 刷卡門禁系統(tǒng) ,生物識(shí)別門禁系統(tǒng) 。隨著技術(shù)的日漸成熟，生物辨識(shí)門禁系統(tǒng)成本將逐步降低，實(shí)用性不斷提高，成為門禁系統(tǒng)發(fā)展的另一方向。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。 圖 基于單片機(jī)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。電路框圖如圖 ，硬件圖為 ，其中直 流繼電器用來(lái)實(shí)現(xiàn)市電供電電源和備用蓄電池電源的斷電自動(dòng)切換當(dāng)常用電源正常時(shí)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。 兩條電線輸出閉合信號(hào)。與電磁鎖不同的是陽(yáng)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(cè)器，可隨時(shí)檢測(cè)門的安 全狀態(tài)。采用門磁 +陰極鎖的方案，為了符合消防要求，在單片機(jī) IO口可設(shè)置消防聯(lián)動(dòng)接口。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(hào)只有當(dāng)其置低電平時(shí)有效（選通），高電平禁止（開關(guān)開路）。 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7P I A N X U A NDCBAD O O RR S TS C L KI OD O O R C O N T A C TR WR SEP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7 B E E PF I R E A L A R MRSTR S TX T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U1AT89C52234567891RP1RESPACK8X2CRYSTALC322pC422pC122uR9100R101kD1LEDRED 單片機(jī)電路 單片機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的控制器的核心，完成整個(gè)控制器的控制功能，包括鍵盤的輸入、液晶屏幕的顯示、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 和運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)的輸出等功能。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接 地，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能及其鍵值。 圖 4x4 矩陣鍵盤接線及其鍵值示意圖 P1.6 P1.5P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P1.7P 1 . 0P1.40123456789重復(fù)上次呼叫歡迎界面門號(hào)輸入密碼輸入1011基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 RS TIOS CL KRS T5S CL K7I /O6X12X23V CC 18V CC 21U2DS 1 3 0 2X13 2 .7 6 8 K H zC22 2 pC12 2 p3腳 ： VL（ VEE）為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整 端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 1 16腳圖中未畫出，背光燈可以 方便 夜間的使用。如按一下 S，則音樂 IC的 3腳受觸發(fā)， 1腳有音樂信號(hào)輸出，經(jīng) Q15放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)經(jīng) R5推動(dòng) Y Y3。此系統(tǒng)還有消防聯(lián)動(dòng)接口，可以實(shí)現(xiàn)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。經(jīng)由 KeilC編程后，生成的 hex文件在 protues下仿真都可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。最低有效位 (位 0) 表示命令類型 ,為 0 表示要進(jìn)行寫操作 ,為 1 表示要進(jìn)行讀操作。DS1302 的數(shù)據(jù)輸入輸出向 DS1302 寫入數(shù)據(jù)時(shí) ,數(shù)據(jù)在控制字節(jié)輸入后的下一個(gè) SCLK周期的上升沿被寫入 ,多余的 SCLK將被忽略。黨密碼輸入正確時(shí)，屏幕將顯示“ CODE IS RIGHT,WAIT...”輸出三聲提示聲，并且產(chǎn)生電鎖接通信號(hào) REL=0，再延時(shí)關(guān)斷。 圖 門號(hào)輸入及其 判斷子程序流程圖 門號(hào)（ 16組）： (鍵盤輸入 ) 3 位 101 102 103 201 202 203 301 302 303 401 402 403 501 502 503 601 顯示 WELCOME! CALL OR INPUT CODE? 顯示 PLEASE INPUT THE DOOR NUMBER:_ 顯示 YOUR DOOR NUMBER IS RIGHT! WAIT... 在 IO 口輸出相應(yīng)編碼信號(hào)將 16路模擬開關(guān) CD4067 接通相應(yīng)信號(hào)（延時(shí) 4 秒） 按呼叫鍵 從鍵盤輸入門號(hào)0~9 顯示 PLEASE WAIT... 顯示 SORRY !NUM ERROR. 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 1602 液晶模塊顯示子程序的設(shè)計(jì) 1602液晶模塊控制指令 1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。圖 （下頁(yè)） 為 CGROM和 CGRAM與字符的關(guān)系 對(duì)照表 。在鍵盤上按鍵（ 09的按鍵才可，不然不會(huì)顯示輸入進(jìn)度），每次輸入一位密碼 LCD 上都會(huì)有相應(yīng)的進(jìn)度顯示： 3．門號(hào)輸入完成界面及正誤結(jié)果輸出的仿真 ： 在輸入門號(hào)正確的顯示及仿真時(shí)，是以輸入 101門號(hào)為例 D0D7D1D2D3D4D5D6RS RW ED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L門號(hào)正確顯示屏輸出顯示 門號(hào)輸入完成后顯示 10 1 D 10 11 0 1LE D G R E E N門號(hào)輸入錯(cuò)誤顯示界面 將 101 門號(hào)門號(hào)輸入時(shí)，接通指示燈亮。 門磁是用一按鈕代替進(jìn)行的仿真，當(dāng)按鈕按下時(shí)為模擬的非法入侵（門被強(qiáng)行