【正文】 單片機(jī)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 I 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘要 ： 在現(xiàn)代樓宇自動(dòng)化的應(yīng)用中，門 控 系統(tǒng)應(yīng) 用得十分廣泛，它提高了住宅質(zhì)量和人們的生活的安全性，本課題主要是設(shè)計(jì)出一種小型的門 控 系統(tǒng)，基于 51 單片機(jī)，以 鍵盤 密碼的輸入方式實(shí)現(xiàn)對(duì)門的出入控制， 或者通過鍵盤輸入門號(hào)的方式，進(jìn)行對(duì)講方式住戶實(shí)現(xiàn)開門。 適用于 普通樓宇 單位 的進(jìn)入控制 ，可實(shí)現(xiàn)： 對(duì)通道進(jìn)出權(quán)限 的控制（密碼輸入進(jìn)門的控制） ；對(duì)講系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)門外和住戶的對(duì)話及開門控制）?？蓪?shí)現(xiàn)普通機(jī)械門鎖所不能實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)門 控 系統(tǒng)。 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) 。 在與微機(jī)的通信方面， 從 較早的門 控 系統(tǒng)多為單機(jī)控制型 到 采用 RS485 通信方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ，網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng) 開始快速發(fā)展 。 隨著人們對(duì)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(shì)： 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。感應(yīng)式門 控 系統(tǒng)和生物辨識(shí)門 控 系統(tǒng)成 為門 控系統(tǒng) 發(fā)展的兩大熱點(diǎn)。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。 2） 門 控 系統(tǒng)的集成應(yīng)用趨勢(shì) 門 控 系統(tǒng)可兼容多種讀卡技術(shù)，同時(shí)具備先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)功能，通過聯(lián)網(wǎng)組成智能大基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 廈，智能小區(qū)等大型系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。 本課題的主要研究工作 課題內(nèi)容 設(shè)計(jì)出一種能有 密碼輸入 進(jìn) 入 、門號(hào)呼叫及對(duì)講、 異常報(bào)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(jì) 及其軟件仿真 。 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(jī)械裝置，雖然經(jīng)過不斷地改進(jìn)，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。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。 綜合市場(chǎng)上的樓宇對(duì)講系統(tǒng)和電子密碼鎖，我設(shè)計(jì)出了集 合兩種功能并且自帶防盜報(bào)警的多功能門控系統(tǒng)。 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)電路硬件設(shè)計(jì) 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(jī)外圍電路、鍵盤電路、 1602液晶顯示電路、報(bào)警電路、門號(hào)選擇電路、對(duì)講電路等電路模塊組成。 基于單片機(jī)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(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、 1608液晶顯示電路、報(bào)警電路）對(duì)講門鈴電路的等電路模塊組成。 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。備用和主要供電是通過一繼電器切換的。其中電控鎖和門鈴對(duì)講電路要求提供的電壓是 12V，單片 機(jī)及其外主要供電電源電路 電源切換 備用 電源電路 驅(qū)動(dòng)電路 電 控 鎖 51 單 片 機(jī) 報(bào)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(shí)鐘芯片 門 鈴 對(duì) 講 電 路 12V 5V 電池 12V 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 圍電路用的電源均為 5V。 各分電路設(shè)計(jì) 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(jī)及其周圍電路和電磁鎖的線圈和對(duì)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(jì)蓄電池?cái)嚯娮詣?dòng)投入裝置。電路框圖如圖 ，硬件圖為 ，其中直 流繼電器用來實(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。當(dāng)開關(guān) s合上時(shí)，充電器的輸出電壓為 此時(shí)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(shí)，充電器轉(zhuǎn)換到一個(gè)較低的浮動(dòng)充電電壓，以防止過充電。 圖 12v 蓄電池充電電路 門磁、蜂鳴報(bào)警電路、電控鎖及其驅(qū)動(dòng)電路 門磁 門磁是用來檢測(cè)門是否關(guān)閉的一個(gè)小型感應(yīng)器，在軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，可以看到每個(gè)門現(xiàn)在的狀態(tài)是開著的還是關(guān)著的。不帶電線的一端裝在門的頂部，帶電線的一端裝在門框上。 兩條電線輸出閉合信號(hào)。 同時(shí) 可以 軟件編程實(shí)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(jì) \ 畢業(yè)設(shè)計(jì) . 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(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(zhǎng)時(shí)間未關(guān)閉報(bào)警 功能。 目前小區(qū)樓宇門控對(duì)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。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。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(cè)器，可隨時(shí)檢測(cè)門的安 全狀態(tài)。適用單向木門。因?yàn)橥ｋ姇r(shí)陰鎖是鎖門的。切斷電源，電鎖 會(huì)自動(dòng) 打開 。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。在正常閉門情況下，控制電路是不對(duì)電控鎖供電的，單片機(jī) 當(dāng) DOOR置低電平時(shí)，經(jīng)單片機(jī)控制三極管來驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)開門功能。 圖 電控鎖驅(qū)動(dòng)電路 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 BEEPQ2Z T X 7 0 4D1L E D G RE E NL S 1S P E A K E R 報(bào)警電路 此電路設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的提示及報(bào)警功能，由單片輸出一開關(guān)信號(hào)至三極管，觸發(fā)三極管以實(shí)現(xiàn)此功能。 圖 報(bào)警提示電路 對(duì)講系統(tǒng)是此設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的模塊，對(duì)講系統(tǒng)中包含有對(duì)應(yīng)門號(hào)選擇呼叫的功能，設(shè)計(jì)方案是利用單片機(jī)的高低點(diǎn)位對(duì)四位輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，后經(jīng)過譯碼可以各個(gè)用戶進(jìn)行門號(hào)選擇，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，采用了多路選擇模擬開關(guān)芯片 CD4067，如圖 CD4067 的引腳圖。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）。 4位二進(jìn)制碼 A、B、 C、 D共有 16種狀態(tài)，所以可以控制 16個(gè)開關(guān)的通斷。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(gè)單刀多位開關(guān)。各開關(guān)都可雙向傳輸信號(hào)，即各開關(guān)允許從 n線到 1線的信號(hào)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(hào)的并 /串轉(zhuǎn)換。 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。 它有 32個(gè) I/O口線， 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，基本上都能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。 單片機(jī)的 P0、 P P P3均為雙向輸出口，由于此設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的管腳較多，如上圖所示在設(shè)計(jì)中比較合理的分配了：其中 P1口為鍵盤與單片機(jī)的通訊接口； P0 和~ 1602液晶顯示器 D0~D7的數(shù)據(jù)通訊接口， 電路的接口， ~ DS1302的連接接口， CD4067的輸出接口，其中 CD4067輸出的片選信號(hào)， 。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和 CPU通信。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。 基于單片機(jī)的門控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 D0D7D1D2D3D4D5D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L 1602 液晶及其電路 本設(shè)計(jì)中使用的 1