【正文】 單片機門禁系統(tǒng)設計畢業(yè)論文 I 基于單片機的門控系統(tǒng)設計 摘要 ： 在現(xiàn)代樓宇自動化的應用中，門控系統(tǒng)應用得 十分廣泛，它提高了住宅質(zhì)量和人們的生活的安全性，本課題主要是設計出一種小型的門控系統(tǒng)，基于 51 單片機，以鍵盤密碼的輸入方式實現(xiàn)對門的出入控制，或者通過鍵盤輸入門號的方式，進行對講方式住戶實現(xiàn)開門。適用于普通樓宇單位的進入控制，可實現(xiàn)： 對通道進出權(quán)限的控制（密碼輸入進門的控制）；對講系統(tǒng)（可實現(xiàn)門外和住戶的對話及開門控制）。可實現(xiàn)普通機械門鎖所不能實現(xiàn)的自動門控系統(tǒng)。 隨著自動識別技術(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) ,生物識別門禁系統(tǒng) 。 在與微機的通信方面，從較早的門控系統(tǒng)多為單機控制型到采用 RS485 通信方式的網(wǎng)絡系統(tǒng)，網(wǎng)絡型門禁系統(tǒng)開始快速發(fā)展。 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)的應用范圍越來越廣泛 門控系統(tǒng)的應用已不局限在單一的出入口控制。感應式門控系統(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。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。 2）門控系統(tǒng)的集成應用趨勢 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。 本課題的主要研究工作 課題內(nèi)容 設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 的硬件和軟件設計及其軟件仿真。 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。在出入較多的通道（辦公室，酒店客房等），鑰匙的管理也相當麻煩，遇到鑰匙丟失或人員更換都要把鑰匙一起更換。綜合市場上的樓宇對講系統(tǒng)和電子密碼鎖，我設計出了集合兩 種功能并且自帶防盜報警的多功能門控系統(tǒng)。 基于單片機的門控系統(tǒng)設計 3 第 2 章 基于單片機的門控系統(tǒng)電路硬件設計 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。 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。 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。備用和主要供電是通過一繼電器切換的。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)設計 4 圍電路用的電源均為 5V。 各分電路設計 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，電路還設計蓄電池斷電自動投入裝置。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。當開關(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。 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。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。 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 設計 \ 畢業(yè)設計 . 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。 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。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 帶有門磁檢測器，可隨時檢測門的安全狀 態(tài)。適用單向木門。因為停電時陰鎖是鎖門的。切斷電源，電鎖 會自動 打開 。采用門磁 +陰極鎖的方案，為了符合消防要求，在單片機 IO 口可設置消防聯(lián)動接口。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 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。 圖 電控鎖驅(qū)動電路 基于單片機的門控系統(tǒng)設計 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 此電路設計相當簡單可以實現(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。 圖 報警提示電路 對講系統(tǒng)是此設計中的一個重要的模塊，對講系統(tǒng)中包含有對應門號選擇呼叫的功能，設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。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其置低電平時有效（選通），高電平禁止（開關(guān)開路）。 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。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)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。 基于單片機的門控系統(tǒng)設計 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 單片機電路 單片機是整個設計的控制器的核心，完成整個控制器的控制功能，包括鍵盤的輸入、液晶屏幕的顯示、數(shù)據(jù)的存儲和運 算、數(shù)字信號的輸出等功能。它有 32個 I/O口線， 3個 16位定時 /計數(shù)器，基本上都能夠滿足本設計的要求。 單片機的 P0、 P P P3均為雙向輸出口，由于此設計使用的單片機的管腳較多，如上圖所示在設計中比較合理的分配了：其中 P1口為鍵盤與單片機的通訊接口； 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， 。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和 CPU 通信。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地， 另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能及其鍵值。 基于單片機的門控系統(tǒng)設計 10 D0D7D1D2D3D4D5D6RSRWED714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L 1602 液晶及其電路 本設計中使用的 1602