樓層單元門禁系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、樓層單元門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要根據(jù)現(xiàn)代住宅小區(qū)的安全的要求，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，本課程設(shè)計(jì)要是設(shè)計(jì)出一種小型小區(qū)的門控系統(tǒng)，在何處放行某些人、拒絕某些人，何時(shí)發(fā)出警報(bào)。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）。在異常情況下（輸入密碼錯(cuò)誤）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?？蓪?shí)現(xiàn)普通機(jī)械門鎖所不

2、能實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)門控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；門禁系統(tǒng)；對(duì)講通話系統(tǒng)；Proteus仿真 目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 門禁系統(tǒng)的分類11.2 本課程主要的設(shè)計(jì)工作21.3 本課程設(shè)計(jì)的意義21.4 本課程設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的場(chǎng)所32 本課程設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)32.1 基于單片機(jī)的單元門禁系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖和基本工作原理32.2 各模塊的功能42.3 小結(jié)43 硬件電路的設(shè)計(jì)43.1 門禁系統(tǒng)的硬件電路原理53.2 各分電路設(shè)計(jì)53.2.1 供電電源電路設(shè)計(jì)和鋰電池充電電路設(shè)計(jì)53.2.2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)73.2.3 門號(hào)選擇電路的設(shè)計(jì)73.2.4 矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)83.2.5 LED顯示

3、電路的設(shè)計(jì)93.2.6 斷電保護(hù)電路93.2.7 通話電路的設(shè)計(jì)103.3 小結(jié)114 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)124.1編程語言及開發(fā)工具124.2 軟件系統(tǒng)的流程結(jié)構(gòu)124.3 斷電密碼儲(chǔ)存子程序124.4 密碼輸入及其判斷子程序134.5 門號(hào)輸入及其判斷子程序144.6 小結(jié)155 仿真及實(shí)驗(yàn)調(diào)試165.1 住戶密碼輸入開門功能的仿真165.1.1住戶按鍵按下準(zhǔn)備輸入密碼仿真圖如圖5.1.1165.1.2住戶出入4位密碼仿真圖如圖5.1.2165.1.3住戶密碼輸入正確及指示燈仿真圖如圖5.1.3165.1.4住戶密碼輸入錯(cuò)誤及報(bào)警仿真圖如圖5.1.4175.2 訪客輸入門號(hào)呼叫功能的仿真175.

4、2.1訪客按鍵按下準(zhǔn)備輸入門號(hào)仿真圖如圖5.2.1175.2.2訪客輸入門號(hào)仿真圖175.2.4訪客輸入門號(hào)后呼叫住戶樓上樓下仿真圖5.2.4185.2.5訪客輸入門號(hào)后呼叫住戶住戶開門仿真圖5.2.5185.3 本章小結(jié)186 總結(jié)19參 考 文 獻(xiàn)20致 謝21附 錄22 1 緒論門控（門禁）系統(tǒng)屬于智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）種的安防系統(tǒng)，是一種新型的現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，高水平的門控系統(tǒng)集成自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，能夠?qū)Ω魍ǖ揽诘奈恢?，通行?duì)象及通行時(shí)間、方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口的安全控制。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

5、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)。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(shí)別技術(shù)更為先進(jìn)（感應(yīng)接觸技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)等），設(shè)計(jì)也趨于更合理，控制器與識(shí)別儀分體設(shè)計(jì)，識(shí)別儀安裝在門外，控制器安裝在門內(nèi)，即只有識(shí)別儀對(duì)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。1.1 門禁系統(tǒng)的分類隨著科技的發(fā)展電子類的科技的更新日新月異，門控系統(tǒng)的應(yīng)用已不局限在單一的出入口控制。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、

6、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。所以經(jīng)過多年的發(fā)展，門禁系統(tǒng)發(fā)展很快。門禁系統(tǒng)可分為三類： （1）密碼門禁系統(tǒng)電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。（2）刷卡門禁系統(tǒng)顧名思義此系統(tǒng)需要刷卡,通過刷入射頻卡，對(duì)射頻卡的辨別來實(shí)現(xiàn)開門和關(guān)門任務(wù)的功能，目前市面上的卡有很多種類：條碼、磁卡、接觸式IC卡，非接觸式IC卡等，條碼和磁卡，在超市和銀行

7、方面應(yīng)用的比較多，接觸式IC卡，以前在公共電話中用的比較多，但接觸式IC卡，芯片外露易壞、易折，而非接觸式IC卡既射頻卡，它把芯片和線圈封裝卡片內(nèi)，不容易損壞、不怕惡劣的環(huán)境，現(xiàn)在社會(huì)上很流行，可靠性也高。（3）生物識(shí)別門禁系統(tǒng)采用生物識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)在安防行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)越來越多,包括銀行、監(jiān)獄、部隊(duì)等單位已經(jīng)采用生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)來加強(qiáng)其管理的安全性和使用的方便性。生物識(shí)別系統(tǒng)按照識(shí)別對(duì)象來分主要有：1.指紋：是目前較成熟和適合于大規(guī)模應(yīng)用的生物識(shí)別特征。2.掌形：技術(shù)和產(chǎn)品也比較成熟，但是由于其體積大和價(jià)格較貴，限制了應(yīng)用。3.虹膜：是目前誤識(shí)率最低的產(chǎn)品之一，可以達(dá)到百萬分之一的精度，但

8、是由于其使用的不方便和價(jià)格昂貴及體積較大受到較多的使用限制。4.面相：由于其使用的方便性，這也是一種可以大規(guī)模推廣應(yīng)用的生物特征，但是由于目前的誤識(shí)率比較高和受到周圍環(huán)境的影響（如燈光、氣候等）,導(dǎo)致了使用上有一定的局限性。1.2 本課程主要的設(shè)計(jì)工作 1.2.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一樓層單元門禁系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)樓層住戶密碼開鎖或呼叫開鎖，能顯示操作狀態(tài)，阻止陌生人進(jìn)入，能輸出報(bào)警及顯示。設(shè)計(jì)完整的電路原理圖和編寫相關(guān)程序。1.2.2 設(shè)計(jì)具體要求用MCS-51系列單片機(jī)或其它CPU作為控制器設(shè)計(jì)一完整的控制系統(tǒng),需包括以下內(nèi)容： 各樓層需實(shí)現(xiàn)呼叫及對(duì)講； 用LED顯示； 有密碼輸入按鍵； 有聲音及

9、報(bào)警輸出； 當(dāng)斷電時(shí)能維持24小時(shí)正常工作。 用PROTEUS仿真其中一個(gè)功能。1.3 本課程設(shè)計(jì)的意義門控（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。對(duì)于使用者來說，一把鎖配一把鑰匙，多把就需要多把鑰匙，使用起來不方便。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。 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(duì)出入口通道的管理效率，使通道管理進(jìn)入了電子時(shí)代。綜合市場(chǎng)上的樓宇對(duì)講系統(tǒng)

10、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)。1.4 本課程設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的場(chǎng)所由于此設(shè)計(jì)綜合了基本的門禁系統(tǒng)和樓宇對(duì)講系統(tǒng)的功能，因此其主要的應(yīng)用場(chǎng)所為小區(qū)綜合樓，集體居住宿舍，寫字樓等的安全程度要求不是很高的場(chǎng)所。2 本課程設(shè)計(jì)總體方案設(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、LED顯示電路、報(bào)警電路、通話電路等電路模塊組成。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劃分的，說明起來也更加合理。2.1 基于單片機(jī)的單元門禁

11、系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖和基本工作原理智能控制器由主要供電充電鋰電池電路、蜂鳴報(bào)警電路、單片機(jī)及其外圍電路、（鍵盤電路、 LED顯示電路）通話門鈴電路的等電路模塊組成。主框圖如圖2.1 所示。通話電路鍵盤矩陣4*4AT89C52單片機(jī)LED顯示供電充電鋰電池電路單片機(jī)錯(cuò)誤報(bào)警電路AT24C02斷電保護(hù)密碼門禁系統(tǒng)PAS5001-N如上圖所表示，電源由主要供電充電鋰電池電路和變壓電路組成，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。當(dāng)斷電時(shí)有鋰電池供電。51單片機(jī)是整個(gè)電路的核心部分，其中單片機(jī)IO口的輸入有 4x4矩陣鍵盤、AT24C02 E2ROM的儲(chǔ)存器等，輸出LE

12、D顯示、報(bào)警電路、門鈴?fù)ㄔ掚娐?.2 各模塊的功能變壓電路：將市電壓濾波整流穩(wěn)壓后對(duì)鋰電池充電。充電鋰電池電路：在斷電的情況下能夠繼續(xù)想門控系統(tǒng)供電。4x4矩陣鍵盤：實(shí)現(xiàn)住戶輸入密碼開門，訪客輸入門號(hào)進(jìn)行通話。AT24C02 E2ROM：實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶密碼的儲(chǔ)存。LED顯示：顯示相關(guān)的信息。報(bào)警電路：當(dāng)用戶密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)報(bào)警提示。通話電路：訪客通過輸入門號(hào)，對(duì)住戶進(jìn)行通話。2.3 小結(jié)本系統(tǒng)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、LED顯示電路、報(bào)警電路、通話電路等電路模塊組成。理論上能初步實(shí)現(xiàn)小區(qū)單元門禁系統(tǒng)的功能。3 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 門禁系統(tǒng)的硬件電路原理硬件總體

13、電路原理圖如下所示，其中包括LED顯示模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊，鍵盤模塊和存儲(chǔ)模塊等，包括晶振電路復(fù)位電路、電源電路和鋰電池充電電路。圖3.1 電路原理圖 3.2 各分電路設(shè)計(jì)3.2.1 供電電源電路設(shè)計(jì)和鋰電池充電電路設(shè)計(jì) 如圖3.2.1.1所示電路為輸出電壓+5V、輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。圖3.2.1.1Proteus仿真：仿真圖220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM78

14、05的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件鋰電池充電電路設(shè)計(jì)：如圖3.2.1.2采用恒定電壓給電池充電，確保不會(huì)過充。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431組成精密可調(diào)穩(wěn)壓電

15、路，Q2、W2、R2構(gòu)成可調(diào)恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。隨著被充電池電壓的上升，充電電流將逐漸減小，待電池充滿后R4上的壓降將降低，從而使Q3截止，LED將熄滅，為保證電池能夠充足，請(qǐng)?jiān)谥甘緹粝绾罄^續(xù)充12小時(shí)。使用時(shí)請(qǐng)給Q2、Q3裝上合適的散熱器。本電路的優(yōu)點(diǎn)是：制作簡(jiǎn)單，元器件易購，充電安全，顯示直觀，并且不會(huì)損壞電池通過改變W1可以對(duì)多節(jié)串聯(lián)鋰電池充電，改變W可以對(duì)充電電流進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)。圖3.2.1.23.2.2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)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，由單片機(jī)輸出一開關(guān)信號(hào)使報(bào)警燈和蜂鳴器工作。如下圖2.2.2所示。3.2.3 門號(hào)

16、選擇電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)假想了本單元有7層樓，每層樓有一位住戶，從下到上依次是101、201、301、401、501、601、701。在設(shè)計(jì)門號(hào)選擇電路時(shí)考慮到了使用3線8線譯碼器。當(dāng)呼叫的為101用戶時(shí)單片機(jī)輸出三位編碼提供給譯碼器譯碼，在通過譯碼器呼叫該用戶。3線8線譯碼器工作原理： 引腳圖 真值表如當(dāng)呼叫101住戶時(shí)，單片機(jī)端口輸001，而譯碼器輸出端輸出，從而控制101用戶進(jìn)行通話功能。仿真圖如下圖3.2.3.1圖3.2.3.13.2.4 矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是用AT89S52的并行口P1接44矩陣鍵盤，如圖2.2.4a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(shí)別這

17、個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。對(duì)鍵盤的處理程序功能：確定有無鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動(dòng)。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。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為訪客、鍵值16為住戶，鍵值11為確認(rèn)，鍵值12為取消，鍵值14為呼叫，0-9為相應(yīng)數(shù)字。矩陣鍵盤Proteus仿真圖3.2.5 LED顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用了共陰極的LED數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)顯示，此LED數(shù)碼管是有一個(gè)

18、共陰極端，然后有a,b,c,d,e,f,g,DP為控制數(shù)碼管的顯示，顯示原理如下表：數(shù)碼管編碼顯示數(shù)碼管編碼顯示數(shù)碼管編碼顯示0x3fO0x73P0x79E0x37N0x40-0x76H0x3f00x0610x5B20x4F30x6640x6D50x7D60x0770x7F80x679仿真圖：3.2.6 斷電保護(hù)電路 本電路主要是對(duì)用戶密碼的一種儲(chǔ)存防止斷電后密碼丟失的作用，采用了AT24C02芯片。該芯片是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含256x8位儲(chǔ)存空間，具有工作電壓寬（2.5-5.5V）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積

19、小等特點(diǎn)。該芯片采用I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或者讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。通過SDA及SCL兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。而因?yàn)橛昧薎2C規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)和從機(jī)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。其電路圖如下圖3.2.6.1圖3.2.6.1圖中AT24C02的1、2、3腳是三條

20、地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89C52試驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送，在AT89C52實(shí)驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的P2.6連接。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線，在AT89C52實(shí)驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的P2.7連接。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)5.1K的上拉電阻。第7引腳需要接地。3.2.7 通話電路的設(shè)計(jì)通話電路模塊主要功能是方便訪客進(jìn)行訪問。由單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的輸出，模擬電路進(jìn)行通話。原理圖如圖3.2.7.1所示，在這個(gè)門禁通話電路圖中，圖中有兩個(gè)“SPEAKER”一個(gè)是揚(yáng)聲器，一個(gè)是麥克風(fēng)。

21、BC109C的共基極放大模型，提供了良好的電壓增益，同時(shí)提供一個(gè)低阻抗輸入與揚(yáng)聲器相匹配。自身的直流偏置用于允許晶體管內(nèi)部的電流增益變化 。LM386作為一種音頻集成功放芯片用來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。10K的電位器作為音量控制，總增益可以與預(yù)設(shè)的5K想適應(yīng)。雙刀雙擲開關(guān)，控制的通話與被通話的方式以便于相互通話。手動(dòng)操作開關(guān)（室內(nèi)安裝）允許雙向溝通。單片機(jī)P1.1口作為信號(hào)輸出口控制三極管是電路導(dǎo)通達(dá)到通話的目的。圖3.2.7.13.3 小結(jié)本章節(jié)對(duì)門控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并對(duì)各個(gè)分電路進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中采用了51系列單片機(jī)中的AT89C52單片機(jī)，它功能完善，價(jià)格低廉，可靠性高、有良好的通用

22、性。還采用了LED數(shù)碼管顯示模塊，可以實(shí)現(xiàn)建立了良好的人機(jī)交互界面的要求，操作起來將更加方便。設(shè)計(jì)中采用了4X4矩陣鍵盤，可以有針對(duì)性的讓訪客輸入門號(hào)進(jìn)行通話，讓住戶輸入密碼開門。設(shè)計(jì)中采用了8路模擬開關(guān)74ls138譯碼器用于對(duì)7個(gè)門號(hào)進(jìn)行通斷。在供電充電電路中，可以自動(dòng)投入備用電源，其中采用了鋰電池充電電路。可以保護(hù)蓄電池，使其壽命更久4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1編程語言及開發(fā)工具本系統(tǒng)的處理器是兼容8051指令集的高速單片機(jī)P89LPC932A1。為此，首選Keil Vision 作為其開發(fā)工具。Keil Vision 是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)

23、系統(tǒng)。其功能強(qiáng)大，生成的代碼緊湊，是目前世界上使用最廣泛的51系列兼容單片機(jī)開發(fā)工具。4.2 軟件系統(tǒng)的流程結(jié)構(gòu)下圖圖為主程序流程圖，程序基本上是通過對(duì)鍵值的掃描，當(dāng)輸入對(duì)應(yīng)的鍵時(shí)，運(yùn)行相應(yīng)的子程序。從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟件功能。開始讀取密碼 成功鍵盤掃描報(bào)警住戶訪客取消取消門號(hào)輸入記起判斷門號(hào)輸入記起判斷 N N Y Y開門呼叫4.3 斷電密碼儲(chǔ)存子程序 對(duì)于AT24C02 E2PROM 芯片該芯片采用I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或者讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，

24、以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。通過SDA及SCL兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。而因?yàn)橛昧薎2C規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)和從機(jī)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。時(shí)序圖如下：程序流程圖如下：4.4 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。在密碼子程序中，以數(shù)組查表的方式將輸入的密碼和初始的密碼進(jìn)行比較，判斷對(duì)誤，并顯示。設(shè)置的4位密碼為*在每輸入一位密碼時(shí)，屏幕

25、將顯示輸入的密碼位數(shù)，在此流程圖中未將這些程序段一一寫出，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤的時(shí)候?qū)@示“ERROR”同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，屏幕將顯示“OPEN”。流程圖如下圖4.4.1顯示：空白 按下住戶按鍵顯示：-密碼（4位）初始密碼為：1 2 3 4 取消 按鍵 輸入密碼判斷程序顯示：-ERROR N Y顯示：-OPEN4.5 門號(hào)輸入及其判斷子程序 此子程序大致與上子程序相同，只是在算法上有不同。此程序是間接的存儲(chǔ)起來，然后再經(jīng)過加法運(yùn)算，將所得到的結(jié)果儲(chǔ)存，然后再進(jìn)行與已存的門號(hào)數(shù)組進(jìn)行比較，判斷結(jié)果。輸出也和上程序不同，此程序是輸出到模擬開關(guān)74LS138譯碼器上的編碼信號(hào)。當(dāng)門號(hào)輸入正

26、確時(shí)，相應(yīng)的編碼將在單片機(jī)的P1.4P1.6產(chǎn)生。下圖的程序流程圖為門號(hào)流程圖4.5.1顯示：空白本設(shè)計(jì)中的門號(hào)為101201301401501601701 按下訪客按鍵顯示：- 取消 輸入數(shù)字門號(hào)取消顯示：相應(yīng)的門號(hào) N YP1.4P1.6輸出相應(yīng)的編碼并呼叫4.6 小結(jié) 此章節(jié)對(duì)此課題的軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了詳細(xì)的說明。利用程序流程圖每個(gè)功能基本流程并結(jié)合元件內(nèi)部特殊的指令進(jìn)行了講述。5 仿真及實(shí)驗(yàn)調(diào)試5.1 住戶密碼輸入開門功能的仿真本程序設(shè)置的初始六位密碼是1234（可以在程序中改變），經(jīng)鍵盤輸入，在輸入正確或錯(cuò)誤時(shí)，均有相應(yīng)聲音提示和led指示。5.1.1住戶按鍵按下準(zhǔn)備輸入密碼仿真圖如

27、圖5.1.1圖5.1.15.1.2住戶出入4位密碼仿真圖如圖5.1.2圖5.1.25.1.3住戶密碼輸入正確及指示燈仿真圖如圖5.1.3 圖5.1.35.1.4住戶密碼輸入錯(cuò)誤及報(bào)警仿真圖如圖5.1.4 圖5.1.4.15.2 訪客輸入門號(hào)呼叫功能的仿真5.2.1訪客按鍵按下準(zhǔn)備輸入門號(hào)仿真圖如圖5.2.1圖5.2.15.2.2訪客輸入門號(hào)仿真圖本次模擬呼叫301住戶，所以仿真圖顯示為301用戶的門號(hào)。如圖5.2.25.2.4訪客輸入門號(hào)后呼叫住戶樓上樓下仿真圖5.2.4 圖5.2.45.2.5訪客輸入門號(hào)后呼叫住戶住戶開門仿真圖5.2.5圖5.2.55.3 本章小結(jié)此章節(jié)講述了設(shè)計(jì)的仿真部分

28、，著重說明了密碼輸入及門號(hào)輸入功能的仿真，比較全面地對(duì)此設(shè)計(jì)功能的說明。系統(tǒng)采用了LED數(shù)碼管顯示模塊，建立了良好的人機(jī)交互界面，使的操作起來更加方便。在密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警器將報(bào)警，從而提升住戶秘密碼輸入錯(cuò)誤，因此系統(tǒng)具有良好的提示作用。在訪客來訪時(shí)，輸入門號(hào)并呼叫相應(yīng)的住戶，并且能進(jìn)行簡(jiǎn)單的通話功能，能很好為住戶識(shí)別來訪的人，為來訪的人員開門。6 總結(jié)我的課程設(shè)計(jì)題目是“樓層單元門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。一開始，有點(diǎn)茫然，不知道怎么著手，甚至完全不知道應(yīng)該怎么去做這個(gè)課程設(shè)計(jì)。最后我在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)很多前輩們都做過這個(gè)系統(tǒng)，于是借鑒了前輩們的設(shè)計(jì)，并通過自己的想象，確立了系統(tǒng)框圖，確立了系統(tǒng)

29、框圖之后思路就變得十分清晰。歷經(jīng)了10天的奮戰(zhàn)，甚至有幾天做上癮了晚上2點(diǎn)才睡覺，最后課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。設(shè)計(jì)初期是搜集資料文獻(xiàn)。在老師的指點(diǎn)下，通過各種渠道開始準(zhǔn)備工作通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等。在鄧?yán)蠋煹闹笇?dǎo)下，我對(duì)我的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一部分的修改，加入了一些我原來沒有想到的部分，和摒棄了一些無關(guān)緊要的內(nèi)容。在這段時(shí)期，我時(shí)常進(jìn)出學(xué)校圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，在學(xué)校電子閱覽室，我搜索了一些學(xué)術(shù)論文和期刊文章，搜索了外文文獻(xiàn)資料；藉此了解到一些相關(guān)的知識(shí)。接下來，我開始對(duì)

30、所搜集的資料進(jìn)行整理、分析研究，對(duì)比。并根據(jù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖仔細(xì)研究各個(gè)部分的軟件和硬件。并在Proteus和DXP 2004中畫出了仿真圖和原理圖。為了畫出自己滿意的電路圖，圖表等，我仔細(xì)復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)了protues及DXP 2004軟件的使用。掌握了許多的細(xì)節(jié)問題。此次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。在設(shè)計(jì)電路的方案時(shí)，方案中我選用了AT89C52單片機(jī)、AT24C02 E2PROM芯片和74LS138譯碼器芯片，可以將所需功能更加容易實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)期間遇到的問題很多，有些是在自己技術(shù)所在范圍之外，每當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)自己的想法或者運(yùn)行不下去

31、的時(shí)候，通過網(wǎng)絡(luò)上的檢索，和問老師和同學(xué)，在他們的幫助下一步一步的完成了設(shè)計(jì)。所以越是不懂的東西才要去學(xué)，在學(xué)習(xí)的過程中你會(huì)收獲很多，其中一點(diǎn)就是互相學(xué)習(xí)是最好的學(xué)習(xí)途徑，在學(xué)習(xí)之后你會(huì)感覺到很有成就感，這也是我在完成設(shè)計(jì)之后的體會(huì)。參 考 文 獻(xiàn)1 黃惟公,鄧成中,王燕.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M,西安-西安電子科技大學(xué)出版社, 2007.082 喻宗泉,喻晗,李建民.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M,西安-西安電子科技大學(xué)出版社,2006.53 吳春國，李文石.單片機(jī)控制電子鎖技術(shù)剖析M,東北林業(yè)大學(xué)學(xué)出版社，2002.54 賴麒文.8051單片機(jī)C語言徹底應(yīng)用M,科學(xué)出版社，2002.35 王忠明，朱

32、榮庭.串行EEPROM AT24C256在聲級(jí)計(jì)中的應(yīng)用J,井岡山學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.86 張瑩，陽璞瓊.基于單片機(jī)的小區(qū)單元門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J,通信技術(shù)，2012.24(3)7 楊世恩.智能電子門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)J,通信技術(shù),2011,44(5):78-70.8 王汝淋.智能門禁控制系統(tǒng)，北京電子工業(yè)出版社.2004.99 陳龍. 居住小區(qū)智能化系統(tǒng)與技術(shù). 中國建筑工業(yè)出版社，2002.1010 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).清華大學(xué)電子學(xué)教研組.1997.211 Olivier Nicole. Access control system. Internet data，F(xiàn)eb.200812 Wan

33、g Junbo. The Design of RF Card Entrance Management System Based on AT89C2051.East China Institute of Technology,2005.1附錄A 門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)主程序/*程序名稱：門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序功能： 住戶密碼輸入開門、訪客呼叫開門；相關(guān)的LED顯示、鍵盤的應(yīng)用；說明： 用于Proteus仿真，經(jīng)實(shí)驗(yàn)完成與實(shí)際實(shí)驗(yàn)板兼容，只是信息未存24c256作者： 李慶煌編寫開始日期：2013.6.25最后完成日期：2013.7.3*/#include #include #define uint unsign

34、ed int#define uchar unsigned charuchar num,count,wordbuf4,pwbuf4,pw4,i,flag,tt,a,k;uchar temp,mima,j,key,key1,key2,key3,key4,key5,key6,key7,key8,key9,key10,key11,key12,key13,key14,key15,key16;uchar code table=0x79,0x77,0x77,0x3f,0x77,0x3f,0x73,0x79,0x37,0x40,0x76;uchar code table1=0x3f,0x06,0x5B,0x4

35、F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x67;bit pwflag;bit enterflag;bit removeflag;bit zhuhuflag;bit fangkeflag;sbit sda=P27;sbit scl=P26;void dylen(uint z);void init();void write_add(uchar address,uchar date);uchar read_add(uchar address);void xianshierror();void xianshiopen();void xianshigang();void xianshim

36、ima();void xianshishuzi();void jzkey();void zhuhu();void fangke();void mmbj();void hujiao();main() P1=0X00; P1=0x04; /初始密碼 pw0=1; pw1=2; pw2=3; pw3=4; enterflag=0; removeflag=0; /定時(shí)中斷 tt=0; TMOD=0X01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; init();/24c02初始化 for(k=0;k4;k+) /

37、寫入AT24C02 write_add(23+k,pwk); dylen(1000); pwk=read_add(23+k); while(1) jzkey(); zhuhu(); fangke(); mmbj(); hujiao(); if(removeflag=1) count=0; flag=3; P1=0X04; key14=0; xianshigang(); void hujiao() /呼叫子程序 if(key14=1) a=pwbufcount+pwbufcount-1+pwbufcount-2-1; switch(a) case 2: P1=0x12; break; case

38、3: P1=0x22; break; case 4: P1=0x32; break; case 5: P1=0x42; break; case 6: P1=0x52; break; case 7: P1=0x62; break; case 8: P1=0x72; break; void mmbj() /密碼比較子程序 if(enterflag=1) count=0; enterflag=0; for(i=0;i0;x-) for(y=110;y0;y-);void jzkey() /矩陣鍵盤 P3=0xfe; temp=P3; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) dy

39、len(10); temp=P3; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=P3; switch(temp) case 0xee: pwbufcount=0,count+,key16=2,key15=2,removeflag=0; break;case 0xde: pwbufcount=1,count+,key16=2,key15=2,removeflag=0; break;case 0xbe: pwbufcount=2,count+,key16=2,key15=2,removeflag=0; break; case 0x7e: pwbufcount=3,count+,key16=2,ke