基于51單片機(jī)的門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第圖38所示：圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s18指紋接口識(shí)別電路電路圖中引腳功能如下：表格STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s13管腳功能圖名稱(chēng)功能管腳1Vin，模塊電源正輸入端（紅）；管腳2TD，串行數(shù)據(jù)輸出，TTL邏輯電平（綠）管腳3RD，串行數(shù)據(jù)輸入，TTL邏輯電平（白）管腳4GND，信號(hào)地。內(nèi)部與電源地連接（黑）ZFM-60ZFM-60系列光學(xué)紋模塊以高性能高速處理器為核心的光學(xué)指紋傳感器，可以不需要其他輔助電路的情況下，可以獨(dú)自完成指紋識(shí)別的一系列步驟及功能，高效且準(zhǔn)確。ZFM-60模塊性能卓越，具有廣泛的適用性。LCD12864顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)作為一個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)，有必要加入一個(gè)顯示屏來(lái)顯示日期、時(shí)間以及門(mén)的各種狀態(tài)，從而然使用戶(hù)得到更好的使用體驗(yàn)，更方便的使用該軟件。綜合市場(chǎng)上各種顯示屏的性能、價(jià)格以及綜合情況，決定選用LCD12864顯示模塊。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s19LCD12864顯示電路LCD12864的DB0到DB7口和單片機(jī)的數(shù)據(jù)口P0相連，并接上上拉電阻，以保持穩(wěn)定工作，不然程序正常也顯示不出來(lái)。另外，第三腳VO是對(duì)比度調(diào)節(jié)電位引腳，要接一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器，以此來(lái)調(diào)節(jié)顯示屏的對(duì)比度，固定的另一端接VCC，另一端接地?；咎匦匀缦拢旱碗娫措妷海╒DD:+3。0--+5。5V）顯示分辨率:128×64點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)內(nèi)置128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符2MHZ時(shí)鐘頻率顯示方式；STN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式；1/32DUTY，1/5BIAS視角方向；6點(diǎn)背光方式；側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/1通訊方式；串行、并口可選內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)工作溫度:0℃-+55℃,存儲(chǔ)溫度:-20℃-+60℃聲音提示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)作為一個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)，有必要加入一個(gè)聲音提示電路來(lái)的顯示門(mén)的各種狀態(tài)，從而然使用戶(hù)得到更好的使用體驗(yàn)，更方便的使用該軟件。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s110蜂鳴器提示電路綜合市場(chǎng)上各種聲音提示器件的綜合性能，我們選用價(jià)廉物美，性?xún)r(jià)比極高的一種器件——蜂鳴器。當(dāng)您的門(mén)在正常打開(kāi)時(shí)，蜂鳴器“嘀”的一下，清脆的聲音提示您，您的門(mén)已經(jīng)正常打開(kāi)了；當(dāng)門(mén)沒(méi)有被正常打開(kāi)，當(dāng)有人試圖用不合法卡、不合法指紋開(kāi)啟門(mén)時(shí)，這時(shí)就需要門(mén)禁系統(tǒng)MCU給聲音提示電路發(fā)信號(hào)，讓蜂鳴器發(fā)出“嘀~”的長(zhǎng)鳴一聲，以提示他收到嘗試非法侵入。本系統(tǒng)用蜂鳴器來(lái)提示門(mén)的開(kāi)關(guān)情況，以及開(kāi)鎖狀態(tài)。蜂鳴器通過(guò)單片機(jī)P1.7口來(lái)控制。當(dāng)P1.7為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通蜂鳴器開(kāi)始工作；當(dāng)P1.7為低電平時(shí)，三極管斷開(kāi)蜂鳴器停止工作。電磁鎖開(kāi)關(guān)電路本系統(tǒng)用電磁鎖來(lái)控制門(mén)的開(kāi)閉。電磁鎖電路如REF_Ref515716880\h圖311所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s111電磁鎖開(kāi)關(guān)電路電磁鎖受到單片機(jī)的P1.0口的控制。當(dāng)P1.0=1時(shí)，NPN三極管Q1導(dǎo)通，從而NPN三極管Q2導(dǎo)通，電磁鎖通電，開(kāi)始工作。發(fā)光二極管LED1用來(lái)顯示電路是否導(dǎo)通，從而讓管理者可以直觀(guān)的通過(guò)視覺(jué)就可以觀(guān)察電路的工作情況。但是，又由于電流太大，可能燒壞二極管，于是加入1K的限流電阻R3，來(lái)減小電路電流，保護(hù)二極管。反向并聯(lián)二極管DIODE，是用來(lái)防止外接直流電源正負(fù)接反，造成電磁鎖損壞。這樣的話(huà)如果接反，這只二極管就會(huì)過(guò)電，把外接電源短掉，此時(shí)就會(huì)斷保險(xiǎn)或其它的保護(hù)起作用，從而保護(hù)電磁鎖。除此之外，電磁鎖邊上還并聯(lián)了一個(gè)電容，用于吸收尖峰電壓，從而使電磁鎖更好的工作。門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)Keilc51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)Keilc51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。由于其在各方面的卓越表現(xiàn)，該系統(tǒng)漸漸深受廣大編程人員的歡迎。Keilc51程序編譯界面：圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11keil編譯界面LCD12864顯示程序設(shè)計(jì)在數(shù)字電路中，所有的信息都是以電位的高電平和低電平來(lái)儲(chǔ)存的，對(duì)控制器進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。英語(yǔ)由于字母比較少，所以只需要用8位就行，即一個(gè)字節(jié)。中文常用的卻有幾千個(gè)字，所以人們就用ASCLL的高128位來(lái)表示，我們稱(chēng)之其位漢字的內(nèi)碼。LCD12864主程序流程圖如REF_Ref515719443\h圖42，LCD12864子程序流程圖如REF_Ref515719473\h圖43。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12LCD12864主程序流程圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13LCD12864子程序流程圖射頻識(shí)別程序設(shè)計(jì)在ISO15693標(biāo)準(zhǔn)中，從讀取器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)編碼采用脈沖位置調(diào)制。電子標(biāo)簽支持兩種編碼模式，一種是1/256模式，另一種是1/4模式。兩種編碼模式的實(shí)現(xiàn)基本相同。首先，根據(jù)要編碼的數(shù)據(jù)確定脈沖高電平前后的時(shí)間(X318.88s和(FF-x)318.88s為1/256模式)，然后按順序調(diào)用它們。預(yù)脈沖高水平生成子程序、脈沖生成子程序和脈沖高級(jí)生成子程序。18.88的時(shí)間是盡可能準(zhǔn)確的，以避免因偏差積累引起的編碼錯(cuò)誤。在本設(shè)計(jì)中，方安采用1/4模式編碼，采用4脈沖位置調(diào)制方式。這個(gè)位置一次決定兩個(gè)位。四個(gè)連續(xù)的位對(duì)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，最小的位對(duì)首先傳送。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14射頻識(shí)別程序流程圖指紋程序設(shè)計(jì)圖像預(yù)處理鑒于外界生活中復(fù)雜的環(huán)境，情況錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致收集到的信息準(zhǔn)確性層次不齊，因此我們要對(duì)圖像信息進(jìn)行提前處理，我們稱(chēng)之為預(yù)處理。所謂的預(yù)處理，就是通過(guò)一定的專(zhuān)業(yè)手段，讓初次獲得的第一手圖像信息更加清晰明了，更適合模塊來(lái)處理。盡可能的保存原有的特征信息，即主要識(shí)別信息，避免出現(xiàn)令人誤導(dǎo)的圖像特征信息，導(dǎo)致識(shí)別部分識(shí)別失敗。指紋圖像的預(yù)處理標(biāo)志著指紋識(shí)別的開(kāi)始，好的開(kāi)始是成功的一半，所以這一步特別重要。鑒于人的指紋信息基本大致相似，常規(guī)的處理很難判別，因此我們需要采取更加專(zhuān)業(yè)化的算法來(lái)處理圖像，幫助圖像識(shí)別部分更加快速準(zhǔn)確的識(shí)別。采用方向圖濾波來(lái)對(duì)指紋圖像進(jìn)行處理。我們可以將指紋文線(xiàn)在0~180度之間平均分成N份，每個(gè)方向?yàn)?80度/N，這里取N=8。以每個(gè)像素點(diǎn)的位置來(lái)表示指紋圖像。提取特征點(diǎn)指紋識(shí)別算法最重要的部分還是要識(shí)別特征點(diǎn)。先用專(zhuān)業(yè)的算法找到分叉點(diǎn)，然后反向?qū)D分離，并清晰化，再提取分叉點(diǎn)，從而得到的分叉點(diǎn)。這樣得到的特征點(diǎn)大部分都不會(huì)對(duì)識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)生誤導(dǎo)，但是也不排除有例外，因?yàn)橥獠凯h(huán)境的復(fù)雜，從而導(dǎo)致識(shí)別的錯(cuò)誤率上升,所以必須將這些錯(cuò)誤消滅在萌芽之中。指紋的匹配將檢測(cè)到的指紋的特征點(diǎn)與庫(kù)中指紋特征點(diǎn)的位置與相似性進(jìn)行對(duì)比，算出每一對(duì)的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)。根據(jù)參數(shù)校對(duì)輸入的點(diǎn)的集合，將校正后的特征點(diǎn)的集合轉(zhuǎn)化到極坐標(biāo)系中，再是將所有的點(diǎn)，也就是特征點(diǎn)進(jìn)行比較，包括他們的位置信息，從而判斷這個(gè)指紋和庫(kù)中指紋相似程度，來(lái)完成識(shí)別任務(wù)。結(jié)論本系統(tǒng)以STC89C52、ZFM-60、RC522、電磁鎖、12864為核心，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)指紋識(shí)別、射頻識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)門(mén)禁開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。再利用指紋識(shí)別時(shí)，首先得先登錄指紋，下次在用指紋開(kāi)鎖時(shí)，當(dāng)開(kāi)鎖指紋于先前登錄指紋一致時(shí)，即可完成開(kāi)鎖任務(wù)，否則門(mén)無(wú)法打開(kāi)，并會(huì)引起蜂鳴器報(bào)警。同樣，在利用射頻識(shí)別時(shí)，當(dāng)標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)與之前設(shè)定一直，即可完成開(kāi)門(mén)任務(wù)，否則同樣，門(mén)無(wú)法打開(kāi)，并會(huì)引起蜂鳴器報(bào)警。本系統(tǒng)使用指紋和射頻卡完美接觸開(kāi)門(mén)問(wèn)題，擺脫了傳統(tǒng)繁重的機(jī)械鑰匙的束縛，很具有推廣性。當(dāng)然，本系統(tǒng)還可以加入鍵盤(pán)，來(lái)增加更多的功能，讓用戶(hù)可以有多種方式來(lái)選擇打開(kāi)門(mén)。不僅如此，還可以加入更加高科技的瞳孔識(shí)別、面部識(shí)別等，來(lái)豐富門(mén)禁系統(tǒng)的功能，提升用戶(hù)體驗(yàn)。除此之外，本系統(tǒng)的聲音提示部分也有很大改進(jìn)空間，可以采用語(yǔ)音提示，以為客戶(hù)提供更好的人機(jī)交互體驗(yàn)，讓適用更加人性化。當(dāng)然考慮到性?xún)r(jià)比方面，我們可以對(duì)這些功能進(jìn)行篩選。該系統(tǒng)物美價(jià)廉，且實(shí)用性較強(qiáng)，普遍適用于辦公室，小區(qū)，以及普通住戶(hù)家里，具有較大的市場(chǎng)前景。致謝參考文獻(xiàn)[1]姚海燕.基于MCS-51單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,15(01):21-23.[2]王陽(yáng)利.指紋識(shí)別原理及應(yīng)用[A].中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).第六屆全國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)用聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì):,2002:7.[3]袁萬(wàn)錦,張革.基于RC500的智能門(mén)禁控制系統(tǒng)研究[J].安防科技,2010(02):55-57.[4]齊利軍,赫健,蘇靖東.基于RFID-SIM卡的無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別一卡通卡片手機(jī)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦(理論版),2018(07):79-82.[5]鄭祥明,謝曉亮.基于單片機(jī)的指紋自動(dòng)識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,34(04):73-75.[6]孫雪瑩,于萍,張巖.基于Linux指紋識(shí)別的門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用,2018,8(01):145-147+150.[7]張正柱.基于指紋識(shí)別的圖書(shū)館門(mén)禁及讀者分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2018,37(02):102-106+113.[8]黃新亞.RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)[J].警察技術(shù),1994(04):29-30.[9]BrendaWingHanChan,ChiTongLei.DevelopmentandValidationofProjectManagementConstructsofSecurityDoorAccessControlSystems:APilotStudyinMacau[J].NangYanBusinessJournal,2016,4(1).[10]Wahyudi,WindaAstuti,SyazilawatiMohamed.IntelligentVoice-BasedDoorAccessControlSystemUsingAdaptive-Network-basedFuzzyInferenceSystems(ANFIS)forBuildingSecurity[J].JournalofComputerScience,2007.附錄A：電路圖附錄B：系統(tǒng)程序12864初始化程序：void12864initialize(){ delay_ms(100);/*適當(dāng)延時(shí)待LCD自動(dòng)復(fù)位完成*/ L12864NoBusy_COM(0x30);/*使用8位并口通訊*/ delay_ms(10); L12864NoBusy_COM(0x30);/*使用8位并口通訊*/ delay_ms(10); L12864NoBusy_COM(0x0c);/*顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置*/ delay_ms(10); L12864NoBusy_COM(0x01);/*顯示清屏*/ delay_ms(30); L12864NoBusy_COM(0x06);/*DDRAM的地址計(jì)數(shù)器（AC）加1*/ delay_ms(30); /*L12864NoBusy_COM(0x80); delay_ms(30);*/ }12864清屏程序：voidLcd12864_ClearScreen(void){ uchari,j; for(i=0;i<8;i++) { //--表格第3個(gè)命令，設(shè)置Y的坐標(biāo)--// //--Y軸有64個(gè)，一個(gè)坐標(biāo)8位，也就是有8個(gè)坐標(biāo)--// //所以一般我們使用的也就是從0xB0到0x07,就夠了--// LcdSt7565_WriteCmd(0xB0+i); //--表格第4個(gè)命令，設(shè)置X坐標(biāo)--// //--我們的X坐標(biāo)從0x10,0x00開(kāi)始// LcdSt7565_WriteCmd(0x10); LcdSt7565_WriteCmd(0x04); //--X軸有128位，就一共刷128次，X坐標(biāo)會(huì)自動(dòng)加1，所以我們不用再設(shè)置坐標(biāo)--// for(j=0;j<128;j++) { LcdSt7565_WriteData(0x00);//如果設(shè)置背景為白色時(shí)，清屏選擇0XFF } }}復(fù)位RC522程序：charRC522Reset(void){ MF522_RST=1; _nop_(); MF522_RST=0; _nop_(); MF522_RST=1; _nop_(); WriteRawRC(CommandReg,PCD_RESETPHASE); _nop_(); WriteRawRC(ModeReg,0x3D);//和Mifare卡通訊，CRC初始值0x6363 WriteRawRC(TReloadRegL,30); WriteRawRC(TReloadRegH,0); WriteRawRC(TModeReg,0x8D); WriteRawRC(TPrescalerReg,0x3E); WriteRawRC(TxAutoReg,0x40); returnMI_OK;}讀RC522寄存器程序unsignedcharReadRC632(unsignedcharAddress){ unsignedchari,ucAddr; unsignedcharucResult=0; MF522_SCK=0; MF522_NSS=0; ucAddr=((Address<<1)&0x7E)|0x80; for(i=8;i>0;i--) { MF522_SI=((ucAddr&0x80)==0x80); MF522_SCK=1; ucAddr<<=1; MF522_SCK=0; } for(i=8;i>0;i--) { MF522_SCK=1; ucResult<<=1; ucResult|=(bit)MF522_SO; MF522_SCK=0; } MF522_NSS=1; MF522_SCK=1; returnucResult;}寫(xiě)RC632寄存器程序voidWriteRC632(unsignedcharAddress,unsignedcharvalue){ unsignedchari,ucAddr; MF522_SCK=0; MF522_NSS=0; ucAddr=((Address<<1)&0x7E); for(i=8;i>0;i--) { MF522_SI=((ucAddr&0x80)==0x80); MF522_SCK=1; ucAddr<<=1; MF522_SCK=0; } for(i=8;i>0;i--) { MF522_SI=((value&0x80)==0x80); MF522_SCK=1; value<<=1; MF522_SCK=0; } MF522_NSS=1; MF522_SCK=1;}指紋初始化voidZTFreset(void){ SetPinIN(PD6);//設(shè)置RXD_FG為輸入模式 SetPinOut(PD5);//設(shè)置TXD_FG為輸出模式 RXD_FG=1;//設(shè)置RXD_FG為高電平 TXD_FG=1;//設(shè)置TXD_FG為高電平 UART1_CR1=0x