【基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（論文）4800字】

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：隨著人們生活變的越來(lái)越美好美好，對(duì)于自身的安全以及財(cái)物安全就愈發(fā)的重視。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展以及萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題有了更好的解決方法，門(mén)禁系統(tǒng)也隨之誕生。本論文的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)以STC89C52為控制核心、連接物聯(lián)網(wǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)，主要是通過(guò)按鍵密碼設(shè)計(jì)，WIFI聯(lián)網(wǎng)，手機(jī)小程序顯示等設(shè)計(jì)來(lái)完成。通過(guò)按鍵采集密碼之后送至STC89C52單片機(jī)主模塊，由主模塊匹配密碼是否正確，正確便打開(kāi)門(mén)鎖，完成開(kāi)門(mén)，不論密碼正確與否都通過(guò)WIFI發(fā)送信息到手機(jī)應(yīng)用，手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行記錄并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端操控。本論文中簡(jiǎn)述了門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還介紹了該系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；STC89C52；門(mén)禁系統(tǒng)Design

and

implementation

of

access

control

system

based

on

Internet

of

thingsAbstract:As

people's

lives

become

better,

they

pay

more

attention

to

their

own

safety

and

property

safety.With

the

rapid

development

of

modern

science

and

technology

and

the

advent

of

the

era

of

Internet,

people

have

a

better

solution

to

this

problem,

and

the

access

control

system

is

also

born.This

paper

focuses

on

the

design

and

implementation

of

an

access

control

system

with

STC89C52

as

the

control

core

and

connected

to

the

Internet

of

things,

mainly

through

the

design

of

key

password,

WiFi

networking,

mobile

phone

small

program

display.After

collecting

the

password

by

pressing

the

key,

it

is

sent

to

the

main

module

of

STC89C52

single

chip

microcomputer.

The

main

module

matches

whether

the

password

is

correct

or

not,

and

then

opens

the

door.

Whether

the

password

is

correct

or

not,

it

sends

information

to

the

mobile

phone

applet

through

WiFi,

and

the

applet

records

and

controls

it

remotely.It

describes

the

design

of

the

access

control

system,

and

also

introduces

the

software

design

related

to

the

system

equipment.Keywords:Internetofthings;STC89C52;accesscontrolsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u12204摘要： I18402Abstract: II130891緒論 1159251.1研究背景 1156671.2研究意義及內(nèi)容 129372系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 2315072.1系統(tǒng)總體流程圖 2103532.2系統(tǒng)工作流程圖 3188203系統(tǒng)單元簡(jiǎn)介 4209173.1主控單元 45363.2按鍵單元 5134403.2.1硬件電路 5141463.2.2工作流程 6294323.2顯示單元 7322733.3.1硬件電路 7172903.3.2工作流程 867893.3WIFI模塊ESP8266數(shù)據(jù)傳輸單元 9195373.3.1硬件電路 9194293.4手機(jī)應(yīng)用 988753.4.1手機(jī)應(yīng)用的開(kāi)發(fā) 983273.4.2手機(jī)應(yīng)用的功能 10226204系統(tǒng)調(diào)試 10135244.1系統(tǒng)完成情況 1028064.2系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 1080964.3系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 11203235總結(jié) 117688參考文獻(xiàn) 121緒論1.1研究背景一直以來(lái)，人們重視自身財(cái)務(wù)的保護(hù)，以及私密場(chǎng)所的保護(hù)與防范，因此人們發(fā)明了鎖來(lái)保護(hù)自身隱私與財(cái)產(chǎn)安全，這種方法一直延續(xù)至今。但是普通的鎖需要鑰匙，每一把鎖需要與之相對(duì)應(yīng)的鑰匙才能打開(kāi)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們生活的更加富裕，對(duì)鎖的需求度也隨之提高，因此人們需要攜帶許多把鑰匙，而鑰匙的不易攜帶性就給了不法分子可乘之機(jī)。在科技發(fā)展的今天，人們對(duì)于安全的防護(hù)需求變得更高，也就需要對(duì)鎖進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，這就產(chǎn)生了智能門(mén)禁系統(tǒng)，它是利用多種新技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，是新時(shí)代很優(yōu)秀的產(chǎn)物?，F(xiàn)如今，門(mén)禁系統(tǒng)已然是一套現(xiàn)代化程度很高，綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)。它對(duì)門(mén)鎖的管理已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的憑借鑰匙打開(kāi)鎖，還能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)門(mén)鎖狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與控制管理，這就使它能夠提供更強(qiáng)的安全防護(hù)服務(wù)。門(mén)禁系統(tǒng)能夠很好的對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行監(jiān)管，保護(hù)人們的各項(xiàng)安全。門(mén)禁系統(tǒng)已經(jīng)是安全防范系統(tǒng)的中的重要部分，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們現(xiàn)代生活的眾多建筑中。1.2研究意義及內(nèi)容門(mén)禁系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化的安全管理防護(hù)系統(tǒng)。在個(gè)人財(cái)富不斷增長(zhǎng)的今天，建筑物內(nèi)的重要通道口都需要加強(qiáng)安全防護(hù)措施，這就需要開(kāi)發(fā)出強(qiáng)大的智能門(mén)禁系統(tǒng)，對(duì)出入口進(jìn)行更好的管理與控制。基于這種情況，本論文對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并且可以通過(guò)此次門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉享握單片機(jī)的編程以及其他相應(yīng)的知識(shí)。論文研究的意義:(1)門(mén)禁系統(tǒng)能夠?qū)﹂T(mén)戶進(jìn)行控制，阻攔非法人員進(jìn)入，保障住戶的人身及財(cái)產(chǎn)安全。(2)門(mén)禁系統(tǒng)可以此通道內(nèi)出入情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并提供用戶查閱。2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本主要五大板塊組成：按鍵單元、顯示單元、主控單元、無(wú)線單元、手機(jī)應(yīng)用，主控單元用C語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，并燒寫(xiě)進(jìn)芯片。2.1系統(tǒng)總體流程圖基于物聯(lián)網(wǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)主要由五個(gè)部分組成，總體流程圖如下（圖2-1）。圖片中的是門(mén)禁系統(tǒng)各模塊間的交互關(guān)系。系統(tǒng)的控制模塊從密碼按鍵模快接收到密碼并進(jìn)行匹配，通過(guò)顯示模塊顯示出相應(yīng)的內(nèi)容，并通過(guò)無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)送到手機(jī)上，手機(jī)可以查看并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需要連接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。其中，控制模塊使用的是STC89C52芯片，以此為核心構(gòu)建最小系統(tǒng)，用構(gòu)建的最小系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)控制按鍵模塊以及顯示模塊。無(wú)線模塊使用的是WIFI模塊ESP8266，通過(guò)WIFI連接網(wǎng)絡(luò)并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)應(yīng)用里，同時(shí)也能接收手機(jī)應(yīng)用傳回的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋到控制模塊。設(shè)計(jì)中，單片機(jī)控制核心使用用STC89C52RC芯片，顯示模塊使用用LCD1602液晶顯示,開(kāi)鎖器件使用發(fā)光二極管進(jìn)行代替。密碼按鍵模塊密碼按鍵模塊控制模塊顯示模塊控制模塊顯示模塊手機(jī)小程序網(wǎng)絡(luò)手機(jī)小程序網(wǎng)絡(luò)無(wú)線模塊圖2-12.2系統(tǒng)工作流程圖在以STC89C52為控制管理中心的控制單元收到按鍵信息時(shí)，將LCD屏幕點(diǎn)亮并將端口初始化，密碼輸入完成后，對(duì)密碼進(jìn)行匹配，看密碼是否正確，正確則顯示屏顯示密碼正確并且將門(mén)鎖打開(kāi)，密碼錯(cuò)誤則LCD屏幕顯示密碼錯(cuò)誤，然后將屏幕上的密碼清除，等待下一次密碼輸入。無(wú)論密碼錯(cuò)誤還是正確，都通過(guò)WIFI無(wú)線模塊ESP8266將此次開(kāi)門(mén)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)上。本系統(tǒng)整體的工作流程圖，如圖2-2所示：檢測(cè)到按鍵按下檢測(cè)到按鍵按下點(diǎn)亮屏幕點(diǎn)亮屏幕端口初始化端口初始化密碼輸入密碼輸入密碼是否正確密碼是否正確顯示密碼錯(cuò)誤顯示密碼正確顯示密碼錯(cuò)誤顯示密碼正確清空密碼打開(kāi)門(mén)鎖清空密碼打開(kāi)門(mén)鎖WIFI發(fā)送數(shù)據(jù)WIFI發(fā)送數(shù)據(jù)手機(jī)APP接收消息手機(jī)APP接收消息圖2-2整體工作流程圖通過(guò)系統(tǒng)整體工作流程圖，我們可大致得知門(mén)禁系統(tǒng)的各單元之間聯(lián)動(dòng)工作的大致流程，了解到該系統(tǒng)的運(yùn)作。3系統(tǒng)單元簡(jiǎn)介本文是設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)，它使用STC89C52作為控制核心，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后發(fā)送，并對(duì)發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行表述。該系統(tǒng)主要由下列部分組成：主控制單元、按鍵單元、顯示單元、無(wú)線單元、手機(jī)小程序。3.1主控單元STC89C52是一種低功耗、高性能8位控制器，使用MCS-51內(nèi)核，具有8K字節(jié)系統(tǒng)以及可編程存儲(chǔ)器。STC89C52具有以下功能：512字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，全雙工串行口。圖3-1為STC89C52芯片實(shí)物圖。圖3-1STC89C52芯片實(shí)物圖STC89C52是一個(gè)有效的微型控制器。本次設(shè)計(jì)使用STC89C52為核心加上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)造了一個(gè)最小系統(tǒng)，如圖3-2所示。圖3-2STC89C52最小系統(tǒng)連接圖3.2按鍵單元在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中密碼的輸入使用4×4按鍵電路，想要打開(kāi)門(mén)鎖就要通過(guò)按鍵輸入密碼，密碼正確才會(huì)打開(kāi)門(mén)鎖。密碼的輸入為本系統(tǒng)的基礎(chǔ)。3.2.1硬件電路4×4按鍵的的工作原理比較簡(jiǎn)單，由16個(gè)按鍵和行輸出和列輸出構(gòu)成鍵盤(pán)陣列，按鍵安置在行與列的交點(diǎn)上。硬件電路圖3-3中，P3.0～P3.3是行輸出，P3.4～P3.7是列輸出。當(dāng)按鍵被按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行和列兩根線通過(guò)按鍵被連接上。平時(shí)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線接入高電平，列線接入低電平，因此當(dāng)有按鍵按下時(shí)，按下的按鍵就會(huì)將其所處的的行線和列線連通，就使得對(duì)應(yīng)的列線也能檢測(cè)到高電平。這就是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)是否有鍵被按下的關(guān)鍵。由于每個(gè)按鍵都對(duì)應(yīng)有各自的行線和列線，兩根線組合就可以得出按鍵的編碼，算法固定，編碼就固定。當(dāng)確定有按鍵被按下時(shí)，通過(guò)逐行掃描，對(duì)I/O口的值進(jìn)行處理，就可以知道哪一處的按鍵被按下，這樣就實(shí)現(xiàn)了鍵盤(pán)的識(shí)別。圖3-34×4按鍵原理圖3.2.2工作流程系統(tǒng)按鍵單元是整個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)，以下為按鍵單元的工作流程圖，如圖3-4所示。開(kāi)始開(kāi)始掃描鍵盤(pán)掃描鍵盤(pán)NN在第四行確認(rèn)被按下的鍵在第四行確認(rèn)被按下的鍵有按鍵按下有按鍵按下NYNYN在第二行在第三行在第一行NN在第二行在第三行在第一行NYYYYYY確認(rèn)被按下的鍵確認(rèn)被按下的鍵確認(rèn)被按下的鍵確認(rèn)被按下的鍵確認(rèn)被按下的鍵確認(rèn)被按下的鍵返回對(duì)應(yīng)鍵號(hào)返回對(duì)應(yīng)鍵號(hào)圖3-44×4按鍵工作流程圖圖3-4是4×4按鍵的工作流程圖。當(dāng)檢測(cè)到按鍵被按下，就通過(guò)圖3-4對(duì)按鍵陣列一行一行進(jìn)行掃描，將掃描到的結(jié)果返回控制單元，經(jīng)由控制單元處理數(shù)據(jù)后，就可以知道哪個(gè)數(shù)字被按下。最后通過(guò)在顯示單元上進(jìn)行相應(yīng)的顯示。3.2顯示單元3.3.1硬件電路先對(duì)LCD1602進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：液晶LCD1602顯示器顯示上下兩行共三十二個(gè)字符，主要使用液晶的物理特性，通過(guò)電壓控制液晶顯示區(qū)域，并顯示相應(yīng)的圖像。LCD1602顯示模塊有16個(gè)引腳，引腳分布及功能如表3-1所示。利用LCD1602進(jìn)行顯示，是對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)，進(jìn)而控制Rs、R/W、E三個(gè)引腳來(lái)執(zhí)行選擇數(shù)據(jù)或指令的寫(xiě)入，再通過(guò)寫(xiě)入和執(zhí)行的數(shù)據(jù)或指令的來(lái)實(shí)現(xiàn)LCD1602的顯示功能。顯示密碼的輸入、驗(yàn)證成功與否以及對(duì)密碼的操作的顯示，是整個(gè)系統(tǒng)及其重要的一環(huán)。LCD1602液晶模塊的電路圖如圖3-5所示。圖3-5LCD1602的電路圖表3-1LCD1602的引腳介紹功能引腳符號(hào)功能說(shuō)明1Vss接地2Vcc接5伏電源正極3V0液晶對(duì)比在連接到正電源時(shí)是最弱的，在連接到地電源時(shí)是最高的。4RSRS是寄存器選擇，0：輸入指令；1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0：向LCD寫(xiě)指令或者數(shù)據(jù)；1：從LCD讀取信息6E使能信號(hào)，1：讀取信息，1→0：執(zhí)行命令7~14D0~D7數(shù)據(jù)總線15BL+背光電源正極16BL-背光電源負(fù)極3.3.2工作流程系統(tǒng)啟動(dòng)后，配置LCD端口，對(duì)LCD1602初始化，然后對(duì)LCD1602進(jìn)行讀寫(xiě)操作，并寫(xiě)入功能，實(shí)時(shí)顯示采集處理后的當(dāng)前值。工作流程如圖3-6所示：開(kāi)始開(kāi)始將顯示地址輸入初始化將顯示地址輸入初始化寫(xiě)入數(shù)據(jù)清屏寫(xiě)入數(shù)據(jù)清屏讀取數(shù)據(jù)并顯示讀狀態(tài)讀取數(shù)據(jù)并顯示讀狀態(tài)NY結(jié)束NY結(jié)束液晶是否空閑液晶是否空閑圖3-6LCD1602工作流程圖3.3WIFI模塊ESP8266數(shù)據(jù)傳輸單元3.3.1硬件電路ESP8266是一個(gè)成本較低的無(wú)線設(shè)備，尺寸小，適用于TCP，IP，和微控制器。它的工作電壓從3V到3.6。ESP8266模塊高度集成，共有三種可選的工作模式，即STA、AP、STA+AP，本系統(tǒng)中使用STA+AP模式，在這種模式下ESP8266既可以連接到互聯(lián)網(wǎng),也可以使其他設(shè)備連接到這個(gè)模塊。圖3-7為ESP8266引腳圖：圖3-7ESP8266引腳圖ESP8266需要進(jìn)行配置，才可完成與網(wǎng)絡(luò)的接入及數(shù)據(jù)交換功能。ESP8266使用AT指令集實(shí)現(xiàn)與其他應(yīng)用之間的聯(lián)系，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，通過(guò)AT指令將數(shù)據(jù)接受并轉(zhuǎn)發(fā)。3.4手機(jī)應(yīng)用3.4.1手機(jī)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)中的手機(jī)APP使用易安卓平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，易安卓是一款功能強(qiáng)大的安卓app編程工具，可以幫助擁有易語(yǔ)言基礎(chǔ)的用戶輕松編寫(xiě)安卓應(yīng)用。該軟件基于谷歌Simple語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，采用與易語(yǔ)言相同的可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境，擁有強(qiáng)大的智能語(yǔ)法提示功能，純中文編寫(xiě)代碼。3.4.2手機(jī)應(yīng)用的功能手機(jī)應(yīng)用的功能是接收無(wú)線模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。主要功能為：在門(mén)鎖關(guān)閉時(shí)，可以鎖死門(mén)鎖或者將鎖死的門(mén)鎖打開(kāi)；遠(yuǎn)程接受門(mén)鎖是否被打開(kāi)的信息；修改門(mén)鎖的密碼。4系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為了驗(yàn)證是否系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功，因此將對(duì)系統(tǒng)制作并進(jìn)行調(diào)試。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，調(diào)試工作將伴隨著整個(gè)系統(tǒng)。4.1系統(tǒng)完成情況在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，前期通過(guò)仿真軟件對(duì)各單元電路進(jìn)行布置連接，并驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性，前期驗(yàn)證完成后進(jìn)行實(shí)物硬件的整體焊接。各大模塊：主控單元、按鍵單元、顯示單元、無(wú)線單元、電源單元等相應(yīng)硬件均完成硬件搭建，軟件中的相應(yīng)程序完成編寫(xiě)。4.2系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程首先測(cè)試每個(gè)元件是否完好，再進(jìn)行系統(tǒng)硬件焊接，焊接完成后檢查每個(gè)設(shè)備的焊接是否良好，線路焊接是否出錯(cuò)，檢測(cè)電源電路和每個(gè)設(shè)備是否連接成功。在檢測(cè)到?jīng)]有錯(cuò)誤后，啟動(dòng)測(cè)試核心處理器系統(tǒng)，單獨(dú)測(cè)試各單元元件運(yùn)行是否正常，不正常則要進(jìn)行調(diào)整。在各個(gè)模塊檢測(cè)無(wú)誤后，開(kāi)始通電整個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)是否運(yùn)行正常，該系統(tǒng)能否準(zhǔn)確完成門(mén)鎖的開(kāi)關(guān)以及將數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)上，并使用手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制，檢測(cè)系統(tǒng)是否有反應(yīng)。4.3系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果經(jīng)過(guò)系統(tǒng)整體測(cè)試之后，整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，整體電路運(yùn)行正常顯示模塊能正常打開(kāi)門(mén)鎖，正常發(fā)送數(shù)據(jù)，并且能夠遠(yuǎn)段將門(mén)鎖上。檢查完成后，將進(jìn)行系統(tǒng)性能評(píng)估，性能評(píng)估是在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定和分析系統(tǒng)的整體性能，主要包括門(mén)鎖開(kāi)關(guān)是否正常，數(shù)據(jù)傳送時(shí)間，遠(yuǎn)端控制反應(yīng)時(shí)間等。5總結(jié)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，極大的提高了我的動(dòng)手實(shí)踐能力，在各方面的能力，都有了很大的提高，還學(xué)到了很多的東西。在最初的階段，整個(gè)系統(tǒng)項(xiàng)目沒(méi)有結(jié)構(gòu)概念，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一團(tuán)亂麻，后來(lái)通過(guò)查閱了眾多資料，并咨詢導(dǎo)師，總算理清了設(shè)計(jì)的脈絡(luò)，但實(shí)際操作過(guò)程問(wèn)題任然層出不窮，通過(guò)不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不斷完善，才逐步解決問(wèn)題，最終把設(shè)計(jì)付諸實(shí)踐，使之落實(shí)成實(shí)際的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)劉志強(qiáng).基于單片機(jī)的宿舍門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)高新區(qū),2017(24):185.沈炎松.基于STC12單片機(jī)的智能門(mén)禁安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2017,19(