基于51單片機的智能門禁系統(tǒng).doc

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1、智能門禁系統(tǒng)1．設(shè)計原理1.1背景和意義隨著社會科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，如今信息技術(shù)早己經(jīng)深入人們生活的各個領(lǐng)域特別是住宅小區(qū)的需要。伴隨人們對財物的安全與防盜意識的不斷提高，于是對高級住宅區(qū)的安全性能和門禁的系統(tǒng)人性化要求越來越高。智能門禁系統(tǒng)是現(xiàn)在被廣泛的使用在各種建筑和樓房中，它是一種的安全性較高的控制管理系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，經(jīng)濟社會不斷進步，人們對自己生活的要求也越來越高，現(xiàn)在為了保證各方面的安全，開發(fā)商一般會建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、樓房的電梯口、數(shù)據(jù)管理中心、機要庫房等重要出入口設(shè)置一些保證安全的防護措施，為了解決這些日益顯現(xiàn)的安全問題，一種新型智能的門禁系統(tǒng)就誕生

2、了，可以根據(jù)不同的時間開啟不同的模式，白天自動開關(guān)門，晚上需要考慮更多的安全問題，因此需要輸入密碼開門。1.2設(shè)計原理本次課設(shè)使用IAP15F2K61S2為主控元件，通過時間模塊，判斷當前系統(tǒng)所處模式（白天模式和黑夜模式）。開關(guān)門通過驅(qū)動模塊實現(xiàn)。在白天模式，該狀態(tài)下門的開和關(guān)是通過測距模塊測量的距離來控制，當測到的距離小于30cm時門就開，門開5秒后自動關(guān)閉通。在黑夜模式，門的開是通過輸入正確的密碼來起動，門開啟后5秒后自動關(guān)閉，密碼輸入錯誤達到3次時則通過報警模塊來報警?？偟南到y(tǒng)框圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)框圖2．工作原理2.1電路實現(xiàn)的功能（1）時間顯示單元通過D

3、S1302獲得時間，時間初始值為06：59：00，通過CT107D上的8位數(shù)碼管顯示出來。（2）矩形鍵盤功能4*4鍵盤功能如表2-1所示。表2-1按鍵功能表789456設(shè)置123退出0清除確認其中設(shè)置鍵用于修改密碼，按下設(shè)置鍵，首先輸入原密碼，原密碼正確后，再輸入新密碼；退出鍵用于在修改密碼完成之前退出密碼的修改回到密碼門等待輸入密碼狀態(tài)。（3）門的開關(guān)控制當超聲波測距小于30cm或正確輸入密碼后繼電器閉合表示門已打開，5秒后繼電器斷開表示門已關(guān)閉。（4）報警單元在輸入密碼的狀態(tài)下若連續(xù)3次輸入錯誤的密碼時，蜂鳴器報警3秒，在修改密碼輸入舊密碼3次輸錯后蜂鳴器報警3秒并退出

4、密碼修改功能。（5）EEPROM單元用于存儲新密碼，當確認輸入密碼后從EEPROM中取出當前密碼與已輸入的密碼進行對比，判斷密碼是否正確2.2電路原理圖及其分析總的電路原理圖見附錄A。DS130使用SPI通信時序讀取時間；超聲波模塊測量距離；AT24C02保存密碼，通過I2C總線與單片機進行通信；矩陣按鍵接到P3口，用于設(shè)置和輸入密碼、蜂鳴器模塊用于報警。通過IAP15F2K61S2協(xié)調(diào)控制各個部分，原理圖中使用了74LS138譯碼器，控制各個模塊，可以有效的節(jié)約單片機端口資源，使系統(tǒng)更加簡潔、高效。2.3各模塊電路工作原理（1）最小系統(tǒng)模塊最小系統(tǒng)使用12M晶振，接5V電

5、壓，電源部分設(shè)有電容以防止干擾，最小系統(tǒng)電路如圖2-1所示。圖21最小系統(tǒng)電路圖（2）報警模塊使用有源蜂鳴器，內(nèi)含振蕩器，因此只需給其高低電平就可以控制其發(fā)聲，電路如圖所示。圖22蜂鳴器電路（3）顯示模塊動態(tài)數(shù)碼管采用八個共陰數(shù)碼管進行動態(tài)顯示，利用人眼的視覺暫留，用74LS138譯碼器進行片選，選中M74HC573M1R，通過P2口輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，一個輸出位選數(shù)據(jù)，一個輸出段碼數(shù)據(jù)。其中M74HC573M1R具有鎖存和驅(qū)動的功能，可以有效節(jié)約單片機資源。通過輸出相應(yīng)的段碼后進行延時，就可以觀察到八位數(shù)碼管同時點亮。電路如圖2-3所示。圖23動態(tài)數(shù)碼管電路（4）按鍵模

6、塊一共16個按鍵，采用掃描的方法檢測按鍵，占用8個I/O口。使用矩陣按鍵時，需要將按鍵功能選擇（J5）的1、2短接。電路圖如圖2-4所示。圖2-4矩陣按鍵電路（5）測距模塊通過超聲波進行測距，通過P10發(fā)出信號，P11接收信號來測量距離。電路圖如圖2-5所示。圖2-5超聲波電路2.3主要器件介紹（1）主控元器件選擇主控元器件是系統(tǒng)的核心，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的各個模塊，以下給出兩種方案。方案一：STC89C516是一種靈活性高且廉價的芯片，所以本次課設(shè)選擇此芯片。并且其抗干擾能力強，保密性好，難以被破解，單片機時鐘有防外部電磁輻射功能。使用12M晶振，系統(tǒng)時鐘十二分頻，速度較慢。方

7、案二：采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，不需要仿真器；屬于增強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，速度比普通8051快將近12倍。由于本系統(tǒng)需要動態(tài)數(shù)碼管顯示還有按鍵掃描，對速度的要求較高，因此本系統(tǒng)選用IAP15F2K61S2芯片。其引腳圖如圖2-6所示。圖2-6引腳圖（2）測距模塊器件選擇測距模塊是用來判斷門的前方是否有人進門，對于測距傳感器的選擇有以下幾個方案。方案一:采用激光傳感器檢測距離,利用光的反射原理進行距離的測量。激光具有方