基于51单片机的智能门禁系统.doc

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1、智能门禁系统1．设计原理1.1背景和意义随着社会科学技术和社会经济的快速发展，如今信息技术早己经深入人们生活的各个领域特别是住宅小区的需要。伴随人们对财物的安全与防盗意识的不断提高，于是对高级住宅区的安全性能和门禁的系统人性化要求越来越高。智能门禁系统是现在被广泛的使用在各种建筑和楼房中，它是一种的安全性较高的控制管理系统。现如今，经济社会不断进步，人们对自己生活的要求也越来越高，现在为了保证各方面的安全，开发商一般会建筑物内的主要管理区、楼房的电梯口、数据管理中心、机要库房等重要出入口设置一些保证安全的防护措施，为了解决这些日益显现的安全问题，一种新型智能的门禁系统就诞生

2、了，可以根据不同的时间开启不同的模式，白天自动开关门，晚上需要考虑更多的安全问题，因此需要输入密码开门。1.2设计原理本次课设使用IAP15F2K61S2为主控元件，通过时间模块，判断当前系统所处模式（白天模式和黑夜模式）。开关门通过驱动模块实现。在白天模式，该状态下门的开和关是通过测距模块测量的距离来控制，当测到的距离小于30cm时门就开，门开5秒后自动关闭通。在黑夜模式，门的开是通过输入正确的密码来起动，门开启后5秒后自动关闭，密码输入错误达到3次时则通过报警模块来报警。总的系统框图如图1-1所示。图1-1系统框图2．工作原理2.1电路实现的功能（1）时间显示单元通过D

3、S1302获得时间，时间初始值为06：59：00，通过CT107D上的8位数码管显示出来。（2）矩形键盘功能4*4键盘功能如表2-1所示。表2-1按键功能表789456设置123退出0清除确认其中设置键用于修改密码，按下设置键，首先输入原密码，原密码正确后，再输入新密码；退出键用于在修改密码完成之前退出密码的修改回到密码门等待输入密码状态。（3）门的开关控制当超声波测距小于30cm或正确输入密码后继电器闭合表示门已打开，5秒后继电器断开表示门已关闭。（4）报警单元在输入密码的状态下若连续3次输入错误的密码时，蜂鸣器报警3秒，在修改密码输入旧密码3次输错后蜂鸣器报警3秒并退出

4、密码修改功能。（5）EEPROM单元用于存储新密码，当确认输入密码后从EEPROM中取出当前密码与已输入的密码进行对比，判断密码是否正确2.2电路原理图及其分析总的电路原理图见附录A。DS130使用SPI通信时序读取时间；超声波模块测量距离；AT24C02保存密码，通过I2C总线与单片机进行通信；矩阵按键接到P3口，用于设置和输入密码、蜂鸣器模块用于报警。通过IAP15F2K61S2协调控制各个部分，原理图中使用了74LS138译码器，控制各个模块，可以有效的节约单片机端口资源，使系统更加简洁、高效。2.3各模块电路工作原理（1）最小系统模块最小系统使用12M晶振，接5V电

5、压，电源部分设有电容以防止干扰，最小系统电路如图2-1所示。图21最小系统电路图（2）报警模块使用有源蜂鸣器，内含振荡器，因此只需给其高低电平就可以控制其发声，电路如图所示。图22蜂鸣器电路（3）显示模块动态数码管采用八个共阴数码管进行动态显示，利用人眼的视觉暂留，用74LS138译码器进行片选，选中M74HC573M1R，通过P2口输出相应的数据，一个输出位选数据，一个输出段码数据。其中M74HC573M1R具有锁存和驱动的功能，可以有效节约单片机资源。通过输出相应的段码后进行延时，就可以观察到八位数码管同时点亮。电路如图2-3所示。图23动态数码管电路（4）按键模

6、块一共16个按键，采用扫描的方法检测按键，占用8个I/O口。使用矩阵按键时，需要将按键功能选择（J5）的1、2短接。电路图如图2-4所示。图2-4矩阵按键电路（5）测距模块通过超声波进行测距，通过P10发出信号，P11接收信号来测量距离。电路图如图2-5所示。图2-5超声波电路2.3主要器件介绍（1）主控元器件选择主控元器件是系统的核心，协调控制系统的各个模块，以下给出两种方案。方案一：STC89C516是一种灵活性高且廉价的芯片，所以本次课设选择此芯片。并且其抗干扰能力强，保密性好，难以被破解，单片机时钟有防外部电磁辐射功能。使用12M晶振，系统时钟十二分频，速度较慢。方

7、案二：采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，不需要仿真器；属于增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快将近12倍。由于本系统需要动态数码管显示还有按键扫描，对速度的要求较高，因此本系统选用IAP15F2K61S2芯片。其引脚图如图2-6所示。图2-6引脚图（2）测距模块器件选择测距模块是用来判断门的前方是否有人进门，对于测距传感器的选择有以下几个方案。方案一:采用激光传感器检测距离,利用光的反射原理进行距离的测量。激光具有方