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基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)
廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院 杜永峰 2020/2/7 9:19:03
摘要：隨著電子技術(shù)、集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、射頻識別技術(shù)的飛躍發(fā)展，人們的生活方式不斷向著舒適化、智能化方向發(fā)展。當(dāng)今時(shí)代人們對于安全的要求越來越高，因此急需一款電子產(chǎn)品用來保護(hù)人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。本設(shè)計(jì)以STC89C52作為密碼控制主芯片，通過不同形式輸入模塊如矩陣鍵盤、刷卡模塊和指紋模塊等輸入信號，單片機(jī)對信號進(jìn)行識別處理后，通過不同輸出設(shè)備：如液晶顯示器顯示出相應(yīng)內(nèi)容，聲光報(bào)警電路進(jìn)行聲音和燈光閃爍，繼電器模塊驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行開鎖。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；矩陣鍵盤；刷卡模塊；指紋模塊；液晶顯示
近年來，隨著國家對高科技領(lǐng)域的重視，越來越多的國家和地區(qū)開始享受科技帶來的成果——走上了智能化、舒適化、高品質(zhì)生活質(zhì)量道路。便利了人們的衣食住行，但也使得許多心術(shù)不正的人犯罪手段更加高明多樣。針對此種情況，一大批智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能門禁系統(tǒng)在日常生活中應(yīng)用非常廣泛，到處可見，它是用來保護(hù)小區(qū)，重要場所的一種智能控制系統(tǒng)。然而在安全性和實(shí)用性方面這些系統(tǒng)有進(jìn)一步提高的空間。當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、射頻識別技術(shù)的發(fā)展，智能化產(chǎn)品越來越受到人們的青睞。人們對安全的要求的越來越高，促進(jìn)了新型智能門禁系統(tǒng)的誕生，在科技力量的推動下，智能識別技術(shù)應(yīng)用在人們生活的眾多領(lǐng)域，逐漸走向成熟，開始為人們生活服務(wù)。
1、 智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
在智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中，用戶可以通過密碼方式、刷卡方式、和指紋識別方式開鎖。具體工作過程是：密碼方式開鎖是用戶首先需知事先設(shè)置密碼，然后通過矩陣鍵盤輸入預(yù)先設(shè)置的密碼，密碼正確門禁將會自動開鎖；否則會提醒重新輸入密碼，如果輸入密碼三次錯誤，系統(tǒng)將會發(fā)出聲光報(bào)警信號；刷卡方式是用戶首先持有一張系統(tǒng)能夠識別的有效卡，用戶拿卡靠近刷卡模塊，門禁系統(tǒng)進(jìn)行識別，若為事先預(yù)設(shè)的有效卡，門禁系統(tǒng)將會自動開鎖，若為無效卡，門禁系統(tǒng)將不會自動開鎖，并發(fā)出聲光報(bào)警信號；指紋識別方式開鎖是用戶首先錄入指紋，當(dāng)用戶需要進(jìn)行指紋采集時(shí)，將手指放在取像光學(xué)攝像頭上，攝像頭會自動掃描讀取指紋特征，并由專門的內(nèi)部CMOS芯片儲存。由于每個人的指紋都是不同的，特征也不同，因此每次指紋的采集需要進(jìn)行兩次，并通過CMOS芯片進(jìn)行模糊處理，生成計(jì)算機(jī)能夠識別的二進(jìn)制語言，最后把這個結(jié)果保存在FLASH芯片里，構(gòu)成一個庫，方便之后的匹配調(diào)用。當(dāng)用戶需要入戶進(jìn)入時(shí)，將進(jìn)行新的指紋采集，模塊內(nèi)部的CMOS芯片會再次捕捉并存儲指紋圖像，然后經(jīng)過模糊處理生成二進(jìn)制編碼，并且把新生成的編碼與事先存儲的庫中指紋進(jìn)行比較，判斷能否與庫中某個編碼匹配。一旦匹配到一樣的編碼，便返回相應(yīng)編碼，并從庫中讀取這個指紋。門禁系統(tǒng)進(jìn)行識別，若指紋事先錄入，門禁系統(tǒng)將會自動開鎖；否則系統(tǒng)將會發(fā)出聲光報(bào)警信號。
2、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤模塊、刷卡模塊、指紋識別模塊、繼電器驅(qū)動模塊、LCD液晶顯示模塊、聲光報(bào)警電路組成，其中，單片機(jī)是該智能門禁系統(tǒng)硬件電路的核心控制部件，對各個功能模塊及電路實(shí)現(xiàn)智能控制。根據(jù)功能需求，各功能模塊及電路在獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾的前提下，能實(shí)現(xiàn)信息互通。智能門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖 1 智能門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)
單片機(jī)最小系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)主控芯片、復(fù)位電路和振蕩電路以及電源電路構(gòu)成。如圖2所示。
圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)
STC89C52單片機(jī)是一款低功耗、低電壓、高性能的8位CPU,其中內(nèi)部包含帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器、4k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(00H -7FH為片內(nèi)RAM，80H-FFH為特殊功能寄存器SFR)，4個I/O口，即P0,P1,P2,P3口共32 個I/O 口線，兩個16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。復(fù)位電路接在AT89C51的RST端口，其中復(fù)位電路由10uF的電解電容，復(fù)位按鍵，10K的電阻組成，當(dāng)單片機(jī)的RST端口第9個引腳，如果它繼續(xù)接收超過2us的高電平時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行復(fù)位，使其恢復(fù)的初始狀態(tài)。振蕩電路是單片機(jī)按照一定的節(jié)拍使其各部分有條不紊的工作。它主要由一個11.0592MHz的晶體振蕩器和兩個
30pf的瓷介電容組成，并且兩個電容器接在單片機(jī)（未完，下一頁）
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