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1、 四川理工学院毕业设计（论文）基于单片机的门禁系统设计学 生：林 风学 号：08021040325专 业：电气工程及其自动化 班 级：2008.3指导教师：方 宁四川理工学院自动化与电子信息学院二O一二年六月王林：基于单片机的门禁系统设计摘 要针对日常生活中小区住宅的安全防范，一般的门锁使用极不方便，为满足人们对门锁的使用需求，增加其安全性，基于单片机的门禁系统应运而生。本设计采用单片机AT89S51作为主控中心，以键盘密码的输入方式实现对门的出入控制，或者通过键盘输入门号的方式，进行对讲方式住户实现开门。适用于普通小区单元楼的进入控制，该系统可实现密码输入开门、语音对讲开门、密码修改、报警和
2、锁定键盘等功能 ，同时该门禁系统还具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合一般小区的使用需求，具有推广价值。关键词： 门禁系统；密码锁；AT89S51；44矩阵键盘 ABSTRACTContrary to the security for the daily life of the residential district, generally locks is not that convenient to use. In order to meet the users needs about the security of the locks.So a microcontro
3、ller-based Access Control System control system came into being. This design based on a microcontroller AT89S51 which works as the control center, keyboard password input achieved the door access control, or by way of keyboard inputing numbers,and intercom way households the door. Applicable to ordi
4、nary residential unit building access control.This system can achieve password enter the door, voice intercom to open the door, password changes, the alarm and lock the keyboard and other functions.while the access control system also has a rational design method which is so simple, low cost,so safe
5、ty and with many practical features,which can meet the general needs of the district, also is worth promoting.Key words: entrance guard system; Combination lock; AT89S51; 4 x 4 matrix keyboard I王林：基于单片机的门禁系统设计目 录摘 要IABSTRACTII第1章 前 言11.1 门禁系统的定义11.2 门禁系统的发展现状和趋势21.3 门禁系统的背景以及研究目的和意义31.4 门禁系统研究的主要内容4
6、1.4.1 总体设计方案选定41.4.2 门禁系统单片机硬件资源的分配6第2章 系统的硬件设计72.2 单片机最小系统设计72.1.1 AT89S51简介72.1.2 单片机晶振电路92.1.3 单片机复位电路92.2 键盘电路102.3 显示电路112.3.1 数码管简介112.3.2 驱动芯片简介122.3.3 显示电路设计132.4 语音电路142.4.1 MC34118的简介142.4.2 语音电路设计172.5 开锁电路182.6 报警电路192.7 掉电密码保护202.7.1 AT24C02存储芯片简介202.7.2 掉电密码保护设电路计21第3章 系统的软件设计223.1 系统的
7、总体软件流程223.2 各部分的功能实现程序设计243.2.1 初始化程序243.2.2 键盘扫描子程序243.2.3 密码比较和报警程序263.2.4 密码更改程序273.2.5 数码管显示部分驱动程序283.2.6 单片机通讯程序283.2.7 语音拨号程序29第4章 结束语32致 谢33参考文献34附录系统程序35附录系统硬件电路图35第1章 前 言1.1 门禁系统的定义随着电子技术在现实生活中的广泛应用，人们越来越感受到电子产品为生活所带来的各种便利，特别是在20世纪80年代，门禁系统的出现更为人们出入口门禁安全提供了方便。门禁系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安
8、全管理措施为一体，如图1-1所示，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术1。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间，智能小区，工厂等。图1-1 现代化门禁系统示意图1.2 门禁系统的发展现状和趋势楼宇对讲系统在欧美国家、香港、台湾等地区已采用近20多年，自1992年起，国外楼宇对讲系统生产制造商陆续到中国开拓市场。时至今日，国内的生产厂商已猛增至260家左右，以深圳白兰公司为代表的国内楼宇对讲系统的市场占有率达80%左右2。自2000年以来，有实力的厂家集中开发联网型楼宇智能小区，楼宇智能系统集
9、成度越来越高，首先实现了多门口机多管理机系统，接着集成了安防报警、小区服务及信息发布等功能，另外一些厂家还集成了三表远抄、监控及巡更等系统、产品的稳定性在进一步提高。室内分机主要有对讲及可视对讲两大类产品，基本功能为对讲（可视对讲）、开锁。随着产品的不断丰富，许多产品还具备了监控、安防报警、户户通、信息接收、远程电话报警、留影留言提取、家电控制等功能。现在，许多技术应用到室内分机上，如无线接收技术、视频字符叠加技术等。无线电技术用于室内机接收报警探头的信号，适用于难以布线的场合。室内机在原理设计上有两大类型：一类是带编码的室内分机，其分支器可以做得简单一些，但室内分机成本要高一些；另一类编码由
10、门口主机或分支器完成，室内分机做得很简单。彩色室内分机的液晶屏目前还没国产化，成本较高，这是制约彩色可视楼宇对讲系统应用的瓶颈。可视分机方面趋向于超薄免提壁挂，但流行最多的仍是壁挂式黑白可视分机。室内分机在楼宇对讲系统中占据成本较大，从发展来看，以带安防报警、信息发布的彩色分机在高档楼盘中应用较多，中档以黑白可视对讲分机居多，低档配套为对讲分机。对讲门禁系统正形成为一个相对独立的产业部门，与电视监控、防盗报警、门禁管理、智能停车场等共同组成了安防产业。销售量增加，竞价行业严重，利润率降低，部分厂商意识到竞价行业将带来毫无生存空间的严重后果，故致力于提升产品品质，增加对售后服务的投入，加快产品开
11、发的进度，楼宇对讲市场区逐渐成形。对讲门禁成为市场主流，普通对讲仍具有一定的市场，可视对讲市场增长缓慢。楼宇对讲的目前市场主流的普通对讲，在处于市场导入阶段的欠发达地区市场潜力巨大，而可视对讲由于其价位高，功能有过剩之嫌，市场增长缓慢。但是，可视对讲在高级住宅或别墅的配套上将呈上升趋势。可视门禁的功能趋向多样化和综合化5。近三年，由于受金融危机及经济不景气等影响，国外品牌销售不畅。虽然国外品牌厂家纷纷改变行销策略，试图拓展市场，却无力改变颓势。国内楼宇对讲生产厂商数量多，但规模相对较小。1.3 门禁系统的背景以及研究目的和意义近年来，在城区住宅小区普遍提出小区智能化，国家建设部对此也提出了具体
12、的要求。但是由于商业运筹、价格、技术等诸多原因，使实际应用中，起主导作用的还是普通楼宇对讲系统，并且在普通楼宇对讲系统中带报警功能的系统也不被人们看好。另外，由于普通楼宇对讲系统用于千家万户，属于公用设施，因此要求普通楼宇对讲系统面耐用性强，系统运行可靠性高，同时价格要低，系统维护方便。这些要求相互矛盾，给普及楼宇对讲系统的设计提出了较高的要求6。门禁系统研究的是对讲门禁系统，对讲系统提供舒适、安全、方便的家庭生活空间。在室内通过对讲机对来访者进行识别，既可免除烦扰，又可简化开门程序，是房屋的理想设施。对讲系统也可以在遇到紧急情况或特发事件时，在室内通过副机来向保安管理中心进行紧急报警，达到防
13、盗的目的并为处理突发事件提供保障。随着社会的发展，人类的进步，人们对生活、居住质量的要求也越来越高，安全、舒适的居住环境已成为现代化住宅小区（或智能化住宅小区）的基础。对讲门禁系统越来越受到用户的欢迎和喜爱，同时又大大促进了楼宇对讲门禁系统的发展。楼宇对讲门禁系统适应了社会的信息化，实现了住户和访客双向通话功能，增加了安全可靠性，有效地保护了住户的人身安全和财产安全，成为二十一世纪房地产投资开发的主导方向，正在成为小康住宅不可缺少的配套设施7。可以说，微型计算机和单片机的迅速发展和它在各个领域智能化应用为智能对讲门禁提供了条件和技术，楼宇对讲门禁系统所涉及的各项技术的背景均是成熟的，其技术发展
14、符合现代数字化技术的潮流，它是信息化社会发展的必然趋势。1.4 门禁系统研究的主要内容对讲门禁系统主要分为大门口主机和室内用户机两大部分，本课题研究的主要内容是在了解对讲门禁整个系统的工作原理及功能前提下，设计室内用户机的单片机程序。它以单片机AT89S51作为系统控制核心部件，配以语音呼叫开锁模块、密码开锁模块以及按键和显示器等组成。采用汇编语言编写单片机程序，实现室内机和室外机之间能够实现双向通话，利用键盘来作为控制信号输入，实现相应部分电路的控制拨号、密码修改，开门信号发送等。要求各系统能正确、有效地执行命。 1.4.1 总体设计方案选定方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图12所示
15、。 图1-2 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。方案二：采用以AT89S51为核心的单片机控制方案，其原理如图13所示。 图1-3 单片机控制方案 单片机：本部分的功能包括写入和读取各种控制命令及数据处理，同时
