門禁系統(tǒng)課程設(shè)計

1、目錄第一章 緒論31.1 課題研究背景31.2智能門禁系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀41.3 課題主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)4第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案及論證52.1 門禁系統(tǒng)工作原理52.2 門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖52.3 門禁系統(tǒng)方案選擇62.3.1主控芯片的選擇62.3.2顯示器的選擇62.3.3溫度傳感器的選擇7第三章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計73.1 系統(tǒng)主控芯msp430f14973.1.1 msp430主要性能73.1.2 msp430x14x引腳功能83.1.3電源電路113.1.4 時鐘電路133.1.5 復(fù)位電路143.1.6異步通信143.2 通信模塊usr_wifi232173.2.1 模

2、塊功能描述173.2.2 模塊設(shè)置及使用193.3 顯示電路283.3.1 lcd12864 的基本參數(shù)及引腳說明283.3.2 lcd12864的指令說明及時序303.3.3 lcd12864屏幕與ddram地址的對應(yīng)關(guān)系313.3.4 lcd12864與單片機接口電路313.4 溫度讀取電路323.4.1 ds18b20主要特性323.4.2 ds18b20的引腳功能323.4.3 ds18b20的測溫原理333.4.4 ds18b20與單片機的接口電路373.5 開鎖控制電路373.5.1 28byj48電機驅(qū)動方法及參數(shù)373.5.2 電機主要參數(shù)特性383.5.3 uln2003驅(qū)動

3、芯片簡介383.5.4 電機與單片機的接口電路40第四章 軟件設(shè)計414.1 軟件設(shè)計的流程414.2 開發(fā)環(huán)境424.3 部分程序代碼43第五章 結(jié)語59參考文獻60第一章 緒論1.1 課題研究背景出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機械，光學(xué)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理的有效措施。使用各種機要部門，如銀行，賓館，機房，軍械庫，機要室，辦公室，智能化小區(qū)，工廠等。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單傳的門道以及鑰匙管理，它已經(jīng)

4、逐漸發(fā)展成為一套完整的出去管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全，人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。門禁, 又稱出入管理控制系統(tǒng)，是一種將信息技術(shù)、電子技術(shù)和機械鎖有機地結(jié)合在一起，對進出人員進行適當(dāng)級別的權(quán)限鑒別，并進行相應(yīng)控制的數(shù)字化管理系統(tǒng)。目前門禁系統(tǒng)是基于非接觸式感應(yīng)ic卡識別技術(shù)，由管理系統(tǒng)、控制器、感應(yīng)式讀卡器、電子鎖等組成的一個功能強大的智能型網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)，人員手持一張合法的感應(yīng)式ic卡即可通過ic卡識讀設(shè)備自動控制授權(quán)允許開啟的電子鎖?？墒莍c卡也很容易丟失，而且到了小區(qū)門口還要停下來刷卡，浪費汽油，況且下雨天這樣會很麻煩。1.2智能門禁系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀門禁系統(tǒng)是隨著自

5、動識別技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，國外門禁系統(tǒng)的知識品牌有美國的休斯（hid）、西屋（wse）、洛泰克（ntk），以色列的dds、英國的集寶等品牌。國內(nèi)從事門禁系統(tǒng)有深圳紅門、門吉利、捷順、北京青云等公司。目前，國內(nèi)外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。隨著計算機圖像處理和模式識別理論以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)的體積不斷縮小，其價格也不斷降低。據(jù)國際生物認(rèn)證團（ibg）的預(yù)測：美國生物認(rèn)證市場2002年突破7億美元，其中指紋識別占近50%，虹膜識別占8%。美國生物認(rèn)證市場到2005年將達到

6、19億美元，指紋識別占近40%，虹膜識別占10%左右。美國生物識別市場在未來幾年中仍將會保持高速增長的趨勢，縱觀門禁市場發(fā)展，預(yù)計未來13年中國門禁市場的平均增長比例將達20以上。目前國外生產(chǎn)的門禁系統(tǒng)安全性較高，但是價格昂貴，感應(yīng)式門禁系統(tǒng)控制器的價格從4000到3萬元不等，包括讀卡器、門鎖、控制器、軟件在內(nèi)的一套系統(tǒng)報價在萬元以上。國內(nèi)生產(chǎn)的感應(yīng)式門禁系統(tǒng)和指紋門禁系統(tǒng)價格較國外同類產(chǎn)品價格低大約10%-50%，但系統(tǒng)的可靠性稍差。高級智能型門禁控制系統(tǒng)是當(dāng)前門禁系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，高級智能型門禁系統(tǒng)是一種聯(lián)網(wǎng)式門禁系統(tǒng)，功能也比較完善。但對于一般的企業(yè)住宅小區(qū)來說，并不是最理想的選擇。這

7、種門禁系統(tǒng)常用于國防、軍事等單位。1.3 課題主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)本課題主要研究基于wifi的簡易門禁系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)用wifi模塊實現(xiàn)車載控制端對道閘的開關(guān)，系統(tǒng)主要包括發(fā)送模塊，顯示模塊，道閘模塊等，這些模塊構(gòu)成一個綜合的系統(tǒng)，能夠滿足普通小區(qū)停車場車輛不停車狀態(tài)下的出入。課題結(jié)構(gòu)如下：第一章 緒論介紹了課題的背景知識，智能門禁系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀以及研究的意義。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案及論證本章對設(shè)計前的方案進行了選擇和分析，最終確定一種方便，可行的實施方案。第三章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計本章對系統(tǒng)中的主要硬件模塊做了闡述，并且給出了各部分的電路圖。第四章 軟件設(shè)計本章對系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境

8、已經(jīng)部分源程序做了解釋，給出整個系統(tǒng)的軟件流程圖。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案及論證2.1 門禁系統(tǒng)工作原理基于wifi的門禁系統(tǒng)主要依靠pc或手機終端對無線模塊發(fā)送開鎖信號，wifi模塊接收到信號之后傳遞給主控模塊進行分析處理，若信號有效，則打開道閘，在道閘打開的前提下，系統(tǒng)會在道閘打開之后5s自動將道閘關(guān)閉，若車輛出門，則置于內(nèi)部的紅外對管會獲取車輛信息，并且在無需開門信號的前提下自動將道閘打開。若信號無效，則不打開道閘，在一般狀態(tài)之下系統(tǒng)給出當(dāng)前溫度以及時間信息。2.2 門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖2.3 門禁系統(tǒng)方案選擇2.3.1主控芯片的選擇方案一：采用at89s51 作為系統(tǒng)控制器。它的功耗低

9、，技術(shù)成熟，成本低，引腳較少，硬件布線較簡單。但實時性不好，復(fù)雜的控制算法難以實現(xiàn)；另外，增加的外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，因此放棄此方案。方案二：采用msp430單片機，430系列是一個16位的，具有精簡指令集的，超低功耗的混合型單片機，另外430系列單片機集成了豐富的片內(nèi)外設(shè)，由于本設(shè)計需要較多的i/o口，因此430具有強大的綜合優(yōu)勢。綜上，此方案選用msp430f149作為系統(tǒng)主控芯片。2.3.2顯示器的選擇方案一：led數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，結(jié)構(gòu)簡單，顯示亮度高，價格便宜，使用簡單，可是顯示效果會受外部環(huán)境影響較大，加上單片機掃描顯示會導(dǎo)致亮度不均勻等情況，短時間的電流過

10、載也可能會發(fā)光管造成永久性的損壞，由于本次設(shè)計需要顯示的內(nèi)容較多，因此此方案局限性太大。方案二：lcd12864液晶顯示器畫質(zhì)高并且不會閃爍，和單片機系統(tǒng)的借口簡單可靠，操作方便。而且12864作為128*64點陣的液晶屏可以顯示數(shù)字，字母和漢字等，適合本設(shè)計。綜上，此系統(tǒng)選用lcd12864作為顯示器。2.3.3溫度傳感器的選擇方案一：數(shù)字溫度傳感器ds18b20具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。測溫范圍為55125，固有測溫分辨率是0.5。最為重要的是單片機可以

11、直接讀取溫度，方便，高效。方案二：集成溫度傳感器ad590實質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，線性好、精度中、靈敏度高、體積小，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。測溫范圍為-55+150。非線性誤差為0.3。可是溫度值要通過a/d轉(zhuǎn)換器才能被單片機讀取，且線路連接比較麻煩。綜合上述，選擇方案一。第三章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計3.1 系統(tǒng)主控芯msp430f1493.1.1 msp430主要性能msp430f149具有如下主要性能：l 功耗低。典型功耗是：2.2v時鐘頻率1mhz時，活動模式為0.2ma，關(guān)閉模式僅為0.0001 ma，且具有5種節(jié)能方式。l 高效16位risc-cpu，27條指令，8mh

12、z時鐘頻率時，指令周期時間125ns,絕大多數(shù)指令一個時鐘周期完成；32khz時鐘頻率時，16位msp430單片機的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機20mhz時鐘頻率時的執(zhí)行速度。l 低電壓供電、寬工作電壓范圍：1.8v-3.6v。l 靈活的時鐘系統(tǒng)（兩個外部時鐘和一個內(nèi)部時鐘）l 低時鐘頻率可實現(xiàn)高速通信。l 具有串行在線編程能力。l 強大的中斷能力。l 喚醒時間短，從低功耗模式下喚醒僅需0.006ms。l esd保護，抗干擾能力強。3.1.2 msp430x14x引腳功能如圖3-1為msp430f149的引腳圖。引腳具體說明，如下表所示：3.1.3電源電路本系統(tǒng)需要5v供電，因此供電電路利用l

13、m2576設(shè)計5v穩(wěn)壓電路。lm2576的特性如下：（1） 有3.3v、5v、12v、15v和可調(diào)電壓輸出多種系列。（2） 輸出電壓可調(diào)的范圍為1.23v37v (hv型號的可達57v),負(fù)載電壓的輸出容差最大為4。（3） 最少只需要4個外圍元件,可達3a的輸出電流。（4） 寬的輸入電壓范圍,hv型號甚至可達40v60v。（5） 內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生52khz的固定頻率。（6） 可用ttl電平關(guān)閉輸出,低功耗待機模式,典型待機電流為50a。（7） buck式降壓器,較高的轉(zhuǎn)換效率。（8） 過熱和過流保護。（9） 可實現(xiàn)buck-boost式正-負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器。5v穩(wěn)壓電路外圍元件的選擇：（1） 輸入電

14、容cin1電容作為旁路電容,防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓。還有,當(dāng)你的輸入電壓波動較大,輸出電流有較高,容量一定要選用大些,470f-10000f都是可行的選擇;電容的電流均方根值至少要為直流負(fù)載電流的1/2;基于安全考慮,電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。千萬不要選用瓷片電容,會造成嚴(yán)重的噪聲干擾。（2） 續(xù)流二極管首選肖特基二極管,因為此類二極管開關(guān)速度快、正向壓降低、反向恢復(fù)時間短。（3） 儲能電感l(wèi)m2576既可工作于連續(xù)型也可非連續(xù)型,流過電感的電流若是連續(xù)的為連續(xù)型,電感電流在一個開關(guān)周期內(nèi)降到零為非連續(xù)型。（4） 輸出端電容cout推薦使用1f-470f之間的低esr的

15、鉭電容。若電容值太大,反而會在某些情況（負(fù)載開路、輸入端斷開）對器件造成損害。cout用來輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。如果電容的esr太小,就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定,導(dǎo)致輸出端振蕩。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性,包括ldo等也有這一現(xiàn)象。利用lm2576芯片實現(xiàn)5v電源電路的設(shè)計如下圖所示：3.1.4 時鐘電路msp430x14x系列單片機基礎(chǔ)時鐘模塊結(jié)構(gòu)如下圖：從圖中可以看出，它有3個時鐘源輸入端：l lfxt1clk低頻時鐘源，按低頻時鐘晶體，也可接高頻時鐘晶體，陶瓷諧振器或直接外接時鐘信號源。l xt2clk高頻時鐘源，按標(biāo)準(zhǔn)高頻晶體，也可接陶瓷諧振器或直接外接450khz8mhz時鐘信號源。

16、l dcoclk片內(nèi)可以數(shù)字控制的rc振蕩器。本系統(tǒng)使用xt2高頻時鐘源，晶振電路如下圖：3.1.5 復(fù)位電路在單片機系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)上電時進行初始化，上電后rest管腳被cr1上拉電阻為高電平，當(dāng)按鍵cs1被按下時rest被置低電平。復(fù)位電路如下圖所示。 3.1.6異步通信l 異步通信寄存器msp430系列有些型號的期間中有兩個通信硬件模塊usart0和usart1，因此它們有兩套寄存器，如msp430f149。usart0的寄存器如下表所列：msp430 usart模塊配置為異步模式時的結(jié)構(gòu)如下圖：l 波特率的產(chǎn)生所謂波特率，是指單位時間內(nèi)傳送的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)，以bit/s為單位，是衡

17、量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標(biāo)和參數(shù)。在異步串行通信時，波特率的產(chǎn)生是必須的。msp430單片機的波特率產(chǎn)生部分如下圖所示，由時鐘源輸入選擇與分頻，波特率產(chǎn)生器，調(diào)整器和波特率寄存器等構(gòu)成。其中，整個模塊的時鐘源輸入通過控制寄存器uxtctl中的ssel0和ssel1選擇來自內(nèi)部的3個時鐘或外部輸入時鐘，以決定最終進入模塊的時鐘信號brclk的頻率，時鐘信號brclk進入一個15位分頻器，通過一系列的硬件控制，當(dāng)計數(shù)器的計數(shù)值減到0的時候，輸出觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，最終輸出兩個移位寄存器使用的移位時鐘bitclk信號，所以bitclk信號周期的一半就是定時器，即分頻計數(shù)器的定時時間。圖 波特率產(chǎn)生器結(jié)

18、構(gòu)圖msp430的波特率發(fā)生器首先使用一個16位計數(shù)器和一個比較器，當(dāng)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)時，計數(shù)器裝載著int（n/2），其中n是uxbr1和uxbr0存儲值。計數(shù)器重新裝載為版周期的計數(shù)值int(n/2)，從而給出一個n個brclk時鐘的周期。對于給定的brclk時鐘源，分頻因子n由送到分頻計數(shù)器的時鐘頻率（brclk）和所需的波特率來決定，即如果使用常用的波特率與常用晶體產(chǎn)生的brclk，則一般得不到整數(shù)的n，分頻計數(shù)器可實現(xiàn)分頻因子n的整數(shù)部分，其次，調(diào)整器可使得小數(shù)部分盡可能準(zhǔn)確，那么分頻因子n可定義如下：其中，n為目標(biāo)分頻因子，uxbr為uxbr1和uxbr0中的16位數(shù)據(jù)值；n為總字符

19、位數(shù)，m為調(diào)整器寄存器uxmctl中的各數(shù)據(jù)位（1或0）波特率由下式計算：3.2 通信模塊usr_wifi2323.2.1 模塊功能描述1.無線組網(wǎng) hf-a11x的無線模塊即可以配置成一個無線sta，也可以配置成ap。所以hf-a11x邏輯上支持2個無線接口，一個作為sta，另一個接口相當(dāng)于一個ap，其它sta可以通過這個模塊的ap接口連入無線網(wǎng)絡(luò)。所以，利用hf-a11x可以提供十分靈活的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。hf-a11x的功能模塊如下圖所示：hf-a11x的功能結(jié)構(gòu)說明：ap：即無線接入點，是一個無線網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點。通常使用的無線路由器就是一個ap，其它無線終端可以通過ap相互連接。st

20、a：即無線站點，是一個無線網(wǎng)絡(luò)的終端，如筆記本電腦、pda等。2.安全機制 hf-a11x模塊支持多種無線網(wǎng)絡(luò)加密方式，能充分保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，包括：wepwap-psk/tkipwap-psk/aeswap2-psk/tkipwap2-psk/aes3.地址綁定 hf-a11x模塊支持在聯(lián)網(wǎng)過程中（作為sta，去連接ap過程中）綁定目的網(wǎng)絡(luò)的bssid的功能。根據(jù)802.11協(xié)議規(guī)定，不同的無線網(wǎng)絡(luò)可以具有相同的網(wǎng)絡(luò)名稱（即ssid/essid），但是必須對應(yīng)一個唯一的bssid地址（即mac地址）。非法入侵者可以通過建立具有相同的ssid/essid的無線網(wǎng)絡(luò)的方法，是的網(wǎng)絡(luò)中的sta連

21、接到非法的ap上，從而造成網(wǎng)絡(luò)的泄密。通過bssid地址綁定，可以防止sta接入到非法的網(wǎng)絡(luò)上，從而提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。4.以太網(wǎng)接口功能 hf-a11x模塊提供一個100m以太網(wǎng)接口，通過這個100m以太網(wǎng)接口，用戶可以實現(xiàn)wifi口，串口，以太網(wǎng)口，三個接口互通。在組網(wǎng)方面，hf-a11x模塊支持橋接模式和路由模式來對應(yīng)不同的具體應(yīng)用。5.工作模式 hf-a11x 模塊支持兩種工作模式：透明傳輸模式和協(xié)議傳輸模式。透明傳輸模式可以實現(xiàn)串口即插即用，從而最大程度的降低用戶使用的復(fù)雜度。協(xié)議傳輸模式可以實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。用戶可以根據(jù)實際需要設(shè)置不同的工作模式，并保存在 flash 中，

22、上電起動后模塊會自動進入該工作模式。hf-a11x 模塊上電起動后，會根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)，自動的去連接無線網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器，并且進行設(shè)置的工作模式，按預(yù)設(shè)的串口參數(shù)打開串口。用戶需要預(yù)設(shè)的參數(shù)有： 無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 網(wǎng)絡(luò)名稱（ssid） 安全模式 密鑰 默認(rèn)tcp/udp連接參數(shù) 協(xié)議類型 連接類型（server或client） 目的端口 目的ip地址 串口參數(shù) 波特率 數(shù)據(jù)位 校驗位 停止位 硬件流控 工作模式 透明傳輸 協(xié)議傳輸模式6.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議hf-a11x 模塊支持 tcp/udp 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，協(xié)議端口可以通過 web 方式或串口的 at+命令設(shè)置。hf-a11x 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的接口可以是 ser

23、ver，也可以是 client，通過 web 方式或串口的at+命令設(shè)置。7.參數(shù)設(shè)置hf-a11x模塊支持web方式的參數(shù)設(shè)置，用戶可以使用ie瀏覽器十分方便的進行設(shè)置。如果模塊已經(jīng)連接到某個無線網(wǎng)絡(luò)，則只要pc機也連入同一個網(wǎng)絡(luò)就可以進行設(shè)置，另外因為hf-a11x同時也是一個ap，所以pc機也可以連接到需要設(shè)置的模塊上進行設(shè)置。8.固件升級 hf-a11x模塊支持web方式的在線固體升級9.gpio功能 hf-a11x模塊最多可以提供7個gpio。其中包括3個指示引腳，4個uart引腳，根據(jù)需要都可以制定為gpio引腳。作為gpio時，可以從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送幾個特定指令控制gpio的輸出高、低電

24、平，也可以讀入gpio狀態(tài)。3.2.2 模塊設(shè)置及使用l 模塊設(shè)置 1.網(wǎng)頁配置保持wifi網(wǎng)絡(luò)連接，登錄54,即可進入設(shè)置網(wǎng)頁，默認(rèn)用戶和密碼均為admin2.配置軟件通過串口配置將模塊的串口連接到計算機串口，安裝設(shè)置軟件運行庫，然后運行all_config_serial_cn.exe，點擊連接模塊，成功后點讀取設(shè)置，即可進入配置3.配置軟件通過wifi配置運行 a11_config_net_cn.exewifi模塊上電，等待wifi模塊啟動完成，讓wifi網(wǎng)卡加入hf-all_ap這個無線網(wǎng)絡(luò)，wifi建立連接成功后，模塊會自動和配置軟件建立連接，點擊讀取

25、設(shè)置，即可進行設(shè)置。4手工at指令配置發(fā)送三個加號+，注意無回車換行等任何其他字符，收到字符 a，三秒之內(nèi)回應(yīng)字符 a，收到+ok 的提示，即進入了 at 命令模式，發(fā)送 at+h 加回車，可以獲得幫助提示，發(fā)送 at+entm 加回車回到數(shù)據(jù)透明傳輸模式。更詳細(xì) at 指令說明請參考詳細(xì)手冊文檔，測試過程截圖如下（發(fā)送的內(nèi)容看不到，只看到返回的內(nèi)容）模塊加入普通路由器的網(wǎng)絡(luò)1. 登錄wifi路由器了解一些信息，ssid名稱，用戶名和密碼，加密方式。2. 輸入wifi模塊默認(rèn)的ip地址54進入配置界面，選擇模塊工作在終端模式3. 進入無線終端接口設(shè)置子界面，根據(jù)要連入的w

26、ifi路由器的信息設(shè)置ssid（無線網(wǎng)絡(luò)名稱），用戶名和密碼，選擇加密方式。4.進入模塊管理子頁面，重啟模塊，也可以斷電重啟4. 完成之后，從無線路由器的dhcp列表里面能找到模塊已經(jīng)主動連入路由器創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)l 模塊測試1. 硬件連接關(guān)于串口的連接，模塊的引腳引出為3.3ttl電平，不能直接和計算機相連，需要帶底板或者用戶有ttl轉(zhuǎn)rs232的轉(zhuǎn)接線再連接到計算機上。硬件連接妥當(dāng)后，給模塊供電，紅色電源指示燈亮，等待大約20秒（內(nèi)部linux系統(tǒng)啟動），ready燈亮起，表示系統(tǒng)啟動完成，可以操作了，進入下一步。2. 網(wǎng)絡(luò)連接搜索網(wǎng)絡(luò)，如下圖的hf-allx_ap即是模塊的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)名稱（ssi

27、d）加入網(wǎng)絡(luò)，選擇自動獲取ip，wifi模塊支持dhcp server功能并默認(rèn)開啟此時模塊的link指示燈亮起。3. 收發(fā)測試 打開測試軟件 usr-tcp232-test.exe ,選擇硬件連接到的計算機的串口號，這里是 com3，選擇波特率57600，此為 wifi 模塊內(nèi)部串口默認(rèn)的波特率，點打開串口。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置區(qū)選擇tcp client模式，服務(wù)器ip地址輸入54，此為wifi模塊默認(rèn)的ip地址，服務(wù)器端口號8899，此為模塊默認(rèn)監(jiān)聽的tcp端口號，點擊連接建立tcp連接。至此，就可以在串口和網(wǎng)絡(luò)之間進行數(shù)據(jù)收發(fā)測試了，串口到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流向是：計算機串口-模塊串

28、口-模塊wifi-計算機網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)到串口的數(shù)據(jù)流向是：計算機網(wǎng)絡(luò)-模塊wifi-模塊串口-計算機串口。測試過程可以看到模塊的txd和rxd指示燈在有數(shù)據(jù)通過時閃爍。4.安卓手機和串口通訊保持計算機上的測試軟件開啟狀態(tài)，鏈接也依然開啟。手機開啟wifi功能，找到并加入hf-allx的wifi網(wǎng)絡(luò)。在手機上啟動有人網(wǎng)絡(luò)助手軟件，切換到tcp client界面，點擊增加，創(chuàng)建一個到54的8899端口的tcp連接，創(chuàng)建成功后，會建立和wifi模塊的tcp連接。建立連接成功后，手機發(fā)送數(shù)據(jù)，計算機上的串口會收到信息，計算機的串口發(fā)送信息，計算機上測試軟件的網(wǎng)絡(luò)部分會收到信息，同時手

29、機上的網(wǎng)絡(luò)助手也會收到信息。3.3 顯示電路3.3.1 lcd12864 的基本參數(shù)及引腳說明帶中文字庫的128x64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ascii字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊

30、的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊?；咎匦?（1）低電源電壓（vdd:+3.0+5.5v）（2）顯示分辨率:12864點 （3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192個1616點陣漢字(簡繁體可選)（4）內(nèi)置 128個168點陣字符 （5） 2mhz時鐘頻率 （6） 顯示方式：stn、半透、正顯 （7） 驅(qū)動方式：1/32duty，1/5bias （8） 視角方向：6點 （9） 背光方式：側(cè)部高亮白色led，功耗僅為普通led的1/51/10 （10） 通訊方式：串行、并口可選（11） 內(nèi)置dc-dc轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓（12） 無需片選信號，簡化軟件設(shè)計（13） 工作溫度: 0 +55 ,存儲溫度

31、: -20 +60芯片管腳：管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1vss0v電源地2vcc35v電源正3v0-對比度（亮度）調(diào)整4rs(cs)h/lrs=“h”,表示db7db0為顯示數(shù)據(jù)rs=“l(fā)”,表示db7db0為顯示指令數(shù)據(jù)5r/w(sid)h/lr/w=“h”,e=“h”,數(shù)據(jù)被讀到db7db0r/w=“l(fā)”,e=“hl”, db7db0的數(shù)據(jù)被寫到ir或dr6e(sclk)h/l使能信號7db0h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線8db1h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線9db2h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線10db3h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線11db4h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線12db5h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線13db6h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線14db7h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線1

32、5psbh/lh：8位或4位并口方式，l：串口方式（見注釋1）16nc-空腳17/reseth/l復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18vout-lcd驅(qū)動電壓19avdd背光源正端（+5v）（見注釋3）20kvss背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將psb接固定高電平。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的ja、jk用焊錫短接。3.3.2 lcd12864的指令說明及時序指令說明：模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令如下圖讀寫操作時序：l 寫操作時序l 讀操作時序

33、3.3.3 lcd12864屏幕與ddram地址的對應(yīng)關(guān)系第一字第二字第七字第八字第一行80h81h86h87h第二行90h91h96h97h第三行88h89h8eh8fh第四行98h99h9eh9fh3.3.4 lcd12864與單片機接口電路 3.4 溫度讀取電路3.4.1 ds18b20主要特性l 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電l 獨特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊l ds18b20支持多點組網(wǎng)功能，多個ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫l ds18

34、b20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)l 1.5、溫范圍55+125，在-10+85時精度為0.5l 可編程 的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫l 在9位分辨率時最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快l 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一 線總線串行傳送給cpu，同時可傳送crc校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力l 負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。3.4.2 ds18b20的引腳功

35、能ds18b20的引腳定義：(1)dq為數(shù)字信號輸入/輸出端；(2)gnd為電源地；(3)vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.4.3 ds18b20的測溫原理ds18b20通過使用在板溫度測量專利技術(shù)來測量溫度。通過門開通期間內(nèi)低溫系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時鐘周期個數(shù)計數(shù)來測量溫度，而門開通期由高溫系數(shù)振蕩器決定。計數(shù)器予置對應(yīng)于-55的數(shù)值將增量，指示溫度高于-55。同時，計數(shù)器用鈄率累加器電路所決定的值進行予置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進行補償，這種電路是必需的。時鐘再次使計數(shù)器計值至它達到零。如果門開通時間仍未結(jié)束，那么此過程再次重復(fù)。鈄率累加器用于補償振蕩器

36、溫度特性的非線性，以產(chǎn)生高分辨率的溫度測量。通過改變溫度每升一度，計數(shù)器必須經(jīng)歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償。因此，為了獲得所需的分辨率，計數(shù)器的數(shù)值以及給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（鈄率累加器的值）二者都必須知道。此計算的ds18b20內(nèi)部完成以提供0.5的分辨率。溫度讀數(shù)以16位，符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供。表2-6說明輸出數(shù)據(jù)對測量溫度的關(guān)系。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。ds18b20可以以0.5的增量值，在-55至+125的范圍內(nèi)測量溫度。對于應(yīng)用華氏溫度的場合，必須使用查找表或變換系數(shù)。注意，在ds18b20中，溫度是以1/2lsb（最低有效位）形式表示時，產(chǎn)生以下9位格式：11100

37、1110圖 存儲器幀格式最高有效（符號）位被復(fù)制到存儲器內(nèi)兩字節(jié)的溫度寄存器中較高msb的所有位，這種“符號擴展”產(chǎn)生了如表2-6所示的16為溫度讀數(shù)。以下的過程可以獲得較高的分辨率。首先，讀溫度，并從讀得的值截去0.5（最低有效位）。這個值便是temp_read。然后可以讀留在計數(shù)器內(nèi)的值。此值是門開通期停止之后計數(shù)剩余（count_remain）。所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（count_per_c）。于是用戶可以使用下式計算實際溫度： 溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系l ds18b20初始化時序：（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2） 延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一

38、點）（3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4） 延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。（5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6） 延時等待（如果初始化成功則在15到60微妙時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由ds18b20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制）。（7） 若cpu讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。（8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。l ds18b20的寫操作（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2） 延時確定的時

39、間為15微秒。（3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4） 延時時間為45微秒。（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6） 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。l ds18b20的讀操作（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（2）延時2微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（4）延時3微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（6）延時5微秒。（7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。（8）延時60微秒。注：3.4.4 ds18b20與單片機的接口電路由于ds18b20只有一根數(shù)字信號輸出/輸入端，因此和單片機的接口電路很簡單，如下圖：3.5 開鎖控制電路

40、3.5.1 28byj48電機驅(qū)動方法及參數(shù)l 28byj48簡介：步進電機28byj48型四相八拍電機，電壓為dc5vdc12v。當(dāng)對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號對應(yīng)步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（a-b-c-d-a），雙（雙相繞組通電）四拍（ab-bc-cd-da-ab-），八拍（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a）l 28byj48驅(qū)動方法:按照圖示

41、時序，通過單片機的i/o口給步進電機脈沖。3.5.2 電機主要參數(shù)特性l 電機主要參數(shù)：l 電機主要特性：1.步進電機必須加驅(qū)動才可以運轉(zhuǎn)，驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。2.28byj48是5v驅(qū)動的4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1：64，步進角為5.625/64度。如果需要轉(zhuǎn)動1圈，那么需要360/5.625*64=4096個脈沖信號。3.步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。4.改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。3.5.3 uln2003驅(qū)動芯片簡介

42、l uln2003特點：1.uln2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7k 的基極電阻,在5v 的工作電壓下它能與ttl 和cmos 電路2.直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。uln2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500ma，并且能夠在關(guān)態(tài)時3.承受50v 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運行。4.uln2003 采用dip16 或sop16 塑料封裝。l uln2003作用：uln2003是大電流驅(qū)動陣列,多用于單片機、智能儀表、plc、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動繼電器等負(fù)載。輸入5vttl電平，輸出可達500ma/50v。uln2003是高

43、耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅npn達林頓管組成。 該電路的特點如下: uln2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7k的基極電阻,在5v的工作電壓下它能與ttl和cmos電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。uln2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。l uln2003引腳介紹：引腳1：cpu脈沖輸入端，端口對應(yīng)一個信號輸出端。引腳2：cpu脈沖輸入端。引腳3：cpu脈沖輸入端。引腳4：cpu脈沖輸入端。引腳5：cpu脈沖輸入端。引腳6：cpu脈沖輸入端。引腳7

44、：cpu脈沖輸入端。引腳8：接地。引腳9：該腳是內(nèi)部7個續(xù)流二極管負(fù)極的公共端，各二極管的正極分別接各達林頓管的集電極。用于感性負(fù)載時，該腳接負(fù)載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地,實際上就是達林頓管的集電極對地接通。引腳10：脈沖信號輸出端，對應(yīng)7腳信號輸入端。引腳11：脈沖信號輸出端，對應(yīng)6腳信號輸入端。 引腳12：脈沖信號輸出端，對應(yīng)5腳信號輸入端。引腳13：脈沖信號輸出端，對應(yīng)4腳信號輸入端。引腳14：脈沖信號輸出端，對應(yīng)3腳信號輸入端。引腳15：脈沖信號輸出端，對應(yīng)2腳信號輸入端。引腳16：脈沖信號輸出端，對應(yīng)1腳信號輸入端。3.5.4 電機與單片機的接口電路第四章 軟件設(shè)計4.1

45、 軟件設(shè)計的流程開始是否有當(dāng)前時間數(shù)據(jù)輸入否系統(tǒng)運行，顯示當(dāng)前溫度以及時間是否有密碼數(shù)據(jù)是密碼正確？是開門否是4.2 開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)通常遵循4-9圖所示的流程：（1） 安裝iar embedded3.1軟件。（2） 創(chuàng)建一個新的工程。 雙擊iar軟件圖標(biāo)彈出如圖4-10所示的對話框選擇“create new project in current workspace”。然后會彈出如圖4-11所示的對話框選擇“empty project”然后點擊ok。然后輸入新的工程名字（不包含中文字符）。 圖4-10（2） 編寫c程序源文件。點擊file newfile，然后在空白的頁面里編寫c語言的源文件。

46、編寫完后保存程序源文件文件名以點c結(jié)尾。（3） 在工程中添加c程序源文件在iar embedded3.1環(huán)境下右擊workspace中的工程名。選擇addadd files找到編寫的c源程序，點擊ok。（4） 鏈結(jié)程序在iar embedded3.1環(huán)境下右擊workspace中的工程名，選擇options將會彈出如圖35所示的對話框。通過選擇general optionstarget選擇msp430f149。通過選擇general optionssetupdriverfet debugger。 （5） 編譯下載程序projectcompile初步編譯源程序如有報錯修改后保存在進行保存。pro

47、jectmakemake and debug深層編譯遠(yuǎn)程序。projectgo下載到硬件設(shè)備。4.3 部分程序代碼l 溫度讀取函數(shù)：#include#includetemp.hunsigned char q;void delaynus(unsigned int n) while(n-);/*函數(shù)名稱：init_18b20功 能：對ds18b20進行復(fù)位操作參 數(shù)：無返回值 ：初始化狀態(tài)標(biāo)志：1-失敗，0-成功*/unsigned char init_18b20(void) unsigned char error; dq_out; _dint(); dq0; delaynus(700); dq1; delaynus(40); dq_in; _nop(); if(dq_val) error = 1; /初始化失敗 else error = 0; /初始化成功 dq_out; dq1; _eint(); delaynus(400); return error;/*