基于單片機的門禁系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、 四川理工學院畢業(yè)設計（論文）基于單片機的門禁系統(tǒng)設計學 生：林 風學 號：08021040325專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級：2008.3指導教師：方 寧四川理工學院自動化與電子信息學院二o一二年六月王林：基于單片機的門禁系統(tǒng)設計摘 要針對日常生活中小區(qū)住宅的安全防范，一般的門鎖使用極不方便，為滿足人們對門鎖的使用需求，增加其安全性，基于單片機的門禁系統(tǒng)應運而生。本設計采用單片機at89s51作為主控中心，以鍵盤密碼的輸入方式實現對門的出入控制，或者通過鍵盤輸入門號的方式，進行對講方式住戶實現開門。適用于普通小區(qū)單元樓的進入控制，該系統(tǒng)可實現密碼輸入開門、語音對講開門、密碼修改、報警和

2、鎖定鍵盤等功能 ，同時該門禁系統(tǒng)還具有設計方法合理，簡單易行，成本低，安全實用等特點，符合一般小區(qū)的使用需求，具有推廣價值。關鍵詞： 門禁系統(tǒng)；密碼鎖；at89s51；4×4矩陣鍵盤 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

3、microcontroller-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. applica

4、ble to ordinary 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 c

5、ost,so safety 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：基于單片機的門禁系統(tǒng)設計目 錄摘 要iabstractii第1章 前 言11.1 門禁系統(tǒng)的定義11.2 門禁系統(tǒng)的發(fā)展現狀和趨勢21.3 門禁系統(tǒng)的背景以及研究目的和意義31.4 門

6、禁系統(tǒng)研究的主要內容41.4.1 總體設計方案選定41.4.2 門禁系統(tǒng)單片機硬件資源的分配6第2章 系統(tǒng)的硬件設計72.2 單片機最小系統(tǒng)設計72.1.1 at89s51簡介72.1.2 單片機晶振電路92.1.3 單片機復位電路92.2 鍵盤電路102.3 顯示電路112.3.1 數碼管簡介112.3.2 驅動芯片簡介122.3.3 顯示電路設計132.4 語音電路142.4.1 mc34118的簡介142.4.2 語音電路設計172.5 開鎖電路182.6 報警電路192.7 掉電密碼保護202.7.1 at24c02存儲芯片簡介202.7.2 掉電密碼保護設電路計21第3章 系統(tǒng)的軟件

7、設計223.1 系統(tǒng)的總體軟件流程223.2 各部分的功能實現程序設計243.2.1 初始化程序243.2.2 鍵盤掃描子程序243.2.3 密碼比較和報警程序263.2.4 密碼更改程序273.2.5 數碼管顯示部分驅動程序283.2.6 單片機通訊程序283.2.7 語音撥號程序29第4章 結束語32致 謝33參考文獻34附錄系統(tǒng)程序35附錄系統(tǒng)硬件電路圖35第1章 前 言1.1 門禁系統(tǒng)的定義隨著電子技術在現實生活中的廣泛應用，人們越來越感受到電子產品為生活所帶來的各種便利，特別是在20世紀80年代，門禁系統(tǒng)的出現更為人們出入口門禁安全提供了方便。門禁系統(tǒng)是新型現代化安全管理系統(tǒng)，它集微

8、機自動識別技術和現代安全管理措施為一體，如圖1-1所示，它涉及電子，機械，光學，計算機技術，通訊技術，生物技術等諸多新技術1。它是解決重要部門出入口實現安全防范管理的有效措施。適用各種機要部門，如銀行、賓館、機房、軍械庫、機要室、辦公間，智能小區(qū)，工廠等。圖1-1 現代化門禁系統(tǒng)示意圖1.2 門禁系統(tǒng)的發(fā)展現狀和趨勢樓宇對講系統(tǒng)在歐美國家、香港、臺灣等地區(qū)已采用近20多年，自1992年起，國外樓宇對講系統(tǒng)生產制造商陸續(xù)到中國開拓市場。時至今日，國內的生產廠商已猛增至260家左右，以深圳白蘭公司為代表的國內樓宇對講系統(tǒng)的市場占有率達80%左右2。自2000年以來，有實力的廠家集中開發(fā)聯網型樓宇智

9、能小區(qū)，樓宇智能系統(tǒng)集成度越來越高，首先實現了多門口機多管理機系統(tǒng)，接著集成了安防報警、小區(qū)服務及信息發(fā)布等功能，另外一些廠家還集成了三表遠抄、監(jiān)控及巡更等系統(tǒng)、產品的穩(wěn)定性在進一步提高。室內分機主要有對講及可視對講兩大類產品，基本功能為對講（可視對講）、開鎖。隨著產品的不斷豐富，許多產品還具備了監(jiān)控、安防報警、戶戶通、信息接收、遠程電話報警、留影留言提取、家電控制等功能?，F在，許多技術應用到室內分機上，如無線接收技術、視頻字符疊加技術等。無線電技術用于室內機接收報警探頭的信號，適用于難以布線的場合。室內機在原理設計上有兩大類型：一類是帶編碼的室內分機，其分支器可以做得簡單一些，但室內分機成本

10、要高一些；另一類編碼由門口主機或分支器完成，室內分機做得很簡單。彩色室內分機的液晶屏目前還沒國產化，成本較高，這是制約彩色可視樓宇對講系統(tǒng)應用的瓶頸?？梢暦謾C方面趨向于超薄免提壁掛，但流行最多的仍是壁掛式黑白可視分機。室內分機在樓宇對講系統(tǒng)中占據成本較大，從發(fā)展來看，以帶安防報警、信息發(fā)布的彩色分機在高檔樓盤中應用較多，中檔以黑白可視對講分機居多，低檔配套為對講分機。對講門禁系統(tǒng)正形成為一個相對獨立的產業(yè)部門，與電視監(jiān)控、防盜報警、門禁管理、智能停車場等共同組成了安防產業(yè)。銷售量增加，競價行業(yè)嚴重，利潤率降低，部分廠商意識到競價行業(yè)將帶來毫無生存空間的嚴重后果，故致力于提升產品品質，增加對售后

11、服務的投入，加快產品開發(fā)的進度，樓宇對講市場區(qū)逐漸成形。對講門禁成為市場主流，普通對講仍具有一定的市場，可視對講市場增長緩慢。樓宇對講的目前市場主流的普通對講，在處于市場導入階段的欠發(fā)達地區(qū)市場潛力巨大，而可視對講由于其價位高，功能有過剩之嫌，市場增長緩慢。但是，可視對講在高級住宅或別墅的配套上將呈上升趨勢。可視門禁的功能趨向多樣化和綜合化5。近三年，由于受金融危機及經濟不景氣等影響，國外品牌銷售不暢。雖然國外品牌廠家紛紛改變行銷策略，試圖拓展市場，卻無力改變頹勢。國內樓宇對講生產廠商數量多，但規(guī)模相對較小。1.3 門禁系統(tǒng)的背景以及研究目的和意義近年來，在城區(qū)住宅小區(qū)普遍提出小區(qū)智能化，國家

12、建設部對此也提出了具體的要求。但是由于商業(yè)運籌、價格、技術等諸多原因，使實際應用中，起主導作用的還是普通樓宇對講系統(tǒng)，并且在普通樓宇對講系統(tǒng)中帶報警功能的系統(tǒng)也不被人們看好。另外，由于普通樓宇對講系統(tǒng)用于千家萬戶，屬于公用設施，因此要求普通樓宇對講系統(tǒng)面耐用性強，系統(tǒng)運行可靠性高，同時價格要低，系統(tǒng)維護方便。這些要求相互矛盾，給普及樓宇對講系統(tǒng)的設計提出了較高的要求6。門禁系統(tǒng)研究的是對講門禁系統(tǒng)，對講系統(tǒng)提供舒適、安全、方便的家庭生活空間。在室內通過對講機對來訪者進行識別，既可免除煩擾，又可簡化開門程序，是房屋的理想設施。對講系統(tǒng)也可以在遇到緊急情況或特發(fā)事件時，在室內通過副機來向保安管理中

13、心進行緊急報警，達到防盜的目的并為處理突發(fā)事件提供保障。隨著社會的發(fā)展，人類的進步，人們對生活、居住質量的要求也越來越高，安全、舒適的居住環(huán)境已成為現代化住宅小區(qū)（或智能化住宅小區(qū)）的基礎。對講門禁系統(tǒng)越來越受到用戶的歡迎和喜愛，同時又大大促進了樓宇對講門禁系統(tǒng)的發(fā)展。樓宇對講門禁系統(tǒng)適應了社會的信息化，實現了住戶和訪客雙向通話功能，增加了安全可靠性，有效地保護了住戶的人身安全和財產安全，成為二十一世紀房地產投資開發(fā)的主導方向，正在成為小康住宅不可缺少的配套設施7?？梢哉f，微型計算機和單片機的迅速發(fā)展和它在各個領域智能化應用為智能對講門禁提供了條件和技術，樓宇對講門禁系統(tǒng)所涉及的各項技術的背景

14、均是成熟的，其技術發(fā)展符合現代數字化技術的潮流，它是信息化社會發(fā)展的必然趨勢。1.4 門禁系統(tǒng)研究的主要內容對講門禁系統(tǒng)主要分為大門口主機和室內用戶機兩大部分，本課題研究的主要內容是在了解對講門禁整個系統(tǒng)的工作原理及功能前提下，設計室內用戶機的單片機程序。它以單片機at89s51作為系統(tǒng)控制核心部件，配以語音呼叫開鎖模塊、密碼開鎖模塊以及按鍵和顯示器等組成。采用匯編語言編寫單片機程序，實現室內機和室外機之間能夠實現雙向通話，利用鍵盤來作為控制信號輸入，實現相應部分電路的控制撥號、密碼修改，開門信號發(fā)送等。要求各系統(tǒng)能正確、有效地執(zhí)行命。 1.4.1 總體設計方案選定方案一：采用數字電路控制。其

15、原理方框圖如圖12所示。 圖1-2 數字密碼鎖電路方案采用數字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。用以74ls112雙jk觸發(fā)器構成的數字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。方案二：采用以at89s51為核心的單片機控制方案，其原理如圖13所示。 圖1-3 單片機控制方案 單片機：本部分的功能包

16、括寫入和讀取各種控制命令及數據處理，同時還要對各執(zhí)行單元進行控制。單片機是整個系統(tǒng)的控制核心及數據處理核心。鍵盤部分：本部分由用戶通過鍵盤輸入各種信息送入到單片機進行處理。顯示部分：本部分完成的是單片機處理后的數據和信息的顯示以及系統(tǒng)提示信息的顯示。語音對講部分：本部分通過與單片機的協作完成來訪者與房主的語音對講。密碼存儲部分：本部分完成存儲原始密碼和用戶更改密碼數據的功能。其它部分：本部分的目的是為了提高系統(tǒng)的可用性和實用性。主要包括電源部分、復位部分、晶振部分、開鎖部分和報警部分。電源部分主要的功能是為單片機提供適當的工作電源，同時也為其它的部分提供電源。復位部分功能是使單片機在出現故障時

17、進行成功的復位。晶振部分功能是給單片機提供時鐘。開鎖部分主要是根據單片機數據處理的結果驅動繼電器控制開鎖的操作10。報警部分主要的功能就是在錯誤操作下實現蜂鳴器叫和發(fā)光二級管亮的報警信號。本方案利用單片機靈活的編程設計和豐富的io端口，及其控制的準確性，不但能實現基本的門禁系統(tǒng)功能，還能添加掉電存儲、聲光提示等功能。通過比較以上兩種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以我們采用后一種方案。1.4.2 門禁系統(tǒng)單片機硬件資源的分配p0.0p0.6用于數碼管顯示。p1.0p1.7用于鍵盤電路的控制。p2.0用于開鎖

18、電路的控制。p2.1、p2.2用于蜂鳴器和報警燈的控制。p3.0p3.5用于語音模塊控制。第2章 系統(tǒng)的硬件設計2.2 單片機最小系統(tǒng)設計本次設計中，選用ateml公司的51系列單片機at89s51芯片作為門禁系統(tǒng)的數據處理及操作控制芯片。只有單片機芯片是無法完成數據處理及控制功能的，必須有附加的電路，使單片機芯片組成一個可運行的系統(tǒng)才能實現其功能，由at89s51單片機連同附加電路構成的單片機最小系統(tǒng)作為主控11。單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)包括：單片機、晶振電路、復位電路。單片機at89s51引腳如圖2-1

19、所示。2.1.1 at89s51簡介 與mcs-51 兼容 4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數據保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內部ram 32可編程i/o線 兩個16位定時器/計數器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 圖2-1 單片機at89s51引腳圖 片內振蕩器和時鐘電路 引腳功能說明:p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i0口，也即地址數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動8個ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）

20、和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在f1ash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 p1口：pl 是一個帶內部上拉電阻的8位雙向io口，pl的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（iil），flash編程和程序校驗期間，pl接收低8位地址。p2 口：p2 是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向io 口，p2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個ttl邏輯門電路。對端口寫“1

21、”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（iil），在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行movxdptr指令）時，p2口送出高8位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行movxri 指令）時，p2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中p2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。flash編程或校驗時，p2亦接收高位地址和其它控制信號。 p3 口：p3 口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向i0 口。p3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個ttl邏輯門電路。

22、p3口除了作為一般的i0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：p3口還接收一些用于flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號12。 rst：復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。wdt 溢出將使該引腳輸出高電平，設置sfr auxr的disrt0 位（地址8eh）可打開或關閉該功能。disrt0位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。 xtal 1：接外部晶體的微調電容的另一端。在片內它是振蕩電路反相放大器的輸入端。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖如圖2-2所示。圖2-2 外部時鐘電路的引腳連接圖xtal2：接外部晶體和微調電容的

23、一端。在內它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。要檢查單片機的振蕩電路是否正確工作，可用示波器查看xtal2端是否有脈沖信號輸出13。2.1.2 單片機晶振電路at89s51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖2-3所示，在xtal1和xtal2引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212mhz之間選擇，電容值在530pf之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。

24、2.1.3 單片機復位電路rst引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6mhz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。復位電路如圖2-4所示。 圖2-3 晶振電路 圖2-4 復位電路2.2 鍵盤電路使用矩陣鍵盤，所以本設計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機接口時所占用的i/o線的數目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖2-5所示。圖2-5 系統(tǒng)鍵盤電路每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結構只需要n條行線和m條列線，即可組成具有

25、n×m個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉法。對照圖2-5所示的4×4鍵盤，說明線反轉個工作原理14。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機i/o口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00h，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器a中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通

26、過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵15。2.3 顯示電路2.3.1 數碼管簡介數碼管顯示也稱為led顯示，是一種主動發(fā)光的信息顯示方式，它的每一個字段由一個發(fā)光的二極管組成，其外形和引腳如圖2-6所示。 圖2-6 數碼管外形及引腳2.3.2 驅動芯片簡介 門禁系統(tǒng)顯示部門的驅動模塊由74ls247和74ls138構成，其引腳如圖2-7所示。圖2-7 74ls247、74ls138的引腳圖74ls247和74ls138的真值表

27、如表2-1和2-2所示。表2-1 74ls247的真值表表2-2 74ls138的真值表2.3.3 顯示電路設計門禁系統(tǒng)設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的，門禁系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用74ls247驅動數碼管發(fā)光顯示數碼和74ls138控制位選信號，就可以完成單片機的顯示功能，用p0.0p0.3接74ls247的a，b，c，d四端口，74ls247的輸出口接led的七段顯示；而p0.4p0.6接74ls138的a，b，c三個輸入口，74ls138的輸出口接led的位顯示。通過軟件實現數字和位控制16。用74ls247可以控制輸出什么字型。74ls24

28、7的邏輯功能表如表2-1，用74ls138控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表2-2，顯示電路的電路原理圖如圖2-8所示。圖2-8 系統(tǒng)顯示電路2.4 語音電路2.4.1 mc34118的簡介本系統(tǒng)的語音電路選取mc34118，mc34118是motorola免提式電話機專用集成電路，工作在半雙工狀態(tài)的轉換芯片。由放大器、電平檢測器、衰減器、監(jiān)聽器、濾波器及控制單元組成。用在普通模擬電話機內消除側音的一塊芯片，能夠比較滿意的禁止麥克風錄到本機喇叭播放的聲音。它比較放音和錄音的電平，誰小就禁止誰，全雙工通信變成了半雙工通訊，不過通話時一般感覺不到。mc34118的內部比較復雜，有4個電平比較器，兩個

29、背景噪音監(jiān)視器，一個agc，一個撥號音檢測器，兩個衰減器，一個控制衰減器的控制模塊，還有一些放大電路18。mc34118有如下優(yōu)點：衰減器增益范圍較寬，發(fā)送和接收之間為520db；采用電話線路供電時工作電壓為3.06.5v；具有四點信號檢測控制系統(tǒng)提高了控制靈敏度；發(fā)送和接收通道設有背景噪聲監(jiān)測器；采用外接電阻控制發(fā)送放大器的增益，并提供靜音功能；芯片有工作/等待兩種操作方式；根據用戶的需要可外接濾波器；芯片有撥號音輸入時，撥號音檢測器禁止接收放大器為空閑方式；圖2-9為mc34118的引腳圖 圖2-9 mc34118的引腳圖引腳的功能：（1）腳（fo）是濾波器輸出腳；（2）腳（fi）是濾波器

30、輸入腳；（3）腳（cd）是芯片關閉腳，該腳為低電平（小于0.8v）時芯片才能正常工作.該腳為高電平（大于2v）時.芯片關閉不工作；（4）腳（vcc）是正電源輸入腳.工作電壓范圍為2.86.5v（5ma時）；（5）腳（hto+）是第二級混合放大器的輸出腳，該放大器的增益為-1、0，這樣在hto+和hto-之間可以實現差動輸出；（6）腳（hto-）是第一級混合放大器的輸出腳，該放大器的增益由外接負反饋電阻的阻值決定；（7）腳（hti）是第一級混合放大器的輸入腳；（8）腳（txo）是發(fā)送衰耗器的輸出腳；（9）腳（txi）是發(fā)送衰耗器的輸入腳；（10）腳（mico）是微高放大器的輸出腳.改變該腳與（1

31、1）腳之間的電阻阻值.可以改變放大器的增益；（11）腳（mici）是為高放大器的輸入腳；（12）腳（aute）是靜音輸入腳，該腳為低電平（小于0.8v）時.芯片處于正常工作狀態(tài)，該腳為高電平（大于2.0v）時，關閉微音放大器，而對其它電路無影響；（13）腳（vlc）是受話音量控制輸入腳.調節(jié)該腳與（15）腳（vb）之間的電位器.就可以調節(jié)受話音量；（14）腳（ct）是衰耗控制器的輸出腳.改變該腳的電阻和電容的值.就可改變從發(fā)送轉到接收方式或從接收轉到發(fā)送方式的轉換時間，當該腳點位高于（15）腳（vb）240mv時.芯片處于接收狀態(tài).當該腳電位低于（15）腳（vb）-240mv時.芯片處于發(fā)送狀

32、態(tài).當該腳點位等于（15）腳（vb）電位時.芯片處于等待狀態(tài)；（15）腳（vb）是電壓輸出腳.輸出電壓等于vcc/2，該腳不但是芯片的交流地，而且也是為音量控制提供偏置；（16）腳（cpt）是發(fā)送背景噪音監(jiān)視器的外接元件腳，改變該腳上電阻和電容的值，就可改變發(fā)送背景噪音監(jiān)視器的建立時間；（17）腳（tli2）是第二發(fā)送電平檢測器的輸入腳；（18）腳（tlo2）是第二發(fā)送電平檢測器的輸出腳，也是發(fā)送背景噪音監(jiān)視器的輸入腳；（19）腳（rlo2）是第二接收電平檢測器的輸出腳；（20）腳（rli2）是第二接收電平檢測器的輸入腳；（21）腳（rxi）是接收衰耗器和撥號音檢測器的輸入腳；（22）腳（rx

33、o）是接收衰耗器的輸出腳；（23）腳（tli1）是第一發(fā)送電平檢測器的輸入腳；（24）腳（tlo1）是第一發(fā)送電平檢測器的輸出腳；（25）腳（rlo1）是第一接收電平檢測器的輸出腳，也是接收背景噪音監(jiān)視器的輸入腳；（26）腳（rli1）是第一接收電平檢測器的輸入腳；（27）腳（cpr）是接收背景噪音監(jiān)視器的外接元件腳，改變該腳上電阻和電容的值.就可改變接收背景噪音監(jiān)視器的建立時間；（28）腳（gnd）是接地腳；2.4.2 語音電路設計本系統(tǒng)的語音電路選取mc34118模塊，mc34118是motorola免提式電話機專用集成電路，工作在半雙工狀態(tài)的轉換芯片。由放大器、電平檢測器、衰減器、監(jiān)聽器

34、、濾波器及控制單元組成。用在普通模擬電話機內消除側音的一塊芯片，能夠比較滿意的禁止麥克風錄到本機喇叭播放的聲音。它比較放音和錄音的電平，誰小就禁止誰，全雙工通信變成了半雙工通訊，不過通話時一般感覺不到。語音電路如圖2-10所示。圖2-10 系統(tǒng)語音通信電路2.5 開鎖電路門禁系統(tǒng)的開鎖、上鎖控制電路如上圖所示，系統(tǒng)的開鎖、上鎖通過繼電器完成，繼電器通過單片機的i/o 端口控制，當p2.0口輸出高電平時，在上拉電阻的上拉作用下，繼電器的線圈帶電吸合，接點狀態(tài)發(fā)生變化，常開接點1、3 閉合；常閉接點1、2打開。通過繼電器輸出接點的通斷狀態(tài)變化就可以控制密碼鎖的上鎖和開鎖。完成對其上鎖和開

35、鎖的控制，開鎖電路如圖2-11所示。圖2-11 系統(tǒng)開鎖電路2.6 報警電路 蜂鳴器報警電路如圖2-12所示。報警電路會在連續(xù)三次輸入錯誤密碼時發(fā)出報警提示，這部分通過驅動蜂鳴器發(fā)聲實現，當其接通5v的電壓會發(fā)出蜂鳴叫聲。用npn型三極管驅動蜂鳴器，三極管的基極接單片機的p2.2口，當其輸出高電平時蜂鳴器發(fā)聲。這里，單片機p2.2口需要上拉。led指示電路和蜂鳴器報警類似，同樣是在系統(tǒng)工作過程中，起到提示和警示的作用。這里直接用單片機的p2.1口驅動發(fā)光二極管。當p0.1口輸出高電平時，二極管點亮，發(fā)光，當p2.1口輸出低電平時，發(fā)光二極管熄滅，同樣p0.1口需要上拉電阻上拉。圖2-12 系統(tǒng)

36、報警電路2.7 掉電密碼保護2.7.1 at24c02存儲芯片簡介at24c02是美國atmel公司的低功耗cmos型eeprom，內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 v)、擦寫次數多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數據不易丟失、體積小、掉電情況下可以繼續(xù)保存數據等特點。at24c02芯片作為系統(tǒng)的從器件，它與主器件之間的通信遵循i²c總線協議，i²c總線協議規(guī)定，任何將數據傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接受數據的器件為接收器。數據傳送是由產生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的20。at24c02

37、的引腳如圖2-13所示。圖2-13 at24c02的引腳圖引腳的功能：串行時鐘（scl）：用于產生器件所有數據發(fā)送或接收的時鐘。串行數據/地址（sda）：用于器件所有數據的發(fā)送或接收，sda是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線。器件地址輸入端（a0、a1和a2）：用于多個器件級聯時設置器件地址，當有多個從器件連接在i²c總線上時，此端口用于選擇不同的從器件。本次設計中三個引腳全部接地。寫保護（wp）：如果wp管腳連接到vcc，所有的內容都被寫保護(只能讀)。當wp管腳連接地線或懸空，允許器件進行正常的讀/寫操作。2.7.2 掉電密碼保護設電路計在門禁系統(tǒng)中，存入

38、的密碼是需要永久的保存的。在設計中采用了在掉電的情況下依然能夠保存數據的eeprom存儲芯片24c02存儲密碼。設計的密碼鎖因為只需要存儲6位密碼，數據量很小，所以24c02的地址選擇端口直接接地，時鐘輸入端口（sck）和數據輸入端口（sda）和單片機的相連即可，掉電密碼保護設電路如圖2-14所示。圖2-14 系統(tǒng)掉電保護電路第3章 系統(tǒng)的軟件設計3.1 系統(tǒng)的總體軟件流程系統(tǒng)在上電復位后，程序開始運行，經過初始化，程序等待鍵盤的開鎖密碼輸入或者門號輸入，此時程序循環(huán)對鍵盤進行掃描。通過鍵盤電路的功能鍵選擇密碼輸入、密碼更改或者門號輸入，然后分別實現密碼開門，密碼更改，撥號對講開門等功能。當實

39、行密碼開門時，程序等待鍵盤的開鎖密碼輸入，此時程序循環(huán)對鍵盤進行掃描。通過鍵盤電路的0到9這十個數字鍵輸入密碼鎖的密碼，密碼輸入滿六位后，系統(tǒng)將自動判斷輸入的密碼是否與原存儲密碼一致，若一致說明密碼正確，系統(tǒng)將通過開鎖控制電路執(zhí)行開鎖動作。若有任何不一致說明密碼不正確，系統(tǒng)將等待重新輸入密碼并再判斷密碼的正確與否，若三次輸入密碼錯誤，系統(tǒng)將同通過數碼管顯示錯誤信息，發(fā)出聲光報警，并鎖定鍵盤輸入。此時，系統(tǒng)只有通過硬件復位或者重新上電，才能重新開始工作。系統(tǒng)正確輸入密碼開鎖的狀態(tài)下，軟件將關注上鎖和修改密碼兩個按鍵的狀態(tài)。此時，可以通過上鎖鍵使系統(tǒng)重新上鎖，軟件將自動回到等待密碼輸入開鎖的狀態(tài)，

40、也可以通過密碼修改鍵執(zhí)行修改密碼的操作，修改密碼鍵按下后，首先等待輸入原密碼并判斷正確與否，原密碼正確才輸入新密碼，并且修改密碼需要再次輸入新密碼，軟件將兩次輸入的新密碼是否一致輸入一致，若一致修改密碼成功，程序將修改后的新密碼保存在原密碼的存儲地址上。完成密碼的修改。在密碼修改過程中，出現什么輸入錯誤，系統(tǒng)將自動回到等待密碼輸入開鎖的狀態(tài)。系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)的總體軟件流程圖3.2 各部分的功能實現程序設計3.2.1 初始化程序電子密碼鎖系統(tǒng)在接通電源后，首先要對系統(tǒng)進行初始化。初始化過程包括密碼鎖上鎖，密碼的讀入，led數碼管的顯示內容初始化，設定系統(tǒng)狀態(tài)指示等，

41、流程圖如圖3.2所示。圖3-2 系統(tǒng)初始化軟件流程圖系統(tǒng)通電后開始初始化，首先要載入預設密碼至系統(tǒng)內存，然后系統(tǒng)上鎖并設定指示燈狀態(tài)，接著設定顯示器為等待輸入狀態(tài)，用戶密碼區(qū)清零，最后初始化定時器。3.2.2 鍵盤掃描子程序本系統(tǒng)使用4×4矩陣鍵盤當沒有鍵按下時，行線和列線之間是不相連的，若第n行與第m列的鍵被按下，那么第n行與第m列的線就被接通。根據上述原理，本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用p1口的低四位作為行掃描線，p2口的高四位作為列回掃線。具體實施方法為：先使p1.0口輸出低電平，p2口其他口輸出高電平，然后對p1.4、p1.5、p1.6、p1.7四個口分別作判斷。若此四口都為高電

42、平，則沒有鍵按下；若有鍵按下，p1.4、p1.5、p1.6、p1.7四個口必定有一個口輸入為低電平，再判斷p1.4、p1.5、p1.6、p1.7哪個口為低電平則可判斷按鍵在哪列上。如p1.4、p1.5、p1.6、p1.7沒有低電平，再使p1.1為低電平，其他口為高電平，依次掃描下去，找到按鍵所在的行，再判斷p1口的高四位哪一位為低，便可知道鍵在哪一列上。4×4鍵盤掃描子程序的流程圖如圖3-3所示。圖3-3 系統(tǒng)鍵盤掃描子程序流程圖首先看鍵盤是否有鍵閉合，若無鍵閉合，則繼續(xù)等待看是否有鍵閉合，若有鍵閉合則延遲10ms消抖，若消抖后按鍵還是閉合，則判斷鍵號，看閉合鍵是否釋放，若釋放，則繼

43、續(xù)剛才是否有按鍵閉合判斷的循環(huán)，若沒有鍵號輸入，就返回。3.2.3 密碼比較和報警程序 在輸入密碼開鎖和修改密碼輸入原密碼和兩次輸入新密碼的過程中都用到了密碼比較子程序，這段程序主要完成比較 r0,r1所分別指向的連續(xù)六個地址單元 是否相等,若全部相同,標志位置1，否則清0，密碼比較和報警流程圖如3-4所示。圖3-4 系統(tǒng)密碼比較和報警流程圖當輸入6位密碼后，首先比較第一位密碼，若不正確，則清除顯示，若正確則繼續(xù)比較，若6位密碼全部正確，則開鎖，若密碼錯誤，則記錄錯誤輸入的次數，若超過3次，則鎖定鍵盤并報警。3.2.4 密碼更改程序密碼鎖的密碼就相當于我們日常生活中用到的鑰匙，而電子密碼鎖可以

44、根據用戶的需要，隨時更改原有的密碼，來提高密碼鎖的安全性，密碼修改功能是保證密碼鎖有效的重要保障。在密碼修改子程序中，用戶只有在開鎖狀態(tài)下才能進行修改，即要求用戶知道原有的密碼，否則無法打開密碼鎖，更無法修改其密碼。密碼更改流程圖如3-5所示。圖3-5 系統(tǒng)密碼更改程序流程圖當密碼輸入正確后，若還有按鍵按下，就計算其鍵值，存儲，新輸入的6位密碼輸入完后，需再次輸入確認，若兩次相同，就將新的6位密碼存儲，密碼修改成功。3.2.5 數碼管顯示部分驅動程序門禁系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用74ls247驅動數碼管發(fā)光顯示數碼和74ls138控制位選信號，就可以完成單片機

45、的顯示功能，led顯示流程圖如圖3-6所示。圖3-6 系統(tǒng)數碼管顯示部分驅動程序流程圖當有按鍵按下時，載入按鍵值，將其用74ls138編譯，送p0口輸出到數碼管顯示3.2.6 單片機通訊程序本電路的單片機通信不是采用串行通信，而是加上了一個輔助通信電路，比串行通信多用了兩個i/o口，但少用了一條通信線，適合樓宇可視門禁的布線，減少布線成本。時鐘信號和通信編碼信號在同一條線上傳輸，這就要求在程序設計時應用單片機的外部中斷和定時中斷來作為時鐘同步，正確地解碼，完成單片機的通信，單片機的通信程序流程圖如圖3-7所示。圖3-7 系統(tǒng)通訊程序首先發(fā)送通信同步信號到開定時中斷，判定是否開定時中斷，若否則返

46、回繼續(xù)判斷，若是則發(fā)送1位數據，若還沒有發(fā)送完則繼續(xù)發(fā)送，發(fā)送完后，關掉定時中斷，通信線電平恢復，最后返回。3.2.7 語音撥號程序門禁系統(tǒng)語音部分分室內機和門口機兩部分，由系統(tǒng)不同狀態(tài)的處理和切換組成，主要實現待機、信號采集、開鎖控制、報警等功能。門口機和室內機的程序流程圖如圖3-8，3-9所示。圖3-8 語音撥號室內機程序流程圖首先進行系統(tǒng)初始化，若無數據輸入，則等待數據輸入，若有數據輸入，就接受數據，驗證其id，這室內機會響起，若屋里無人，撥通30s后自動掛機，若屋里有人則摘機進行語音通話，最后根據房主的需要，可實現開鎖、報警、掛機等功能。圖3-9 語音撥號室外機程序流程圖首先進行系統(tǒng)初

47、始化，接著進行按鍵掃描。若無按鍵按下，則繼續(xù)等待按鍵按下，若有按鍵按下，則發(fā)送id號碼，若屋里收到信號后門鈴響后，超過30s無人摘機就自動返回，若在30s內有人摘機就開啟語音對講，最后根據房主的需要，可實現開鎖、報警、掛機等功能。第4章 結束語本次設計經過半學期的時間終于完成，回顧起此次單片機課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理

48、論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，畢竟平時練得不多，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機匯編語言掌握得不好， 后來通過網上和書本上的學習很成功的運用這些軟件對設計的硬件電路和軟件程序測試成功實現。雖然運用的還不是很熟練，一些功能還不是很了解，但是通過同學和老師的幫助，還是得到了很好的解決。本次設計的目標均得到了實現，具體如下：（1） 密碼輸入開門：當密碼輸入正確時自動開門。（2） 語音對講開

49、門：經過撥號與房主進行語音對講，房主選擇是否開門。（3） 密碼修改：當密碼輸入正確后可修改密碼，對兩次輸入新密碼是否一致進行確認，若一致則修改成功。（4） 報警和鎖定鍵盤：密碼輸入錯誤超過3次或則發(fā)生誤操作，鎖定鍵盤并報警。由于水平和時間的關系，有些地方的設計還不,盡人意。而這些地方還有待今后一一的去解決。致 謝本文從開題到定稿，歷時半個學期，在本論文完成之際，首先要向我的指導老師方寧老師致以誠摯的謝意。在論文的寫作過程中，他給了我許許多多的幫助和關懷。同時他對工作的積極熱情、認真負責、有條不紊、實事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我向方老師致以真誠的謝意。同時還要感謝各科

50、的老師，你們的辛勤栽培使我獲得了今天的成績，謝謝老師們。當然，我還要感謝我周圍的同學，他們在這次設計中給予了我很多的幫助，沒有他們的幫助，在這短短的三個多月時間內，我是不可能這么好的完成我的設計的。尤其是對一些應用軟件的運用，開始基本上是不會用，但是經過了大家的幫助，我學會了基本的操作。同時感謝寢室的兄弟給予我的鼓勵和支持，感謝他們的陪伴?，F在即將離開學校、老師、同學，還有我四年的大學生活，雖然依依不舍，但是對未來的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學期間認識我和我認識的所有人，有你們伴隨，才有了我豐富多彩的大學生活。參考文獻1 王汝淋.智能門禁控制系統(tǒng)m.北京.北京電子工業(yè)出版社,2004.9

51、.2 張振文. 建筑弱電電工技術m.北京.國防工業(yè)出版社,2009.1.3 陳龍. 居住小區(qū)智能化系統(tǒng)與技術m.北京.中國建筑工業(yè)出版社,2002.10.4 盛嘯濤等. 樓宇自動化m.西安.西安電子科技大學出版社,2004.2.5 呂景泉. 樓宇智能化技術m. 北京. 北京電子工業(yè)出版社,2002，4.6 康華光.電子技術基礎（模擬部分）m.武漢.華中科技大學出版社,2005.7.7 閻石.數字電子技術基礎m.北京.清華大學出版社,2007.2.8 王迎旭.單片機原理與應用m.北京.機械工業(yè)出版社,2004.7.10 張大明.鍵盤輸入接口m.北京：機械工業(yè)出版社,2006，4.11 張毅剛.m

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