基于GSM和IC卡的门禁安防系统的方案设计毕业论文.doc

基于GSM和IC卡的门禁安防系统的方案设计毕业论文目录摘 要IABSTRACTII目录III第1章 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 课题的发展现状1第2章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的方案设计32.1 系统总体方案设计32.2 系统各功能模块方案设计42.2.1 MCU模块方案设计42.2.2 GSM模块方案设计42.2.3 IC卡模块方案设计52.2.4 语音模块方案设计52.2.5 显示模块方案设计62.2.6 超声波测距模块方案设计62.2.7 继电器模块方案设计62.2.8 供电模块方案设计72.3 本章小结7第3章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的硬件设计83.1 系统各模块电路的硬件设计83.1.1 MCU模块硬件电路设计83.1.2 GSM模块硬件电路设计103.1.3 IC卡模块硬件电路设计113.1.4 语音模块硬件电路设计113.1.5 显示模块硬件电路设计123.1.6 超声波测距模块硬件电路设计133.1.7 继电器模块硬件电路设计143.1.8 供电模块硬件电路设计153.2系统整体硬件电路设计163.3系统整体效果图173.4 本章小结17第4章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的软件设计184.1系统软件整体设计方案184.2 系统各功能模块的软件设计194.2.1 单片机系统初始化软件设计194.2.2 GSM模块的软件设计194.2.3 IC卡模块的软件设计234.2.4 语音模块的软件设计274.2.5 显示模块的软件设计304.2.6 超声波测距模块的软件设计324.2.7 继电器模块的软件设计334.3 本章小结33第5章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的调试345.1系统各模块的调试345.1.1 MCU模块的调试345.1.2 GSM模块的调试345.1.3 IC卡模块的调试355.1.4 语音模块的调试365.1.5 显示模块的调试365.1.6 超声波测距模块的调试375.1.7 继电器模块的调试385.1.8 供电模块的调试385.2 系统整体软硬件联调395.3 本章小结39第6章 总结40参考文献41附录1：系统电路原理图42附录2：元器件清单43附录3：系统实物图44附录4：源程序清单45致谢70作品使用说明书71III宁波工程学院本科毕业设计论文第1章 绪论1.1 课题的背景和意义随着社会的不断发展，人们对现代化办公生活场所提出了更高层次的安全管理需求，普通的门锁系统已经无法满足高层次的安全管理需求。由于安防业的快速发展，为顺应智能楼宇、智能小区的发展，门禁系统业必须实现更可靠、更安全、更方便的要求。现代门禁系统综合利用了传感器技术、数字信息处理、计算机技术、多媒体技术、网络技术等等，以实现门禁系统信息的采集、传输和处理。目前智能门禁系统已广泛用于写字楼、高档住宅小区、金融系统、军事系统、政府部门等需要较高安保等级的场所，提高工作效率的同时保障了系统的安全。传统的机械钥匙存在丢失、遗忘、被复制等隐患。在这种情况下，基于GSM和IC卡的门禁系统便可以发挥作用。通过IC卡快捷方便的操作配合GSM模块的远程控制，即使用户不在家中也可以实时了解门锁的开闭状态并且如果有人恶意破坏门锁会第一时间发短信通知用户，非常具有实用性。因此，目前基于IC卡的智能门锁在市场上得到了广泛的应用1。智能门禁系统在工作生活中的使用将为人门带来极大的方便，提高工作效率并提高了安全性。1.2 课题的发展现状 近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的进步，系统将微机自动识别技术和现代安全管理措施集成为一体，涉及各信息处理方面的技术在渐渐地成熟。该系统在一些重要部门，如银行、宾馆、办公室、智能化小区、公司等已广泛使用，它为重要部门的出入口实现安全防范管理提供了保障。同时在人事考勤管理等行政管理工作中也发挥着巨大的作用，真正实现了区域内一卡通智能管理3。门禁系统是在基础的传统门锁上发展而来的，传统门锁的工作原理基本都是由机械结构锁门，指定钥匙开门，没有报警系统，也无法识别危险，这种门锁存在较大的安全隐患。本设计研究的智能门禁系统的运用可以大大减小安全隐患。该系统也可称作出入控制系统，其作用就是对人员的进出进行管制，除机械结构外，引入智能控制，能识别是否开门，并且能辨识某些对主人存在威胁的开门行动，同时发出声音警报并以短信方式通知业主，以达到安全的目的。同时，在设计中还考虑了人性化因素，引入超声波测距识别人的靠近和离开，以便在设定距离外实现自动关门。本系统的另一个亮点是突破了传统的钥匙开门方式，引入刷卡和短信开门方式，对进出人员实行多重把关，这两种锁的引入使人们对出入口通道的管理上升到了电子信息阶层。目前，信息智能化的发展已形成一股庞大的力量，改善社会环境，引领社会的进步。 77第2章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的方案设计2.1 系统总体方案设计 本系统为基于GSM和IC卡的门禁安防系统，系统主要由单片机最小系统、GSM模块、IC卡模块、超声波模块、语音模块、输入模块、显示模块和继电器模块组成。以单片机STC89C516RD+为控制中心，外接各个功能模块。输入设备采用独立键盘，输出设备采用LCD1602液晶显示，语音模块可以根据用户操作实现语音提示，超声波模块用来检测开启门锁后是否有障碍物挡住门，GSM模块和IC卡模块实现用户刷卡或者拨打电话来开启门锁，用按键来模拟报警功能，单片机会触发报警输出设备发出警报声。并且通过GSM模块将报警信息发送到用户手机上，使用户对异常情况做出反应。这样报警信号可以克服传送距离有限的缺陷，最终实现门禁和报警功能。系统的整体结构如图2-1所示。图2-1 系统整体结构图2.2 系统各功能模块方案设计2.2.1 MCU模块方案设计MCU模块作为本系统的主控制单元，必须选择性能稳定的单片机作为其主控芯片。本系统需要1个UART串口、一个16位定时器、若干I/O口及较大的ROM和RAM容量。STC90C516RD+作为加强型51单片机已广泛应用于各类产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用STC90C516RD+单片机作为主控制芯片。STC90C51RC/RD+系列单片机是宏晶公司推出的可任意选择12时钟/机器周期或6时钟/机器周期的单片机，是新一代的集高速/低功耗/超强抗干扰性能为一体的51系列单片机，并且与传统的指令代码完全兼容，内部集成专用的MAX810复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。其中STC90C516RD+单片机具有61Kbyte的ROM及1280byte的RAM ，有39个通用I/O口及丰富的片内资源4。本系统的IC卡模块、显示模块、键盘输入模块、语音提示模块、超声波测距模块、继电器模块连接在该单片机的通用I/O口上，GSM模块通过UART口与单片机进行双向通信。2.2.2 GSM模块方案设计GSM模块采用华为的GTM900B无线模块，该模块是一个三频段GSM/GPRS无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令。提供了丰富的功能，如语音和数据服务，为各种应用的高速数据传输的理想解决方案。它已被广泛应用于终端类型固定台，手机类型固定台，车载台和公用电话，电力等无线抄表服务5。该GSM模块的TX/RX接口与单片机的RX/TX连接，进行命令、数据的通信传输。其结构图如图2-2所示。图2-2 GSM模块结构图2.2.3 IC卡模块方案设计IC卡模块采用的是广州周立功单片机发展有限公司的MFRC522。MFRC522是高度集成的非接触式(13.56MHz)读写芯片。该发射器可以驱动其内部通讯天线和ISO14443A/MIFARE卡进行通信。接收器部分提供了强大而有效的解码电路，用来处理卡片和应答机的信号6。该IC卡模块与单片机通过SPI总线进行命令、数据的通信传输。其结构图如图2-3所示。图2-3 IC卡模块结构图2.2.4 语音模块方案设计语音提示模块采用华邦公司的ISD1760语音芯片，该芯片在6.4K的标准采样率下可录制75秒的语音信息，录、放音可达十万次以上，存储内容可断电保留一百年，最多可录制255段语音，宽电压，应用灵活。该语音芯片需要预先采用独立按键模式分段录制好“请将卡放在感应区开启门锁”、“已通过远程控制开启门锁”、“已开启门锁”、“警报声”的语音信息，再通过SPI总线与单片机进行通信，以实现不同段语音的播放。其结构图如图2-4所示7。图2-4 语音模块结构图2.2.5 显示模块方案设计本系统所需显示的内容为系统当前运行状态及警报提示，显示的内容较为简单。故本系统采用易于控制且接口电路简单的LCD1602作为显示模块，单片机通过8位数据线及3位控制线控制LCD1602工作，该显示模块具有2行16列的显示空间。其结构图如图2-5所示。图2-5 显示模块结构图2.2.6 超声波测距模块方案设计超声波测距采用US-100模块实现，该超声波测距模块可以实现04.5m 的非接触测距功能，并且模块中自带的温度传感器会对测距结果进行校正，同时具有GPIO、串口两种通信方式。在使用串口通信时还可测量当前环境的温度并传送给主机9。此模块的UART口与单片机的UATR1连接，进行命令、数据的通信传输。其结构图如图2-6所示。图2-6 超声波模块方案设计2.2.7 继电器模块方案设计继电器模块采用汇科（HUI KE）继电器HK4100F-DC5V-SHG。该模块线圈的额定电压为5V，吸合电压为3.75V，释放电压为0.5V。可以通过三极管来驱动。该模块共有6个引脚，其中有2个引脚为公共端，还有一个常开触点和一个常闭触点。单片机通过控制PNP型三极管基极的高低电平来控制继电器的吸合和释放。其结构图如图2-7所示。图2-7 继电器模块结构图2.2.8 供电模块方案设计由于本系统中的IC卡模块和语音模块采用3.3V供电，其余模块均采用5V供电，故供电模块应具有5V与3.3V供电口。外接5V的电源适配器，在主板上采用ASM1117-3.3将5V电压稳压成3.3V供IC卡模块和语音模块使用。并在多处设置去耦电容，降低电压的波动。其结构图如图2-8所示。图2-8 供电模块方案设计2.3 本章小结本章节主要介绍了系统整体方案以及各个模块的方案设计。系统主要由单片机最小系统、显示模块、GSM模块、IC卡模块、语音模块、测距模块、继电器模块、输入模块和供电模块组成。GSM模块用来实现远程控制门锁和报警的功能。IC卡模块用来通过刷卡来开启门锁，克服了传统钥匙的不便性。其它模块则是为了使整个系统有更好的稳定性。第3章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的硬件设计3.1 系统各模块电路的硬件设计3.1.1 MCU模块硬件电路设计MCU模块包含单片机主芯片、引脚连接插针、晶振电路、复位电路、程序下载接口。为了异步串口通信(UART)中波特率精度的提升，晶振频率选为11.0592MHz。程序下载接口即使用插针将TXD、RXD端口引出，用于下载使用。同时为使用方便，将每个I/O引脚使用插针引出。 STC90C516RD+采用DIP40封装，该单片机的引脚排布图如图3-1所示，硬件电路图如图3-2所示。图3-1 STC90C516RD+引脚排布图硬件连接图如图3-2所示。图3-2 MCU模块硬件电路图该模块与其余分立模块的引脚连接对应关系如表3-1所示。表3-1 单片机引脚连接表单片机引脚方向(I/O)元件引脚P0.0OLCD1602液晶Data0P0.1OLCD1602液晶Data1P0.2OLCD1602液晶Data2P0.3OLCD1602液晶Data3P0.4OLCD1602液晶Data4P0.5OLCD1602液晶Data5P0.6OLCD1602液晶Data6P0.7OLCD1602液晶Data7P2.0O测距模块TRIGP2.1I测距模块ECHOP2.5OLCD1602液晶RWP2.6OLCD1602液晶RSP2.7OLCD1602液晶ENP1.0O语音模块SSP1.1O语音模块SCLKP1.2O语音模块MOSI1P1.3I语音模块MISO1P1.4OS8550的基极P1.6I独立键盘P1.7I独立键盘P3.0/URXD0IGSM模块TXDP3.1/UTXD0OGSM模块RXDP3.3OIC卡模块RSTP3.4IIC卡模块MISOP3.5OIC卡模块MOSIP3.6OIC卡模块SCKP3.7I/OIC卡模块SDA3.1.2 GSM模块硬件电路设计GSM模块为一个独立的模块，通过杜邦线与主板连接，因此主板上仅需预留该模块连接所需的VCC、GND、RX、TX引脚即可，其中VCC为+5V电源，GND为数字地，RX和TX为串口通信数据接收和数据发送。其硬件电路图如图3-3所示。图3-3 GSM模块硬件电路图3.1.3 IC卡模块硬件电路设计IC卡模块与单片机有5个引脚相连接，分别是SCK、MISO、MOSI、RST、SDA。其中SCK为时钟线，MISO为主机数据接收，MOSI为从机数据接收，RST为复位脚，SDA为串行数据线。在正常情况下，IC卡模块通过1脚提供3.3V电源，3脚直接接地，其余5个引脚直接与单片机的I/O口连接即可。其硬件电路图如图3-5所示。图3-4 IC卡模块硬件电路图3.1.4 语音模块硬件电路设计语音提示电路与单片机通过SPI总线进行通信。外部振荡引脚(Rosc)与地之间的电阻可以控制ISD1760内部振荡器的震荡频率，当Rosc为100K时震荡频率为6.4KHz。该芯片的电源与地之间（1脚和28脚、8脚和21脚、14脚和12、16脚）使用10uf和0.1uf的退耦电容以降低电源噪音，使音质更好。根据Datasheet提供的电路，第18引脚，自动增益控制接4.7uf电容到地。13、15引脚接8喇叭。其硬件电路图如图3-5所示。图3-5 语音模块硬件电路图3.1.5 显示模块硬件电路设计显示模块主要为LCD1602，该器件采用8位数据位及3位控制位控制。单片机的P0口连接LCD1602的数据口，P2.5、P2.6、P2.7连接LCD1602的RS、R/W、EN三个控制位，其中RS为命令数据选择引脚，R/W为读写选择引脚，EN为使能引脚，R1为10K的滑动变阻器。通过改变1602的3脚上的电压，可以改变液晶屏显示的对比度，使用滑动变阻器可以灵活的选择合适的对比度。其硬件电路图如图3-6所示。图3-6 LCD1602硬件电路图LCD1602引脚说明如表3-2所示。表3-2 LCD1602引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地2VDD电源正极3VL液晶显示对比度调节端4RS数据/命令选择端（H/L）5R/W读/写选择端（H/L）6EN使能信号7D0数据口8D1数据口9D2数据口10D3数据口11D4数据口12D5数据口13D6数据口14D7数据口15BLA背光源正极16BLK背光源负极3.1.6 超声波测距模块硬件电路设计超声波测距模块与单片机通过杜邦线连接，因此主板上仅需预留该模块连接所需的VCC、GND和2个I/O接口。其中TRIG为触发控制信号输入，ECHO为回响信号输出。其硬件电路图如图3-7所示。图3-7超声波模块硬件电路图超声波测距模块引脚图如图3-8所示。 (a) (b)图3-8 超声波测距模块引脚图如图3-8所示，将(a)图所示引脚拔掉跳线帽将模块设定为电平触发模式，在该模式下如(b)图所示引脚15依次为：VCC、TRIG、ECHO、NC、GND。VCC接5V电源，TRIG接单片机的P2.0，ECHO接单片机的P2.1，NC悬空或接地，GND接电源地。3.1.7 继电器模块硬件电路设计继电器模块主要由一个线圈、两个公共端、一个常开触点和一个常闭触点组成，需要通过三极管来驱动，只要控制三极管基极的高低电平就可以控制继电器的吸合和释放。当选择PNP型三极管来驱动时，只要单片机的P1.4引脚输出低电平，三极管饱和导通，5V电源加到继电器线圈两端，继电器线圈得电，开关跳到1的位置。当继电器线圈不得电时，开关跳到2的位置。同时将公共端接电源，常开触点和常闭触点分别通过LED灯和200电阻接地，以不同颜色的灯来表示当前开关的状态。其硬件电路图如图3-9所示。图3-9 继电器模块硬件电路图3.1.8 供电模块硬件电路设计本设计采用5V，3.3V双电源供电，使用输出电压为5V，1A的电源适配器为整个系统提供5V电源，在5V的基础上使用ASM1117-3.3产生稳定的3.3V电压。为了实际方便使用，将所有电源用插针引出，供其他有需要的地方使用；通过LED灯的理论电流约为0.5MA，因此采用1K的电阻进行限流。POWER为适配器与主板连接的电源座，BUTTON为自锁开关，ASM1117-3.3两端各并联0.1uf和10uf电容以降低谐波。其硬件电路图如图3-10所示。图3-10 供电模块硬件电路图3.2系统整体硬件电路设计系统整体硬件电路图如图3-11所示。图3-11 系统整体硬件电路图3.3系统整体效果图根据每个模块的硬件设计组成如图3-12所示整体效果图。GSM模块与MCU通过串口进行通信，IC卡模块和语音模块通过SPI总线与MCU进行通信。测距模块、显示模块和继电器模块直接与单片机的I/O口相连进行通信。LCD16022测距模块2GSM模块2MCU2IC卡模块2继电器模块2图3-12 系统整体效果图3.4 本章小结本章节主要介绍了系统各个模块的硬件设计。在用软件画好电路图以后将每个模块用电烙铁焊接好，然后用万用表测试一下电路有没有虚焊、短路等现象。在检查完以后分别将每个模块与单片机最小系统相连接。将各个模块的测试程序烧写到单片机中，通过观察现象就能判断硬件是否正常工作。第4章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的软件设计4.1系统软件整体设计方案系统整体设计流程图如图4-1所示。图4-1 系统整体设计流程图4.2 系统各功能模块的软件设计4.2.1 单片机系统初始化软件设计MCU模块为控制模块，由单片机最小系统组成，对外部设备起主控作用。该模块部分片内资源需要初始化才能使用，其初始化内容包括UART初始化和定时器初始化。UART串口、定时器初始化程序：void Ini_UART(void) SCON=0x50; /UART方式1:8位UART; REN=1:允许接收 PCON=0x00; /SMOD=0:波特率不加倍 TMOD=0x21; /T1方式2,用于UART波特率 TH1=0x0FD; TL1=0x0FD; /UART波特率设置:9600 TR1=1; TH0=0; TL0=0; ET0=1; /允许T0中断 EA=1; /开启总中断 ES=1; 4.2.2 GSM模块的软件设计GSM模块通过UART与单片机进行通信，单片机通过AT指令将所要执行的指令发给GSM模块，GSM模块在接收到AT指令后经过相应操作后向单片机回发相应的数据。GSM模块主要实现拨打电话、发送信息、接收信息等基本操作。以下列举该GSM模块所用到的部分指令集。指令集：1、AT+CMGF=1； 功能：选择信息执行格式为TEXT方式。2、 AT+CMGS=“电话号码”； 功能：输入电话号码并发送信息。3、 ATH； 功能：挂断电话。4、 ATD； 功能：输入号码并拨打电话。5、 AT+IPR=9600； 功能：设置波特率为9600bit/s。单片机与GSM模块的通信流程图如图4-2所示。图4-2 单片机与GSM模块的通信流程图单片机控制GSM模块挂断电话子程序：void ATH(void) uchar code mode= 0x41,0x54,0x48,0X0D; /ATH回车 uint i; for(i=0;i4;i+) /向GSM模块发送AT指令 SBUF=modei; while(TI=0); TI=0; 单片机控制GSM模块发送短信子程序：void CMGF(void) /选择信息执行格式为TEXT方式 uchar code mode10= 0x41,0x54,0x2B,0x43,0x4D,0x47, 0x46,0x3D,0x31,0x0D; /AT+CMGF=1回车 uint i; for(i=0;i10;i+) /向GSM模块发送AT指令 SBUF=modei; while(TI=0); TI=0; void CMGS(uchar *tel) /输入电话号码 Uchar code mode20= 0x41,0x54,0x2B,0x43,0x4D, 0x47,0x53,0x3D; /AT+CMGS= uint i,j; for(i=0;i8;i+) /向GSM模块发送AT指令 SBUF=modei; while(TI=0); TI=0; SBUF=0x22; /引号 while(TI=0); TI=0; for(j=0;j11;j+) /发送号码 SBUF=*tel; tel+; while(TI=0); TI=0; SBUF=0x22; /引号 while(TI=0); TI=0; _nop_(); SBUF=0x0D; /回车 while(TI=0); TI=0; void SEND1(void) /发送内容 uchar code mode31=0x57,0x61,0x72,0x6e,0x69,0x6e,0x67,0x21, 0x20,0x54,0x68,0x65,0x20,0x64,0x6f,0x6f, 0x72,0x20,0x77,0x61,0x73,0x20,0x64,0x61, 0x6d,0x61,0x67,0x65,0x64,0x21,0x1a; uint i;for(i=0;i31;i+) /向手机发送Warning!The door was damaged! SBUF=modei; while(TI=0); TI=0; 4.2.3 IC卡模块的软件设计IC卡模块与单片机通过SPI总线进行通信，单片机通过SPI接口控制RC522模块与IC卡的通讯。IC卡模块主要实现通过刷卡来控制门锁的开启的功能。其SPI时序图如图4-3所示。图4-3 SPI时序图单片机通过SPI接口读数据的格式如表4-1所示。表4-1 读数据的格式字节0字节1字节2.字节n字节n+1MOSI地址0地址1地址2.地址n00MISOX数据0数据1.数据n-1数据n注：先发送最高位(MSB)。单片机通过SPI接口写数据的格式如表4-2所示。表4-2 写数据的格式字节0字节1字节2.字节n字节n+1MOSI地址数据0数据1.数据n-1数据nMISOXXX.XX注：先发送最高位(MSB)。地址字节的传输格式如表4-3所示。表4-3 地址字节格式地址(MOSI)位7，MSB位6位1位0字节01(读)0(写)地址RFU(0)单片机控制IC卡模块功能运行程序：char PcdReset(void) /复位RC522并返回MI_OK MF522_RST=1;_nop_(); MF522_RST=0;_nop_(); MF522_RST=1;_nop_(); WriteRawRC(CommandReg,PCD_RESETPHASE);_nop_(); WriteRawRC(ModeReg,0x3D); /和Mifare卡通讯，CRC初始值0x6363 WriteRawRC(TReloadRegL,30); WriteRawRC(TReloadRegH,0); WriteRawRC(TModeReg,0x8D); WriteRawRC(TPrescalerReg,0x3E); WriteRawRC(TxAutoReg,0x40); return MI_OK;以下子程序简写：unsigned char ReadRawRC(uchar Address)/读RC522寄存器，返回读出的值void WriteRawRC(uchar Address, uchar value)/写RC522寄存器void ClearBitMask(uchar reg,uchar mask) /清RC522寄存器位void SetBitMask(uchar reg,uchar mask)/置RC522寄存器位void PcdAntennaOn( )/开启天线void PcdAntennaOff( )/关闭天线单片机控制RC522和ISO14443卡通讯程序：char PcdComMF522(unsigned char Command, unsigned char *pInData, unsigned char InLenByte, unsigned char *pOutData, unsigned int *pOutLenBit) char status = MI_ERR; /定义变量并赋值 unsigned char irqEn = 0x00; unsigned char waitFor = 0x00; unsigned char lastBits; unsigned char n; unsigned int i; switch (Command) case PCD_AUTHENT: /验证秘钥 irqEn = 0x12; waitFor = 0x10; break; case PCD_TRANSCEIVE: /发送并接收数据 irqEn = 0x77; waitFor = 0x30; break; default: break; WriteRawRC(ComIEnReg,irqEn|0x80); /写RC522寄存器 ClearBitMask(ComIrqReg,0x80); /清RC522寄存器位 WriteRawRC(CommandReg,PCD_IDLE); /写RC522寄存器 SetBitMask(FIFOLevelReg,0x80); /置RC522寄存器位 for (i=0; i MAXRLEN)/判断n是否超过范围 n = MAXRLEN; for (i=0; in; i+) pOutDatai = ReadRawRC(FIFODataReg); /将FIFODataReg寄存器中的值存到pOutData数组中 else status = MI_ERR; SetBitMask(ControlReg,0x80); / 清RC522寄存器位 WriteRawRC(CommandReg,PCD_IDLE); /写RC522寄存器 return status;4.2.4 语音模块的软件设计语音模块的核心芯片ISD1760可采用SPI串行接口与单片机通信，进行录音、放音等操作。数据在SCLK的上升沿锁存进芯片在SCLK的下降沿从MISO管脚输出，并且低位首先移出。ISD1760芯片内部寄存器SR0、SR1、APC决定着对芯片的各项控制和相关状态信息。本程序中所用到的1760SPI指令如表4-4所示。表4-4 1760 SPI指令表指令名称命令字节数据字节1数据字节2或起始地址字节1数据字节3或起始地址字节2结束地址字节1/2/3描述PU0x010x00上电STOP0x020x00停止RESET0x030x00复位CLR_INT0x040x00清标志RD_STATUS0x050x000x00读状态寄存器PD0x070x00下电WR_APC20x65写APC2SET_PLAY0x800x00按地址放音单片机控制ISD1760功能程序如下：void isd_pu( ) /上电isd_senddata(0x01);isd_senddata(0x00);SS1=1;void isd_clr_int( ) /清楚中断标志isd_senddata(0x04);isd_senddata(0x00);SS1=1;void isd_rd_status( ) /读状态寄存器的内容uchar i;isd_senddata(0x05);isd_senddata(0x00);isd_senddata(0x00);SS1=1;for(i=2;i0;i-);SR0_L=isd_senddata(0x05);SR0_H=isd_senddata(0x00);SR1=isd_senddata(0x00);SS1=1;FLAG=SR0_L;void isd_wr_apc2(uchar apcdatl,apcdath) /设置APC2isd_senddata(0x65);isd_senddata(apcdatl);isd_senddata(apcdath);SS1=1;void isd_set_play(uchar saddl,saddh,eaddl,eaddh) /定点播放isd_senddata(0x80);isd_senddata(0x00);isd_senddata(saddl);isd_senddata(saddh);isd_senddata(eaddl);isd_senddata(eaddh);isd_senddata(0x00);SS1=1;4.2.5 显示模块的软件设计LCD1602的写操作分为写数据和写命令。LCD1602使用前必须进行初始化，初始化内容为设置显示模式，光标开闭状态、数据地址指针模式，清屏。默认初始化设置为162显示，57点阵，8位数据接口；开显示、不显示光标、光标不闪烁；当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一。其写操作时序如图4-4所示。图4-4 LCD1602写操作时序LCD1602运行程序：void write_com(uchar com)/ LCD1602写命令 rs=0; rw=0; P0=com; Delay1(5); lcden=1; Delay1(5); lcden=0; void write_data(uchar date) / LCD1602写数据 rs=1; rw=0; P0=date; Delay1(5); lcden=1; Delay1(5); lcden=0; void write_str(uchar *str,bit line,uint m) /显示字符串 uchar num; if(line=0) for(num=0;numm;num+) write_data(strnum); Delay1(1); if(line=1) for(num=0;numm;num+) write_data(strnum); Delay1(1); void init1602( ) /LCD1602初始化lcden=0;write_com(0x38);/设置16x2显示，5x7点阵，8位数据接口write_com(0x0c);/开显示，不显示光标write_com(0x06);/读写一个字符后地址加1，且光标加1 write_com(0x01);/显示清屏4.2.6 超声波测距模块的软件设计超声波测距模块采用电平触发模式，当给予TRIG一个10us的高电平时，单片机定时器开始计时，直到ECHO接收到信号后单片机停止计时。通过计时的时间即可用公式：距离=高电平时间*声速(340M/S)/2 算出距离，其单位为毫米。超声波模块时序图如图4-5所示。图4-5 超声波模块时序图单片机控制超声波模块运行程序： void StartModule( ) /启动模块 TX=1; /启动一次模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; void Conut(void) /计算距离 time=TH0*256+TL0; TH0=0; TL0=0; S=(time*1.7)/100; /算出来是CM 4.2.7 继电器模块的软件设计继电器模块通过单片机的一个I/O口进行控制，由PNP三极管驱动。继电器线圈起始是断开的，当单片机输出为低电平时，三极管导通，继电器线圈导通，常开触点闭合，常闭触点断开。持续输出5s的低电平，则继电器的常开触点闭合5s，与常开触点相连接的LED灯会亮5s。当计时器计满以后，单片机输出高电平，继电器线圈断开，常开触点断开，则与常闭触点相连的LED灯亮。由此开模拟门锁的开启和关闭。4.3 本章小结本章节主要介绍了系统各个模块的软件设计，先将各个模块的程序编写好，然后根据已经画好的电路图，用protues连接好电路并且进行仿真，观察各个模块的现象就可以判断程序是否运行正常。将每个模块的软件设计号以后再整合到一个程序里面去，再通过protues进行仿真，观察整个系统的现象，以此来检验各个模块之间是否会相互干扰，修改程序直到程序能正常运行。第5章 基于GSM和IC卡的门禁安防系统的调试5.1系统各模块的调试5.1.1 MCU模块的调试在硬件调试前，先用DXP软件画好电路原理图，焊接制作实物，再用万用表检查电路是否有虚焊、引脚短接等现象。经检查无误后，用keil软件编一个LCD1602的显示程序，将编好的程序用编程器烧写到单片机中，依次用P0、P1、P2和P3口作为数据口，通过观察LCD1602的显示情况判断单片机最小系统是否焊接正确及芯片引脚是否正常工作。经试验，单片机最小系统可以正常工作。5.1.2 GSM模块的调试GSM模块是一个已经焊接好的成品，其与单片机通过四个接口进行连接，因此只需在板子上焊接四个母座即可，然后通过跳线将这四个引脚分别接至单片机的VCC、TX、