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门禁
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密码门禁系统,密码,门禁,系统
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密码门禁系统陈泽武 吴丽璇 魏帆摘要随着科技的发展，社会的进步，智能化的机器，家具或其他电子产品都日益深入着人们的生活中。商场人流进出的管理，企业，公司等工作人员进出的限制，都变得越来越智能化，开发使用密码门禁系统，对人员流散的管理有着无可替代的作用，而使用单片机实现密码门禁系统是深化单片机应用的良好途径。本密码门禁系统由ATmega16单片机及其它外围设备组成，具有操作简单，显示明了，使用方便，控制智能化等优点，功能十分强大。本密码门禁系统使用12864液晶显示屏显示菜单，可显示中文，数字，字母，图案，使系统信息简单明了；同时，使用ISD7600语音芯片播放操作指令，指导使用者正确使用密码门禁系统；密码输入使用触摸屏，其智能化人性化可见一斑。1302时钟芯片为系统提供时钟信息，IC卡操作提供高级用户所能得到的信息修改。电机操控旋转门，相对真实的模拟了密码门禁的功能。以上各模块配合使用，展现出了一个智能化人性化，操作方便结合功能强大于一身的密码门禁装置。一、 方案论证与比较11 控制器部分方案一 采用AT89S52作为控制器。优点：操作简单，使用广泛，价格便宜。缺点：片上外围功能较少，需要连接扩展EEPROM以及触摸屏解码芯片。方案二 使用ATMEGA16单片机作为控制器。优点：操作熟练，性价比高，可使用片上EEPROM以及模数转换外围，降低成本，节省IO口，降低设计难度。经过比较，我们选用方案二。12 显示部分方案一 使用LED显示。优点：可视角度宽，介格便宜；缺点：显示的内容少，介面呆板，而且占用较多的IO口资源。 方案二 应用128*64液晶显示模块。128*64液晶可视面积大，介面美观，抗干扰能力强，调用方便简单，而且可以节省软件中断资源，应用串行连接，节省I/O口资源。 通过比较，并结合本系统要显示是内容较多的要求，我们选节方案二。13 键盘部分方案一 利用4*4矩阵实体键盘，无需配合液晶显示器使用。优点：操作简单。缺点:占用IO口资源，界面呆板，缺少人性化，但输入内容较多时，键盘的使用复杂。方案二 采用触摸屏配合12864液晶。优点: 价格低廉，界面美观，人性化程度高，用户使用时的方便性不受输入内容数量的限制。通过比较，考虑到之前有操作触摸屏的经验，方案二为最佳方案。14 门禁模型控制部分方案一 使用步进电动机带动门板旋转。优点：旋转角度准确，能实现门的自动旋转。缺点：操作困难，成本较高，须增设价格昂贵的驱动芯片。方案二 使用普通直流电机带动门栓，用户自行旋转门板，配合红外对管检测是否有人进入，控制芯片进行简单的电机控制。优点：操作简单，成本低廉，由于电机的运行状态以及速度要求不高，使用一个三极管增大IO口的驱动能力便可直接控制。缺点：门板无法自动旋转。 经过比较，结合现实中门板的自动旋转必要性不高，我们采用方案二。15 语音播报部分我们选用应用最广泛的ISD1700系列语音芯片。该系列语音芯片具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的语音开发系统，并可以很方便地和单片机结合使用的优点。16 声光报警之光报警部分我们选用过一个LED作为光报警器件，使用IO口直接操控。17 红外对管部分我们使用一个红外对管模块检测门板是否被旋转，为了消除红外对管输出电压的波动性影响，我们使用运算放大器LM339做成电压比较器，消除了红外对管输出电压的影响，输出稳定的电平。18 ID卡模块 为了使操作更加人性化，现代化，我们增设了ID卡读取模块。19 实时时钟部分 我们使用应用光广泛的DS1302芯片，该芯片是由DS1202 改进而来，具有双电源管脚用于主电源和备份电源供应，还有闰年调整的能力，串行 I/O 口方式使得管脚数量最少，宽范围工作电压，低功耗。二、 系统的具体设计及实现21 系统总框图 ATmega16 单片机红外传感器ID卡接收模块Isd1760语音DS1302时钟芯片12864液晶模块触摸屏 电机 图2-2-1、系统总框图本门禁系统是以atmega16单片机为核心控制器，配合128*64液晶模组、ID卡读取模块、电机控制模块、触摸屏模块、时钟芯片以及ISD1760语音模块等，很好地实现了密码门禁系统功能，如上图2-2-1所示。22 硬件设计221 128*64液晶屏显示设计本系统采用金鹏电子公司出产的OCMJ4X8C 128*64中文液晶模块作为显示部分，能够显示汉字和字符，只要把需要显示的内容发给液晶模块，其便会自动显示，不需要定时扫描。连接图如下图2-2-2所示。 图2-2-2 128*64液晶连接图222 触摸屏设计 在本系统中为了更好地实现人性化，我们采用四线电阻触摸屏代替实体键盘使用，为了降低成本，我们使用单片机上自带的模数转换功能解码触屏，连接图如下图2-2-3所示 图2-2-3 四线电阻触摸屏连接图223 声光报警之光报警 系统使用一个LED实现光报警功能，接图如下图2-2-4所示。 图2-2-4 光报警连接图224 ID卡接收模块连接 系统连接了ID卡接收模块，由于是在市场购买的完善模块，采用串口接受，控制器与模块的连接只需通过一根数据线便可实现，原理图如下图2-2-5所示。 图2-2-5 ID卡连接图225 门禁模型接口电路使用普通直流电机带动门栓，用户自行旋转门板，配合红外对管检测是否有人进入，系统进行简单的电机控制。连接图如图2-2-6所示其中PD4口用于控制电机，外部中断INT0引脚用于检测红外对管。 图2-2-6 门禁模型接口电路 226 日历时钟设计 DS1302是美信公司生产的一款应用相当广泛的，具有低功耗多功能的时钟芯片，它能提供包括“年/月/日/时/分/秒/星期”的日历时钟信息，具有备用电池供电功能，实现在系统关闭情况下，时钟仍能保持与实际相符，不用每次开机都要调整时间，并且与单片的连接很简洁，只占用三个IO口。其连接图如图2-2-7所示。 图2-2-7 DS1302连接图221 语音播报设计我们选用应用最广泛的ISD1700系列语音芯片。该系列语音芯片具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的语音开发系统，并可以很方便地和单片机结合使用的优点。它的硬件连接图如下图2-2-8所示。该模块独立成一块PCB板。 图2-2-8 ISD1760连接图222 系统完整连接图图2-2-9 系统完整连接图 23 软件设计 231 主程序流程 主程序流程图如下图2-3-1：开始初始化有人触碰屏幕提示输入密码允许进入30s内是否有密码输入密码正确？30s内有人进入进入人数加一。超过3次输入错误发出警报更新显示时间NNNNNYYYYY 图2-3-1 主程序流程图232 触摸屏程序流程图本系统中键盘程序分为键盘扫描子程序和按键功能执行子程序。键盘扫描子程序流程图如下图2-3-2所示，按键功能子程序流程图如下图2-3-3所示：开始扫描触摸屏有人触碰屏幕？判断位置，返回键值退出YN 图2-3-2触摸屏子程序流程图233 EEPROM读写程序流程 24C02B读写程序流程图如下图2-3-4和图2-3-5所示。开始写入数据退出发送地址 图2-3-4 EEPROM写入程序流程图读取数据退出发送地址开始 图2-3-5 EEPROM读取程序流程图 234 语音播报程序流程ISD2540语音播报程序流程图如下图2-3-6所示： 开始发送播音地址启动播音退出 图2-3-6 ISD2540语音播报流程图235 电机控制子程序流程图电机控制子程序的流程图如下图2-2-7所示 延时约500ms开始开启电机， 关闭电机结束三、 测试、结果及分析 观察系统运行状况，并辅助示波器、万用表得到以下结果。31 基本功能 表3-1要求实现功能测试结果密码正确时才可以通过。实现了密码输入与校对。正确时电机启动，开启门栓。密码正确，但超过一定时间没有通过时门禁再次关闭。实现了30s的限时通过功能对一天内通过门禁的人数及时间进行统计并显示实现了人数与时间的正确统计统计，并根据用户操作显示数据。 32 发挥功能部分 表3-2功能是否实现及描述使用非实体按键进行输入成功使用四线电阻式触屏作为输入单元输入密码错误次数超过3次时，声光报警；实现了，并且使用语音芯片作为声报警单元，LED作为光报警单元门禁自动关闭时间可修改实现了， 并且实现了只有管理员才能对系统的参数进行修改。33 其他发挥部分 表3-3功能描述温度显示功能能够显示当前温度ID卡身份辨别管理员具有一张ID卡，作为身份证明，可以修改门禁密码，开门等待时间等参数. 管理员无需密码进门管理员在刷卡后无需密码，门禁即可自动开启语音提示功能操作工程中语音芯片会指导用户进行操作，即使即使不认识字的用户也可以方便使用本系统。四、总结 本系统完成出门禁系统的基本功能和发挥功能，采用128*64液晶显示，可视面积大，界面美观。扩展了温度显示，可以测量当前温度，还扩展了ID卡身份辨别，语音指导等特色功能，适应不同群体的的不同需求。经过调试，系统运行稳定，各项功能都完美地实现了。 经过本次设计，对ATmega16芯片功能以及其外围设备有了更深层次的理解。
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