【《门禁人数计数系统的整体分析》3300字】

门禁人数计数系统的整体分析目录TOC\o"1-3"\h\u8671门禁人数计数系统的整体分析 1113851.1.门禁人数计数系统组成架构 1211001.1.1.门禁人数计数系统 2320601.1.SPI串行外设接口 274281.3.射频识别技术概念 3149621.3.1.RFID射频识别系统构造 449991.3.1.射频识别技术系统基础构成 4156471.4.门禁人数计数系统工作流程以及设计要点 617931.4.1.门禁系统系统化结构设计 6260611.4.1.门禁控制系统工作状态流程 688951.5.门禁人数计数系统设计仿真 71.1.门禁人数计数系统组成架构首先，我们先分析一下我设计的门禁系统的组成架构，以及涉及相关的概念进行分享，架构图如图1.1所示：门禁人数计数系统门禁人数计数系统门禁计数系统硬件设计门禁计数系统软件设计门禁计数系统硬件设计门禁计数系统软件设计信息传输RFID信息传输RFID射频阅读模块信息传输S信息传输STM32核心单片机电机处理刷卡处理显示处理初始化处理LCD1602显示模块电机处理刷卡处理显示处理初始化处理LCD1602显示模块驱动电路驱动电路步进电机、驱动电路步进电机、驱动电路图1.1门禁人数计数系统组织系统图1.1.1.门禁人数计数系统如图所示，门禁人数计数由硬件部分和软件部分两个大部分构成。其中硬件部分主要由STM32单片机核心控制器模块、步进电机、驱动电路、RFID射频识别阅读器模块、LCD1602显示模块构成；门禁人数计数软件系统主要由初始化处理、刷卡处理、显示处理、CH340串口程序烧写等模块构成；整个结构构成了门禁人数计数系统。以下是对各个模块简单的描述，详细的介绍在后面两章体现。（1）STM32单片机核心控制器模块：该模块为本设计的核心模块，通过已经备份在寄存器的人员信息进行比对处理，并且赋予了相关进出的权限，连接着各个模块，控制进步电机对门锁的开关，控制着LCD信息的显示。（2）RFID射频识别阅读模块：该模块包含了阅读器和识别卡两部分；识别卡内部有STM32单片机核心控制器模块存储用户数字编号信息，当识别卡靠近阅读器进行识别时，MFRC-522RFID射频模块内带得天线模块通过调制解调将电磁波电信号转换成数字信号，通过SPI串行外设接口和I²C通信协议进行数据交换递交给STM32核心控制器进行处理是否有权限出入。（3）LCD1602液晶显示模块：该模块主要是接受核心模块的数据信息，通过管教传递将字符型信息显示出来，不需要外加驱动电路，另外通过调节电路中的电位器即可调节LCD屏的对比度。（4）28BYJ-48步进电机ULN2003驱动电路：由于核心单片机的驱动能力弱，故需要选择ULN2003驱动电路增强电流，其输出还可以在高负载电流并行运行，进而很好的驱动步进电机。（5）门禁人数计数系统软件部分：通过在Keil软件平台进行烧写代码然后写入芯片，另外此次有一个大胆的创新就是添加了CH340串口烧写模块，可以随时进行调写程序，拓宽了对设计想法的知识面，更加的突出课程设计大胆创新的主题。CH340串口烧写模块低价格、高性能，符合我们设计的要求，从经济方面、实效性方面都是非常正确的选择。1.1.SPI串行外设接口SPI(SerialPeripheralInterface)串行外设接口，它的通信原理很简单，以主从方式工作，通常就是主机加多个从机，进行单向传输时只需要3根线就行。双向则需要4根线，所有支持SPI的设备都必须要遵守这个条件。这4根线分别是：(1)MISO：主机信息输入，从机信息输出；(2)MOSI：主机信息输出，从机信息输入；(3)SCLK：时钟信号，主机负责产生时钟信号，传递给从机进行对时；(4)CS：从机的使能信号，且由主机控制。如图1.1.1所示。图1.1.1SPI时序图除了CS片选之外，另外3根线是负责信息数据传输的。SPI串行通讯协议中数据通过串行一个帧周期进行传输的。其中SCLK由主机提供时钟脉冲信号，MISO，MOSI在时钟脉冲信号发生跳变时伴随着信息数据的传输，负责传输的线为SDO，这样才是完成一位数据的传输，以此类推。一个字节等于16个位，因此，时钟脉冲信号需要跳转8次（上升和下降为1次），才能完成一个字节数据的传输。1.3.射频识别技术概念射频识别技术又称电子标签[15]，其中组成部分有感应电子器件芯片，感应卡、非触碰卡、电子器件条形码组成，非触碰式技术所以为无线射频技术。射频识别技术是一种非接触式的自动检索技术，它根据射频信号自动检索总体目标并获得有关数据信息，鉴别工作为自动化，工作环境范围广。工作效率高，一次可识别多个标签且操作便捷。短路线频射商品不害怕油迹、尘土环境污染等恶劣的环境，可在那样的自然环境中取代条形码，比如用在加工厂的生产流水线上追踪物块。长距频射多用以交通行业，鉴别距离远，如全自动收费标准、鉴别车子真实身份、高速收费ETC等。1.3.1.RFID射频识别系统构造在具体RFID解决方法中，RFID射频识别[10]涵盖了一些基础组件。它分成硬件配置组件和软件组件。从作用完成的角度看，可将RFID系统[8]分为边缘系统和软件系统两绝大多数，边缘系统主要是进行信息内容认知，归属于硬件配置组件一部分；软件系统进行信息内容的解决和运用；通讯设备承担全部RFID系统的信息的传递。1.3.1.射频识别技术系统基础构成1、电子标签电子标签也称应答器，卡片内部主要是有几成电路和天线矩阵构成，同时汇聚了无线网络和发送设备。2、读写器读写器是一个捕获和解决RFID标签数据信息[7]的机器设备，它能够是独立的个体，还可以嵌入到别的系统当中。读写器也是组成RFID系统的关键构件之一，因为它可以将数据信息写到RFID标签中，因而称之为读写器。读写器的硬件配置一部分一般由收发机、微控制器、存储芯片、外界控制器/电动执行机构，报警系统的键入/输出插口、计算机接口及开关电源等构件构成。3、控制板控制板是读写器信息识别工作中的指挥系统，关键作用是：（1）与运用系统手机软件开展通讯；（2）实行从运用系统软件发过来的执行命令；（3）操纵与标签的通讯全过程；（4）基带信号的编号与编解码；（5）实行防撞击优化算法；（6）对读写器和标签中间传输的数据信息开展数据加密和破译；（7）开展读写器与电子标签中间的身份验证；（8）对电脑键盘、显示系统等别的外围设备的操纵。4、读写器天线天线[13]是一种以无线电波方式把前端开发射频信号输出功率接受或辐射源出来的机器设备，是电源电路与室内空间的页面元器件。在RFID射频识别系统[9]中，有读写器天线和阅读器天线，各自担负接受信号和发送信号的工作。RFID系统读写器[2]天线的特性是：（1）体积小以致于可以贴到必须的物件上；（2）形状有全球形和半球形；（3）可以给标签的集成IC出示较大交换的数据信号；（4）不管物件哪边，天线的电极化都能与读卡机的了解数据信号相符合；（5）具备健壮性；（6）经济实惠；1.4.门禁人数计数系统工作流程以及设计要点1.4.1.门禁系统系统化结构设计门禁系统是该设计系统的主要执行单元，执行其次为出入人员进行计数；因此，作为整个系统的核心CPU，它需要负责系统的初始化设置、电机控制的开关操作、人数计数、I/O端口检测、回执处理等，其结构如图1.4.1所示：图1.4.1系统结构图初始化设置是将整个系统STM32单片机以及各个外设从机的状态调整到最佳，电源控制模块给外设进行上电，各个外设信息传输引脚进行端口分配设置。射频模块的初始化则是系统正确识别信息并且准确判断是否与系统录入信息有差，无差将进行相关权限操作，有差则将回到初始化状态。输入输出端口进行初始化检索。同时为信息数据准确无误的传输实现保障。1.4.1.门禁控制系统工作状态流程门禁控制系统正常启动后，工作状态情况下有一个工作流程，这个工作流程在对非法刷卡的情况下有非常好的报警处理；在系统进入初始化之后，此时各个模块已经完全进入了工作状态，当小区内部居民如果想出门的话，只需要按下开关即可执行开关门处理；如果居民从外面想进入小区的话，首先进行刷卡处理，RFID射频模块将此接受到的通信数据送入核心单片机模块进行数据比对，如果数据合法，立即执行开关门处理并进行计数，如果进门居民的门卡已经消磁或者为非法门卡，那么系统不做开关门处理和核心处理后判定为非法权限，即立即进行报警处理，此时LCD模块将会显示出非法进入字符，带报警时间过后，整个系统又将处于静止等待状态；最后就是当系统内部发生错误，门禁系统也会发生报警，直至系统回归正常或者断电处理报警结束。如图1.4.2所示，为门禁系统工作状态结构图图1.4.2门禁控制系统工作状态结构1.5.门禁人数计数系统设计仿真按照预先设计的门禁控制系统以及各个模块的功能选取，本人首先进行了整个系统的仿真。将各个模块以及各个元器件的参数调整到最佳的值，电源输入由核心芯片的整流模块转换为5V和3.3V，为各个外围硬件设备供电，其整体电路图如图1.5所示：图1.5门禁控制系统仿真整体原理图如图所示，各个模块输入