1、部分字体为白色，需下载后改写颜色方能看见基于 51 单片机的门控系统的设计毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书一 基本任务及要求： 1. 设计任务是基于单片设计出一种机的多功能的门控系统，要求设计合理，能完成门禁系统基本功能： a. 该设计该达成的门控系统对通道进出密码输入、门号呼叫及对讲、异常报警等功能； b.进行硬件、软件设计； c. 综合仿真。 2论文要求： 1）绘制与设计相关的电路原理图，框图; 2）用 KEILC 进行软件编程，编程成功，生成 hex 文件，用 protues 进行软件仿真要求成功; 3） 结果分析，论文中应当有该设计的使用说明。 二、进度安排及完成时间：第 1
2、-3 周 查阅资料、撰写文献综述及开题报告 第 6-7 周 原理框图、总体方案设计 第 8-11 周 软、硬件部分设计 第 12-13 周 撰写毕业设计说明书 第 14 周 指导老师检查毕业设计说明书 第 15-16 周 修改、装订毕业设计说明书、指导老师评阅 第 17 周 毕业设计答辩 目 录摘要 IAbstract.II第 1 章 绪 论 .11.1 本课题的研究背景 .11.2 本课题的主要研究工作 .21.3 本课题的研究意义 .21.4 本设计主要的应用场所 .2第 2 章 基于单片机的门控系统电路硬件设计 32.1 基于单片机门控系统电路主框图和工作基本原理 .32.2 各分电路设
3、计 42.3 本章小结 13第 3 章 基于单片机门控系统的软件设计 .143.1 软件整体框图 143.2 主程序流程图 153.3 DS1302 子程序 163.4 密码输入及其判断子程序 173.5 门号输入及其判断子程序 183.7 1602 液晶模块显示子程序的设计 .193.8 本章小结 .22第四章 protues 仿真 .234.1 欢迎界面 .234.2 密码输入开门功能的仿真 234.3 门号输入及呼叫功能的仿真 244.4 重复上次呼叫功能的仿真 264.5 非正常情况下报警的仿真 264.6 本章小结 .26第五章 设计总结 .27参考文献 .29附录 130附录 25
4、4电路设计总原理图 .54仿真电路元件清单 .55产品设计蓝图 .56湖南工程学院毕业设计I基于单片机的门控系统的设计摘要：在现代楼宇自动化的应用中，门控系统应用得十分广泛，它提高了住宅质量和人们的生活的安全性，本课题主要是设计出一种小型的门控系统，基于 51 单片机，以键盘密码的输入方式实现对门的出入控制，或者通过键盘输入门号的方式，进行对讲方式住户实现开门。适用于普通楼宇单位的进入控制，可实现：对通道进出权限的控制（密码输入进门的控制） ；对讲系统（可实现门外和住户的对话及开门控制） 。在异常情况下（非法侵入、门超时未关）实现报警；本系统的核心器件是单片机，通过对单片机已经写入得程序的实现
5、上述功能。可实现普通机械门锁所不能实现的自动门控系统。关键词:51单片机、门控系统、对讲系统、智能楼宇自动化湖南工程学院毕业设计IIThe Entrance Guard System Based on MCUAbstract： The Access control system have being using very extensive，in the modern building automation applications, what improve the quality of people life and the residence of safety. The primary
6、 written assignment for this subject is design a Small systems of Access control it base on 51-MCU, which realizing the access control with the input password or call way. This system can be applied in general building unit of access control. Its function as follows:The permissions to access control
7、（entrance with the right pass code）；Access talkback system(the doors open and Dialogue function)； Alarm In exceptional circumstances (Illegal invasion/ the door not be closed overtime).The MCU is the core device of this system. This system runs throughout the course of program. It can realize the fu
8、nction that common mechanical lock cannot achieve. Keywords: 51-MCU(Micro programmed Control Unit)，A ccess Control System，Dialogue System，Intelligent Building Automation Technology.基于单片机的门控系统设计1第 1 章 绪 论1.1 本课题的研究背景门控（门禁）系统属于智能建筑楼宇自动化系统（BAS）种的安防系统，是一种新型的现代化安全管理系统，高水平的门控系统集成自动识别技术和现代安全管理措施为一体，能够对各通道口
9、的位置，通行对象及通行时间、方向等进行实时的控制，从而实现对出入口的安全控制。随着自动识别技术的发展，门控（门禁）系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，但是总体来说门控（门禁）系统大体分为这一下三类：密码门禁系统 , 刷卡门禁系统 ,生物识别门禁系统。随着电子信息技术的高速发展，门控系统应用的自识别技术更为先进（感应接触技术、生物识别技术等） ，设计也趋于更合理，控制器与识别仪分体设计，识别仪安装在门外，控制器安装在门内，即只有识别仪对控制器的输入线露在门外，其他所有控制线均在门内，因此在安全性方面有很大的提高，系统的可靠性、管理和使用的方便性等方面也有很大的进步。在与微机的通信方面，从较早的
10、门控系统多为单机控制型到采用 RS485 通信方式的网络系统，网络型门禁系统开始快速发展。这种类型的门控系统中门控制器与管理中心是通过局域网传递数据的，通信方式采用的是网络常用的 TCP/IP 协议，技术含量高，管理中心位置可以随时变更，不需重新布线，很容易实现网络 控制或异地控制。随着人们对门控系统各方面要求的不断提高，门控系统的发展主要呈现出两种趋势：1）门控系统的应用范围越来越广泛门控系统的应用已不局限在单一的出入口控制。它不仅可以应用于智能大厦或智能小区的门禁系统，还可以应用在远程控制、停车场控制、电梯控制、交通管理或与其他系统联动控制等多种控制场合。感应式门控系统和生物辨识门控系统成
11、为门控系统发展的两大热点。感应式门禁系统价格较低，使用简单，维护方便的优点是目前和今后研究使用的一大方向。随着技术的日渐成熟，生物辨识门禁系统成本将逐步降低，实用性不断提高，成为门禁系统发展的另一方向。随着技术的日渐成熟，生物辨识门控系统成本将逐步降低，使用性不断提高，成为门控系统发展的另一方面。2）门控系统的集成应用趋势门控系统可兼容多种读卡技术，同时具备先进的联网功能，通过联网组成智能大基于单片机的门控系统设计2厦，智能小区等大型系统进行统一管理和监控。同时，好的门控系统集成消防系统，还具有消防联动功能。1.2 本课题的主要研究工作1.2.1 课题内容设计出一种能有密码输入进入、门号呼叫及
12、对讲、异常报警等功能的门控系统，本课题要求完成门控系统的的硬件和软件设计及其软件仿真。1.2.2 课题要求本课题主要要求完成以下内容：（1）硬件设计：供电电源电路、备用电源充电电路、门磁、蜂鸣报警电路、电控锁及其驱动电路、门号选择电路、单片机及其外围电路、（键盘电路、1602液晶显示电路、报警电路）对讲门铃电路的等电路；（2）门控系统的软件设计；（3）门控系统的仿真。1.3 本课题的研究意义门控（门禁）系统是在传统的门锁基础上发展而来的，传统的门锁是一种单纯的机械装置，虽然经过不断地改进，安全性有所提高，但是无论如何总能通过某种非正常的手段把它打开，其安全性较差。对于使用者来说，一把锁配一把钥
13、匙，多把就需要多把钥匙，使用起来不方便。在出入较多的通道（办公室，酒店客房等） ，钥匙的管理也相当麻烦，遇到钥匙丢失或人员更换都要把钥匙一起更换。为了解决这些问题，出现了电子密码锁，这种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理效率，使通道管理进入了电子时代。综合市场上的楼宇对讲系统和电子密码锁，我设计出了集合两种功能并且自带防盗报警的多功能门控系统。1.4 本设计主要的应用场所由于此设计综合了基本的门禁系统和楼宇对讲系统的功能，因此其主要的应用场所为小区综合楼，集体居住宿舍，写字楼等的安全程度要求不是很高的场所。基于单片机的门控系统设计3第 2 章 基于单片机的门控系统电路硬件设计门控
14、电路的硬件部分主要由主要供电电源电路、备用电源电路、单片机外围电路、键盘电路、1602 液晶显示电路、报警电路、门号选择电路、对讲电路等电路模块组成。分为三块电路设计，一块电路实现电源电路，第二块电路是与单片机直接控制相关的电路，第三块是对讲电路，采用这种设计是根据各个电路模块之间的距离和功能来划分的，说明起来也更加合理。2.1 基于单片机门控系统电路主框图和工作基本原理智能控制器由主要供电电源电路、备用电源充电电路、门磁、蜂鸣报警电路、电控锁及其驱动电路、门号选择电路、单片机及其外围电路、（键盘电路、1608液晶显示电路、报警电路）对讲门铃电路的等电路模块组成。主框图如图2.1 所示。图 2
15、.1 基于单片机门控系统电路主框图如上图所表示，电源由主要供电电源电路和备用电源电路组成，主要供电电路是由市电通过变压滤波整流稳压后直接向各部分电路供 12V 和 5V 电压。备用电源是蓄电池组，通过稳压电路得到 12V 和 5V 电压。备用和主要供电是通过一继电器切换的。51单片机是整个电路的核心部分，其中单片机 IO 口的输入有 4x4 矩阵键盘、门磁、DS1302 时钟电路等，输出到十六路 CD06716 模拟开关门选择电路、1602 液晶、报警电路及电插锁驱动电路等。其中电控锁和门铃对讲电路要求提供的电压是 12V，单片机及主要供电电源电路电源切换备用电源电路驱动电路 电控锁51单片机
16、报警电路16 路门选择电路CD406716 路模拟开关键盘电路1602 液晶门 磁时钟芯片门铃对讲电路12V5V电池12V基于单片机的门控系统设计4其外围电路用的电源均为 5V。将此电路单片机编程后，以上电路的组合可实现对门的密码开启、对应门号的呼叫楼宇对讲、非正常情况报警等功能。2.2 各分电路设计 2.2.1 供电电源变压稳压电路及备用电源充电电路供电电源变压稳压电路主要是为单片机及其周围电路和电磁锁的线圈和对讲电路提供两路稳定的+12V 和+5V 电源，为了防止断电出现门不能开启的情况，电路还设计蓄电池断电自动投入装置。电源由 220V 交流电经过 24V 的变压器、整流滤波电路和 MC
17、78L12CG 和 MC78L05CG 芯片可以产生供单片机电路的+5V 和电磁锁的+12V 电源，断电后经自动通过 12V 蓄电池 BT 提供。电路框图如图 2.2.1a，硬件图为 2.2.1b 所示，其中直流继电器用来实现市电供电电源和备用蓄电池电源的断电自动切换当常用电源正常时用常用电源，即断电后则用备用蓄电池电源，D1 为市电通电指示灯，D2 为工作指示灯。图 2.2.1a 供电电源电路原理框图市电输入220v变压器24v整流滤波电路12v 蓄电池充电电路输入电源选择MC7805C 稳压MC7812CG 稳压12V 稳压电源5V 稳压电源基于单片机的门控系统设计5充电电路设计如下，本电
18、路使用于给 12V 的铅酸蓄电池充电，电路如图图 2.1.1c所示，LM305 是一个正输出三端可调集成稳压器，他可以提供 1.2533V、3A 的直流输出。当开关 s 合上时，充电器的输出电压为 14.5V 此时充电电流限制 在 2A，随着电池电压的升高，充电电流逐渐减小，在充电电流减小到 15mA 时，充电器转换到一个较低的浮动充电电压，以防止过充电。随着向电池的满量充电，充电电流继续减小，而输出电压则从 14.5V 降低到 12.5V 作用，此时将终止充电，同时晶体管 V1 导通，驱动发光二极管 D10 点亮，表示电池已经充足电。图 2.1.1c 12v 蓄电池充电电路2.2.2 门磁、
19、蜂鸣报警电路、电控锁及其驱动电路2.2.2.1 门磁门磁是用来检测门是否关闭的一个小型感应器，在软件实时监控时，可以看到每个门现在的状态是开着的还是关着的。如下示意图为常见的一种暗装式门磁，一般都是不带电线的一端内藏磁铁，带电线的低端内部藏有干簧管等元器件，当磁铁接近时，电线输出闭合信号，当磁铁远离时，两条电线输出开路信号。不带电线的一端装在门的顶部，带电线的一端装在门框上。门关好时，两端正好重叠接近。两条电线输出闭合信号。图 2.2.1b 供电电源电路原理硬件图1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 18-May-201
20、0 Sheet of File: H:diploma project 业业业业业业.ddb Drawn By:3OUT 2IN1LM305R11500R171KR13230R1215R143KR150.2D10LEDV112N2905C111uC120.1R1615KD111N457C13CAPSW-SPST781 4+ 3- 26ALM301ADC24V业12V业业12V业业业业业业C14104 C152200uF基于单片机的门控系统设计6DORQ1ZTX704 D8LED-GRENRL1G4W-114P-12V接 电 锁 12V电 源 接 电 锁图 2.2.2a 门磁工作示意图门磁可以实现
21、对门的状态进行监控，可以配合门控系统，实现门被非法闯入，没有进入权或者按按钮的合法操作，而门被强行打开的报警功能。同时可以软件编程实现长时间未关闭报警功能。2.2.2.2 电控锁的选择及其驱动电路设计电控锁是门控系统中锁门的执行部件。目前小区楼宇门控对讲系统一般都是配备的电控锁，这种锁用户可以用钥匙自行打开，即使是在忘记密码的情况等特殊情况下也可以用钥匙将门打开。根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。主要有以下两种种类型： 阳极锁：阳极锁是断电开门型，符合消防要求。它安装在门 框的上部。与电磁锁不同的是阳极锁适用于双向的木门、玻璃门、防火门，而且它本身 带有门磁检测器，可随时检测门的安全
22、状态。 阴极锁：一般的阴极锁为通电开门型。适用单向木门。安装阴极锁一定要配备 UPS电源。因为停电时阴锁是锁门的。“阳极锁”的一种停电开门的电锁。切断电源，电锁会自动打开。由于此设计是基于单片机，提供了备用电源，故排除了此种情况，而且电插锁大多都是用于双向开关门的门控系统中，本设计门控系统仅仅是单向开门即可。采用门磁+阴极锁的方案，为了符合消防要求，在单片机 IO 口可设置消防联动接口。 在驱动电路中，用单片机三极管控制继电器进行电锁的电源通断，电路原理如图。在正常闭门情况下，控制电路是不对电控锁供电的，单片机 P2.3 口发出开门信号时候即当 DOOR 置低电平时，经单片机控制三极管来驱动电
23、源继电器接通而使得电控锁的电源接通，电磁锁接通指示灯 D8 亮，实现开门功能。电路基本原理见下图 2.2.2b 。 基于单片机的门控系统设计7BEPQ2ZTX704 D1LED-GREN LS1SPEAKER2.2.2.3 报警电路此电路设计相当简单可以实现简单的提示及报警功能，由单片输出一开关信号至三极管，触发三极管以实现此功能。如下图 2.2.2c 所示。图 2.2.2c 报警提示电路2.2.3门号选择电路对讲系统是此设计中的一个重要的模块，对讲系统中包含有对应门号选择呼叫的功能，设计方案是利用单片机的高低点位对四位输出信号进行编码，后经过译码可以各个用户进行门号选择，为了实现这一功能，采
24、用了多路选择模拟开关芯片 CD4067，如图 2.2.3a 为 CD4067 的引脚图。CD4067 是单 16 路（单刀 16 位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码 A、B、C、D 来切换。其中脚 10、11、14 和 13 是地址码A、B、C、D 的输入端；脚 29 和 1623 是开关的输入/输出端（开关位）；脚 1 是开关的输出/输入公共端（开关刀）；脚 15 为控制端片选信号只有当其置低电平时有效（选通），高电平禁止（开关开路）。CD4067 的真值表如表 2.2.3b 所示。4 位二进制码 A、B、C、D 共有 16 种状态，所以可以控制 16 个开关的通断。从真值表上看出
25、，CD4067 的工作方式类似译码电路，可以将 16 种信号转化为 16 开关的信号，这种模拟开关具有低的导通电阻和高的断开电阻，被传输的数字信号幅度为 3V15V。该图中015 是开关的位，X 代表开关的公共端刀，它等效一个单刀多位开关。各开关的切换图 2.2.2b 电控锁驱动电路基于单片机的门控系统设计8D0D1D2D3D4D5D6D7PIANXUANDCBADORRSTSCLKIODORCONTACTRWRSEP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7 BEPFIRE ALARMRSTRSTXTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.
26、0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 3P0.7/AD7 32P1.0/T21 P1.1/T2EX2 P1.23P1.34 P1.45 P1.56P1.67 P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T1 15P2.7/A15 28P2.0/A8 21P2.1/A9 2P2.2/A10 23P2.3/A1 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14
27、27U1AT89C52234567891 RP1RESPACK-8X2CRYSTAL32pC42pC12uR910R101kD1LED-RED是由 BCD 码作指令，BCD 码的每四位二进制码可对应一个开关的接通，其余开关都断开。各开关都可双向传输信号，即各开关允许从 n 线到 1 线的信号传送（输入/输出）或 1线到 n 线的分离（输出/输入），以及允许信号的并/串转换。开关所需的 BCD 码由 51单片机的 P3.0P3.2 脚输入的,片选信号的输入端为 15 由单片机的 P3.3 脚输入。 2.2.4 单片机电路单片机是整个设计的控制器的核心，完成整个控制器的控制功能，包括键盘的输入、液
28、晶屏幕的显示、数据的存储和运算、数字信号的输出等功能。601503502501403402401303302301203202201103102101PIANXUANADCBX09X18X27X36X45X54X63X72X823X92X1021X1 20X1219X1318X1417X1516X1A10B1C14D13EN15U34067图 2.2.3a CD4067 的引脚图 图 2.2.3b CD4067 的真值表1543209876543210None1IhDCBAal基于单片机的门控系统设计9图2.2.4 单片机管脚及其分配图本设计采用的单片机是51系列单片机中的AT89C52，它是
29、美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内包含8Kbytes的课反复擦鞋的制度程序存储器（PEROM） 和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），期间采用高密度、非易失性存储技术产生，易标准的MCS-51指令系统及8952产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，使用与许多较为复杂的控制应用场合。它有32个I/O口线，3个16位定时/计数器，基本上都能够满足本设计的要求。管脚图如下图2.2.4所示。单片机的P0、P1、P2、P3均为双向输出口，由于此设计使用的单片机的管脚较多，如上图所示在设计中比较合理的分配了：其中P1口为键盘与单片机的
30、通讯接口；P0 和P2.0P2.2口为单片机与1602液晶显示器D0D7的数据通讯接口，P2.3是输出至门锁驱动电路的接口，P2.4P2.6是与实时时钟芯片DS1302的连接接口，P3.0到P3.3是单片机与CD4067的输出接口，其中P3.3是向CD4067输出的片选信号，P3.6是门磁信号的连接接口，P3.7是输出报警或提示蜂鸣器的信号接口。2.2.5单片机外围电路设计2.2.5.1 4x4 矩阵键盘电路本设计是用 AT89S52 的并行口 P1 接 44 矩阵键盘，如图 2.2.4a 所示，矩阵键盘的每个按键有它的行值和列值 ，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别
31、通过两并行接口和 CPU 通信。对键盘的处理程序功能：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能及其键值。设计中方案中的键值及其功能如图中下标所示，其中键值 15 为密码输入的功能、键值 14 为门号输入呼叫的功能键值 13 为欢迎界面显示，键值 12 为重复上次的呼叫门号，0-9 为相应数字。图 2.2.4 AT89C52 管脚图基于单片机的门控系统设计10D0 D7D1D2D3D4D5D6RSRWED
32、714D613D512D41D310D29D18D07E6RW5RS4VS1VD2VE3LCD1LM016L2.2.5.2 1602 液晶及其电路本设计中使用的 1602 液晶模块，如图 2.2.5b 所示，它是一种字符型型液晶是一种用 57 点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为 1 行 16 个字、2 行 16 个字、2 行 20 个字等，最常用的为 2 行 16 个字，液晶模块内带标准字库，内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了 192 个 57 点阵字符，32 个 510 点阵字符。另外还有字符生成 RAM（CGRAM）512 字节，供用户自定义字符。如表 1 所
33、示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。采用此液晶足以实现对此设计的显示功能。图 2.2.5a 4x4 矩阵键盘接线及其键值示意图P1.6 P1.5P1.1P1.2P1.3P1.7P1.0P1.4 01234567 89重 复 上 次 呼 叫欢 迎 界 面门 号 输 入密 码 输 入 101基于单片机的门控系统设计11RSTIOSCLK RST5 SCLK7 I/O6X1 2X2 3VC18 VC21U2DS1302X132.768KHzC22pC12p2.2.5b 1602 液晶模块1 脚 ：VSS 为电源地，接 GND。2 脚 ：VDD 接 5V 正电源。3
34、 脚 ：VL（VEE）为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。4 脚 ：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。5 脚 ：RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。6 脚 ：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。7 14 脚 ：D0D7 为 8 位双向数据线。15 脚： BLA 背光电
35、源正极(+5V)输入引脚。16 脚： BLK 背光电源负极，接 GND。15、16 脚图中未画出，背光灯可以方便夜间的使用。2.2.5.3 实时时钟芯片 DS1302DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM,通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路.提供秒分时日日期.月年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式.DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信,仅需用到三个口线:1 RES 复位,2 I/O 数据线,3 SCLK 串行时
36、钟.时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信.DS1302 工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于 1mW.双电源管脚 VCC1 和 VCC2 用于主电源和备份电源供应,VCC1 为可编程涓流充电电源。基于单片机的门控系统设计12DS1302 的引脚图及外围的电路如上图 2.4.4c 所示，X1 X2 接 32.768KHz 晶振管脚，复位脚 RST，数据输入/输出引脚 I/O ，串行时钟引脚 SCLK，VCC1,VCC2 为电源供电管脚。采用 3 线穿行通信的方式对单片机的时间进行实时传输，RST 为通信允许信号，RST=1 允许通讯，RST=0 时禁止
37、通信，IO 为双向串行数据传送信号，SCLK 为串行数据的位同步脉冲信号。51 单片机作为主机通过控制 RST、SCLK 和 IO 信号实现两芯片建的数据传送。由于此芯片功率仅为 1mW 用电量很小， VCC1 可加备用电源，能在很久的时间段提供精准的时间。因此设计中 DS1302 是最好选择。2.2.6对讲门铃电路的设计对讲电路是此门控系统设计中的重要一个模块，设计的对讲门铃的电路如图，其工作原理如下：平时挂机时叉簧开关 S55 的 1、2 触点接通，也加到音乐集成块 IC1 的2 脚。如按一下 S，则音乐 IC 的 3 脚受触发，1 脚有音乐信号输出，经 Q15 放大后推动扬声器发声，同时
38、经 R5 推动 Y2、Y3。摘机后，叉簧开关 HS 的 1、3 接点接通，通话电路接通电源，音频放大器 IC2（LM386）工作，这时可进行对讲。由图可知标号DOORNUM 的是接的是模拟开关 CD4067 的 015 号中相应的一引脚，每个引脚接一个用户分机，此设计方案只设计了 16 户，利用 CD4067 的片选端，单片机只需多用一支引脚可以实现多 16 户的用户。COMMON 接的是模拟开关的公共端 X ，由于 CD4067 的接通内阻很小，因此理论上完全可以实现呼叫的功能。此对讲门铃电路中麦克风 MK1、扬声器LS3、扬声器 LS1 置于相应住户室内，麦克风 MK2、扬声器 LS3 置
39、于门处来访者可以使用到的位置。CESHI 按钮为设计的测试按键。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 18-May-2010 Sheet of File: H:diploma project 业业业业业业.ddb Drawn By:R31k R44.7kR522D6LEDC1100uIC2OPAMPLS1SPEAKERLS2SPEAKER业业LS3SPEAKER业业SCESHIS55SW-SPDTMK1业业MK2业业C4100u1234IC1业业业业业Q15C1740C2222pVccDOORNUMCOMMON213C5
40、100uCD4067CD40672.2.6 对讲门铃电路图 2.2.5c DS1302 引脚图基于单片机的门控系统设计132.3 本章小结本章节对门控系统的硬件设计进行了阐述，并对各个分电路进行了详细的设计，设计中采用了 51 系列单片机中的 AT89C52 单片机，它功能完善，价格低廉，可靠性高、有良好的通用性。还采用了 1602LCD 液晶显示模块，可以实现建立了良好的人机交互界面的要求，操作起来将更加方便。此系统还有消防联动接口，可以实现与消防系统联动。设计了实时时钟芯片 DS1302，在后边用软件可以实现限时操作功能。设计中采用了 16 路模拟开关 CD4067 用于对 16 个门号进
41、行通断 ,CD4067 自带片选端，只要在单片机多加一个 IO 口就可以多实现 16 路门号的住户，可满足住户数量的拓展。在供电充电电路中，可以自动投入备用电源，其中采用了蓄电池防过充电路。可以保护蓄电池，使其寿命更久。基于单片机的门控系统设计14第 3 章 基于单片机门控系统的软件设计门控系统的核心控制器是单片机，应用中采用Atmel公司的AT89C52单片机，采用KeilC编程，软件经过编程后可以基本上完成各个控制的功能，包括键盘扫描、1602LDC显示、密码输入开门、门号呼叫、时间采集及其相应时间内限制开门或限制呼叫、门延时未关或非法入侵报警、密码三次输入错误报警等功能。根据门控系统要实
42、现的功能，所设计的系统软件由1602液晶显示器初始化子程序、各个输出提示及状态1602液晶显示子程序、正否密码对比子程序、门号比较子程序、三次密码错误报警及其显示子程序、键盘扫描子程序、键序判断子程序、CD4067编码子程序、查表子程序、时间判断子程序、主程序组成。主程序将按自上而下顺序无限循环的方式执行，当有按键变化发生时，程序将运行到相应子程序，并通过按下的键值，在内部进行处理运算，并输出相应的显示结果或者并输出相应正确的状态信号，整个软件设计，基本上是围绕按键扫描展开的。经由KeilC编程后，生成的hex文件在protues下仿真都可以实现相应的功能。3.1 软件整体框图3.1 软件模块
43、结构框图通信 DS1302 记录实时时间时间判断键盘扫描主程序密码判断键值输入门号判断门号编码门磁扫描报警1602 液晶显示基于单片机的门控系统设计153.2 主程序流程图下图图为主程序流程图，由上图可知程序主要的流程，程序基本上是通过对键值及门磁的状态进行时刻扫描，当发现键值时或者门磁信号变化时，运行相应的子程序。开始DS1302 时钟芯片报警键盘扫描门磁状态K=13 且时刻K=14 且时刻k=15 且时刻实时时间记录K=12 且时刻延时门号编码子程序欢迎界面显示子程序门号输入及其判断子程序密码输入及其判断子程序YYYYYNNNNN基于单片机的门控系统设计16图 3.2 主程序流程图3.3
44、DS1302 子程序单片机与DS1302是以串行通信方式进行数据传输的，每次传送时由AT89C52向DS1302写入一个命令字节开始。控制字节如图3.3a 所示。DS1302 的一次数据传送是从发送控制字节开始的。控制字节的最高有效位(位7) 必须是逻辑1 ,如果该位为0 ,则无法把数据写入到DS1302 中;位6 表示要读写的数据类型,为0 表示存取日历时钟数据,为1 表示存取RAM 数据;位5至位1 指示要操作单元的地址;最低有效位(位0) 表示命令类型,为0 表示要进行写操作,为1 表示要进行读操作。控制字节总是从最低位开始输出。DS1302 的复位特征和时钟控制要求复位(RST) 输入
45、有两种功能:首先,用于接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,用于终止单字节或多字节数据的传送。当为RST 高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302 进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,并且I/O引脚变为高阻态。上电运行时,在Vcc 2. 0 之前, RST必须保持低电平。另外,当RST为高电平时,SCLK必须为低电平。DS1302 的数据输入输出向DS1302 写入数据时,数据在控制字节输入后的下一个SCLK周期的上升沿被写入,多余的SCLK将被忽略。数据写入时从低位(位0) 开始;同样,从DS1302 读取数据时,数据在紧跟控制字节后
46、的下一个SCLK的下降沿读出,读出数据时也是从低位(0 位) 到高位(7 位) ,只要RST 保持高电平,额外的SCLK将导致数据字节的持续读出,这个特性用于实现该芯片的突发读模式。数据读写时序如图3.3b。突发模式下,可以一次性读出所有日历时钟数据或RAM。基于单片机的门控系统设计173.4 密码输入及其判断子程序此子程序段是由主程序连续下来的，由于纸张太小，无在一个主程序流程图中无法将所有子程序流程图设计出来，故在此小节说明。 （注：在欢迎界面开始）两程序实现了该系统最重要的两个功能，在密码子程序中，以数组查表的方式将输入的密码和初始的密码进行比较，判断对误，并显示。设置的 6 位密码为*
47、在每输入一位密码时，屏幕将显示输入的密码位数，在此流程图中未将这些程序段一一写出，在三次密码输入错误的时候将显示“CODE ERROR THREE TIMES!”同时输出报警信号。党密码输入正确时，屏幕将显示“CODE IS RIGHT,WAIT.”输出三声提示声，并且产生电锁接通信号 REL=0，再延时关断。如下图 3.4 为其大致流程图。图 3.3a 控制字节的含义 图 3.3b DS1302 的读写时序显示 PLEASE INPUT THE CODE:_显示 PLEASE WAIT.WAIT PLEASE!显示 WELCOME! CALL OR INPUT CODE?密码输入按钮密码（6
48、 位）：(从键盘输入)初始密码为：888888从键盘输入6位密码N显示 CODE IS RIGHT,WAIT.显示 SOORY YOU CODE ERROR. 持续 2 秒电锁通电开门 (延时 4 秒)显示 CODE ERROR THREE TIMES!.3次错误Y基于单片机的门控系统设计18图 3.4 密码输入及其判断子程序流程图3.5 门号输入及其判断子程序此子程序大致与上子程序相同，只是在算法上，上个程序是将三次输入的数字存储直接存储。此程序是间接的存储起来，然后再经过乘法和加法运算，将所得到的结果储存，然后再进行与已存的门号数组进行比较，判断结果。输出也和上程序不同，此程序是输出到模拟开关 CD4067 的编码信号。当门号输入正确时，相应的编码将在单片机的 P3.0P3.3 产生。同时，蜂鸣器输出四声提示声。液晶屏幕将显示：“RIGHT DOOR NUM CONNECTING！”如下图 3.5 为此子程序的流程图。门号（16组）：(键盘输入)3 位 101 102103 201 202203
