单片机的门禁系统的设计
摘 要随着社会经济的发展，城市面貌发生了巨大的变化，高楼大厦越来越多，人员出入管理越来越智能化，仅仅靠传统的门锁和防盗门是远远不够的，这就促使了智能化的门禁系统，它的主要的设计是以单片机为核心，配合一些电路模块组合而成的，电路模块主要包含振荡电路，蜂鸣器，显示模块，门锁控制，按键，指示电路以及一些外部线路构成。利用人体发出的红外线进行检测，作为门禁系统工作的原理。其工作原理为：当检测到有人时，给单片机发出高低平，使单片机做出相应的指示，如果在夜晚，指示灯点亮。当家里有人的时候，液晶会显示家里有人，这时按下门铃开关，蜂鸣器会进行提示；如果家中没人，在两分钟之内红外线检测有人，这时候会启动报警系统。有人或没有人通过拨动开关进行设置。本次设计的门禁系统，操作比较简单，设计思路比较清晰，主要是设计的成功运用于实际。摘 要 3
目 录
ABSTRACT 4
一、 引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究意义 1
（三）研究内容 1
二、 整体方案设计 2
（一）总体方案设计 2
（二）方案论证 2
1. 控制系统的选择 3
2.显示模块 3
3. 放大电路模块 3
4.按键模块 3
（三） 系统各个模块的最终方案 4
三、 硬件系统的设计 5
（一） 单片机简介 5
（二）电源电路设计 6
（三）液晶显示电路设计 7
（四） MFRC522无线射频模块 7
（五）按键设计 10
（六）采光LED灯电路设计 10
（七）红外、光敏电阻模块设计 11
（八）蜂鸣器电路设计 12
四、 系统软件设计 14
（一）系统程序 14
（二）系统程序下载 15
（三）使用keil C51编程软件 15
五、 系统调试 17
（一） 调试步骤 17
（二）调试的注意事项 18
（三）软件调试 18
结束语 19
致谢词 20
参
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
考文献 21
附录1原理图 22
附录2实物图 23
附录3源程序 24
一、 引言
（一）研究背景
门禁系统，是由控制系统完成的。主要用于记录人员的进出情况，随着现代社会的发展，传统的门锁已经逐渐被智能门锁取代，由于智能锁操作起来比较方便，而且具有很高的实用性，安全系统也比传统的门锁好，因此它运用于各个场合，如电梯，小区门，宿舍门禁等地都有很重要的应用，而且方便快捷，因此它的实用性非常的好。而且在小区等人多又杂的地方安装门禁系统还可以省去雇佣部分安保人员的费用，安全性还更高。在门禁的系统的发展中，基于人体红外传感检测技术的门禁系统被广泛应用，发展成熟。在一些经济发达的国家已经广泛应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等成为了安防技术重点研究以及重点开发的方向。
（二）研究意义
随着这几年电子科技的发展，电子锁逐渐蔓延开来。传统的以钥匙为主的门锁逐渐被以指纹或者IC卡为主的开锁方式被替代，而且人们对于安全方面的意识越来越重视，以指纹或者IC卡开锁便捷，大大的促使了电子锁的发展，越来越先进的电子锁展现在人们面前，使得门禁系统的发展。?
本次设计以单片机STM32为核心，以红外检测为辅助，配合上各种电路模块，如一些指示电路，显示电路，蜂鸣器模块，按键以及外部线路。门禁系统还将以前的机械密码锁替代了，安全性能比以前更好，更加的实用、方便。
（三）研究内容
对于整个设计的规划，需要我对于以下几个方面的内容进行着重的研究与讨论：
1.论文概述了当前发展门禁的现状以及他的主要弊端，提出本设计基于单片机的人体红外感应门禁设计的研究意义和商场前景。
2.论文介绍主要硬件选择的论证，硬件电路的设计以及电路图的绘制和实物的焊接工作。
3.论文介绍了硬件系统中涉及的主程序和构成主程序的一些子程序。
4.论文介绍了模块的主要原理，通过红外传感检测，经过单片机处理传递给液晶显示屏显示出来。
二、 整体方案设计
（一）总体方案设计
此次门禁系统的设计是利用单片机作为整个系统的控制核心，因为它具有功能齐全、功耗低等特点。配合上C语言程序的编程完成这次的设计。利用SW电源开关控制整个系统的开关，拨动开关控制是否在家状态，高亮LED灯在夜晚有人是照亮，当有人按下门铃时，或者有人停留时，蜂鸣器会启动，结果会在显示屏上显示出来。系统的整体框图如图21所示。
图21 系统整体框图
（二）方案论证
每一样设计都有不同的组装方法，同时元器件也有不一样的选择，本设计是设计出门禁系统，根据要实现的功能，我要通过查阅资料和结合不同场所使用后要挑选的元器件大致有控制系统，放大元件，显示元件。
1. 控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取STM32单片机作为我的设计的微处理器。单片机具有功能齐全、低功耗、有较强的抗干扰能力、运算速度快等特点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于无线充电设备FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于充电社被的市场推广。所以我选择方案一作为控制器。
2.显示模块
方案一：采取1602液晶显示屏来显示当前是否有人在家相应提示。
方案二：采取静态模块运用寄存器来实现显示。
如果使用液晶屏显示数据的化和静态寄存器都可以显示多种多样的数据形式。本设计要实现的功能是显示当前是否有人在家，就基本功能来看，静态模块和显示屏都能实现。但是，采取静态显示硬件复杂，笨重，在采取后，要让我所设计的门禁系统就比较难看，笨重。而LCD1602显示器不经可以显示双行同时功耗几乎不计，尤为重要的是，在能够实现显示功能后，也让的门禁系统更加的美观，所以我选择方案二作为显示模块。
3. 放大电路模块
方案一：采取达林顿管。通过达林顿管有对电路信号放大的原理，对电路中的信号放大，并且传输出去，达到电路中某些电路或者元件运行所需要的电压电流。
方案二：采取三极管。利用晶体管具有放大的特性来放大信号。
对于这两种方案来讲，采取达林管驱动控制可靠性、准确性能高、质量高。而使用三极管驱动，电路简单成本低，考虑到我的设计简单，电路信号放大不高，同时无需很精确的电流电压，我选择方案二来作为我设计中得放大模块。
4.按键模块
方案一：使用了独立式按键，设置、选择等功能分配到不同按键上，功能直观化。
方案二：利用矩阵式按键，可以直接输入数字。
两种方案都可行，仔细一考虑，我的设计对按键的需求很少，采用矩阵4*4会是设计部美观，按键多余，所以采用独立式按键。
（三） 系统各个模块的最终方案
目 录
ABSTRACT 4
一、 引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究意义 1
（三）研究内容 1
二、 整体方案设计 2
（一）总体方案设计 2
（二）方案论证 2
1. 控制系统的选择 3
2.显示模块 3
3. 放大电路模块 3
4.按键模块 3
（三） 系统各个模块的最终方案 4
三、 硬件系统的设计 5
（一） 单片机简介 5
（二）电源电路设计 6
（三）液晶显示电路设计 7
（四） MFRC522无线射频模块 7
（五）按键设计 10
（六）采光LED灯电路设计 10
（七）红外、光敏电阻模块设计 11
（八）蜂鸣器电路设计 12
四、 系统软件设计 14
（一）系统程序 14
（二）系统程序下载 15
（三）使用keil C51编程软件 15
五、 系统调试 17
（一） 调试步骤 17
（二）调试的注意事项 18
（三）软件调试 18
结束语 19
致谢词 20
参
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
考文献 21
附录1原理图 22
附录2实物图 23
附录3源程序 24
一、 引言
（一）研究背景
门禁系统，是由控制系统完成的。主要用于记录人员的进出情况，随着现代社会的发展，传统的门锁已经逐渐被智能门锁取代，由于智能锁操作起来比较方便，而且具有很高的实用性，安全系统也比传统的门锁好，因此它运用于各个场合，如电梯，小区门，宿舍门禁等地都有很重要的应用，而且方便快捷，因此它的实用性非常的好。而且在小区等人多又杂的地方安装门禁系统还可以省去雇佣部分安保人员的费用，安全性还更高。在门禁的系统的发展中，基于人体红外传感检测技术的门禁系统被广泛应用，发展成熟。在一些经济发达的国家已经广泛应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等成为了安防技术重点研究以及重点开发的方向。
（二）研究意义
随着这几年电子科技的发展，电子锁逐渐蔓延开来。传统的以钥匙为主的门锁逐渐被以指纹或者IC卡为主的开锁方式被替代，而且人们对于安全方面的意识越来越重视，以指纹或者IC卡开锁便捷，大大的促使了电子锁的发展，越来越先进的电子锁展现在人们面前，使得门禁系统的发展。?
本次设计以单片机STM32为核心，以红外检测为辅助，配合上各种电路模块，如一些指示电路，显示电路，蜂鸣器模块，按键以及外部线路。门禁系统还将以前的机械密码锁替代了，安全性能比以前更好，更加的实用、方便。
（三）研究内容
对于整个设计的规划，需要我对于以下几个方面的内容进行着重的研究与讨论：
1.论文概述了当前发展门禁的现状以及他的主要弊端，提出本设计基于单片机的人体红外感应门禁设计的研究意义和商场前景。
2.论文介绍主要硬件选择的论证，硬件电路的设计以及电路图的绘制和实物的焊接工作。
3.论文介绍了硬件系统中涉及的主程序和构成主程序的一些子程序。
4.论文介绍了模块的主要原理，通过红外传感检测，经过单片机处理传递给液晶显示屏显示出来。
二、 整体方案设计
（一）总体方案设计
此次门禁系统的设计是利用单片机作为整个系统的控制核心，因为它具有功能齐全、功耗低等特点。配合上C语言程序的编程完成这次的设计。利用SW电源开关控制整个系统的开关，拨动开关控制是否在家状态，高亮LED灯在夜晚有人是照亮，当有人按下门铃时，或者有人停留时，蜂鸣器会启动，结果会在显示屏上显示出来。系统的整体框图如图21所示。
图21 系统整体框图
（二）方案论证
每一样设计都有不同的组装方法，同时元器件也有不一样的选择，本设计是设计出门禁系统，根据要实现的功能，我要通过查阅资料和结合不同场所使用后要挑选的元器件大致有控制系统，放大元件，显示元件。
1. 控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取STM32单片机作为我的设计的微处理器。单片机具有功能齐全、低功耗、有较强的抗干扰能力、运算速度快等特点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于无线充电设备FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于充电社被的市场推广。所以我选择方案一作为控制器。
2.显示模块
方案一：采取1602液晶显示屏来显示当前是否有人在家相应提示。
方案二：采取静态模块运用寄存器来实现显示。
如果使用液晶屏显示数据的化和静态寄存器都可以显示多种多样的数据形式。本设计要实现的功能是显示当前是否有人在家，就基本功能来看，静态模块和显示屏都能实现。但是，采取静态显示硬件复杂，笨重，在采取后，要让我所设计的门禁系统就比较难看，笨重。而LCD1602显示器不经可以显示双行同时功耗几乎不计，尤为重要的是，在能够实现显示功能后，也让的门禁系统更加的美观，所以我选择方案二作为显示模块。
3. 放大电路模块
方案一：采取达林顿管。通过达林顿管有对电路信号放大的原理，对电路中的信号放大，并且传输出去，达到电路中某些电路或者元件运行所需要的电压电流。
方案二：采取三极管。利用晶体管具有放大的特性来放大信号。
对于这两种方案来讲，采取达林管驱动控制可靠性、准确性能高、质量高。而使用三极管驱动，电路简单成本低，考虑到我的设计简单，电路信号放大不高，同时无需很精确的电流电压，我选择方案二来作为我设计中得放大模块。
4.按键模块
方案一：使用了独立式按键，设置、选择等功能分配到不同按键上，功能直观化。
方案二：利用矩阵式按键，可以直接输入数字。
两种方案都可行，仔细一考虑，我的设计对按键的需求很少，采用矩阵4*4会是设计部美观，按键多余，所以采用独立式按键。
（三） 系统各个模块的最终方案
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