家用多功能门禁系统的设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 家用多功能门禁系统的设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久 家用多功能门禁系统的设计 摘 要 智能门禁系统是一种综合性的多学科的高科技技术集合，它涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术、生物统计学等诸多新技术领域。 依赖电子技术逐渐成为了这个世纪的一种浪潮 ， 人们试着探索用电子技术来做门锁，特别是在智能卡诞生后。用一些简单的功能芯片作为智能门禁系统的控制处理芯片 ， 通过 对与之想连接 的各个开门控制器 来实现对门锁的开关操作 。 本次毕业设计的主要任务是完成一

2、个家用多功能门禁系统的设计，以常见的80C51 单片机芯片作为家用多功能门禁系统的控制芯片，用主单片机芯片作为一个简单的电子门锁，通过对主单片机芯片 P1 口组成的 4*4 非独立式进行按键，查表获得按键得到的键码所对应的键值，根据这些键值输入密码来进行开门、修改密码等操作；通过主单片机和用户端单片机的连接和询问，来实现访客的访问（门铃询问用户端）、并由用户端单片机控制视频、音频的传输并将开门信号、报警信号、通话信号反馈给主单片机 ；由主单片控制开门，实现用户端的远距离控制开门、监视等。这中间需要很好的利用单片机自身的中断和计时器等模块，在理解单片机中断的基础上，化原本复杂的单片机操作程序过程

3、为简单的中断服务程序，简单明了，一目了然，需要注意的是对单片机中断现场的保护和恢复。 关键词： 80C51；门禁；设计毕业论文 文客久久 Abstract Intelligent Access Control System is a comprehensive multi-disciplinary collection of high technology, which involves a lot of new technology in electronic, mechanical, optical, computer technology, communications technolo

4、gy, biostatistics. Electronic door locks in recent years as computer technology, especially development of the smart IC card application technology to improve the attendant contactless smart IC card and password keypad access control system is also more and more attention and to use. Computer system

5、 management host, each reader through the connection of the system (ie, door controllers) manage locks. Graduation the design this time, I would like to that their own hands-on to do the household multi-functional access control system, preliminary envisaged the to use the a few pieces of common of

6、the 51 single-chip chip as part of a household of multi-functional access control system of the that control chip, to use the the main monolithic integrated circuit chip as a a a simple electronic door locks, through the pairs the composition of the P1 port of the main single chip * 4 non-stand-alon

7、e button, look-up table to obtain the appropriate key, these keys to enter a password to open the door, to modify the password and other operations. Connection to the microcontroller and the client SCM and asked the visitors access to (doorbell ask), by the client microcontroller to control the tran

8、smission of video, audio, and signal the door, the alarm signal, the call signal is fed back to the main microcontroller. to achieve the clients remote control to open the door, monitoring, this intermediate good use of the microcontroller interrupt and timer module, and understanding of the device

9、interrupt on the basis of the original complex microcontroller operation for simple interrupt service routine, In this way, not only simple, but also makes clear, is worth noting that the protection and restoration of the microcontroller interrupt the scene. Keywords: 80C51; Access control; design毕业

10、论文 文客久久 目 录 第 1 章 绪 论 . 1 第 2 章 门禁系统 . 2 2.1 门禁系统的发展过程 . 2 2.2 常见门禁系统的功能 . 2 2.3 门禁系统的分类 . 3 2.3 门禁系统的工作原理 . 3 2.3.1 不同设计原理的门禁系统 .3 2.3.2 不同与微机通讯方式的门禁系统 .3 第 3 章 家用门禁系统的设计方案 . 4 3.1 单片机家用门禁系统的工作原理 . 4 3.2 单片机芯片 . 4 3.3 设计的方案选择 . 5 3.4 确定设计方案 . 7 第 4 章 家用门禁系统电路的设计电路 . 8 4.1 整个电路的基本原理框图 . 8 4.2 主单片机的功

11、能 . 8 4.3 用户单片机的功能 . 10 第 5 章 模块电路 . 11 5.1 按键 4*4 非独立式电路 . 11 5.2 键扫描和键值分析程序流程 . 12 5.3 单片机的中断 . 15 5.3.1 中断的概念 .15 5.3.2 中断的组成 .15 毕业论文 文客久久 5.3.3 中断的请求 .15 5.3.4 中断的控制 .16 5.3.5 中断的处理和返回 .16 5.3.6 设计中单片机中断的运用方法 .17 5.4 键值功能的跳转 . 18 5.5 功能键 . 18 5.6 计时按键 . 19 结 论 . 20 致 谢 . 21 参 考 文 献 . 22 附录 1：主单

12、片机的程序 . 23 附录 2：用户端单片机的程序 . 29 附录 3：设计仿真原理图 . 30 毕业论文 文客久久 第 1 章 绪 论 当今社会是科学技术日新月异、飞速发展的信息 化 时代。 发达的高科技让人们的生活奇妙，有些甚至超出人们的想象。但是，人的欲望是无止的， 人们 不断的提高着 高科技服务于生活的要求。 一个硬币有两面，发达的高科技 ， 成了现代化社会的双面刃 。 一方面、它确实给现代化社会的进步和发展提供了相当大的动力，但也给社会的稳固安全发展制造了一定的隐患。比如：许多技术被用于个人的一己私利，伤害了大众的利益。这让人们不断的提高自己的安全防范意识成为必然，不能在用摆设式的普

13、通门锁和防盗门（哪怕是有猫眼的，现代的科技早已有反猫眼的设备了）。 于是，智能门禁系统 出来了 。智能门禁系统是一种综合性的多学科的高科技技术集合，它涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术、生物统计学等诸多新技术领域。 门禁系统， 就是在无人管理下，有电子产品组成的系统来控制门的开闭 。 简 单说：当有人敲门的时候，经确认，门就自动开启、未经确认，则门持续关闭着；当碰到有人撬门或者偷窥猫眼的时候，相应的发出报警信号，能带有一定的储存功能，以方便 记忆 人进 出入 门 的过程， 有这样的操作 ， 才能保证一定程序的门禁系统的安全，也就是 门禁系统最基本的功能。这一系统 是 由 人类社会的发展

14、 到一定程度而产生 的。 人们用劳动创造着价值 ， 由开始的自给自足慢慢到后来的产生剩余价值，财富在不断积累 ， 而人的想法也慢慢的从用手不停的创造价值转变到先用手守护自己的剩余价值，就这样， 为了 不让别人占有自己的剩余价值 ，人们开始把剩余价值收藏在 安全的地方 。 这也就是最原始的看家护院的概念。再后来，人类的探索度和认知度不断提高，还有冶炼技术的进步，制造了铜器、铁器 ， 并用以制作除了最早的锁具 。 随着认知度的不断提高，人们愈发的发现传统门锁的不足，而且是致命的不足。哪怕最复杂的门锁，只要用钥匙就可以 不留痕迹 的就能打开 。 而且通常是锁跟着钥匙，钥匙丢了，锁通常也要跟着换 。

15、想到这，人们就用先进的磁卡技术做出了磁卡门禁系统来弥补这一点。磁卡被作为了控制芯片来 控制 门 锁 的开闭 ， 这样的门禁系统使得门的安全性有所提高 ，但 也有不足的地方： 1、磁卡本身的信息存储空 间很小 ， 2、一旦有人破坏了 读卡器 的刷卡 口， 那样门就永久关闭了，这样的门禁系统的安全性就让人担忧了。 依赖电子技术逐渐成为了这个世纪的一种浪潮 ， 人们试着探索用电子技术来做门锁，特别是在智能卡诞生后。用一些简单的功能芯片作为智能门禁系统的控制处理芯片， 通过 对与之想连接 的各个开门控制器 来实现对门锁的开关操作 。 这样的简单功能芯片 具有存储运算功能， 在 初始化 开门密码后，能对

16、连接 的各个开门控制器 进行对门锁的控制，就做成了 一个 简单的 现代化门禁系统。 本次设计的主要目的是利用单片机作为门禁系统的控制芯片，来实现一个简单的家 用门禁系统。 用主单片机芯片作为一个简单的电子门锁，通过对主单片机芯片 P1 口组成的 4*4 非独立式按键，查表获得相应的键值，根据这些键值输入密码来进行开门、修改密码等操作。并通过主单片机和用户端单片机的连接和询问，来实现访客的访问（门铃询问）、并由用户端单片机控制视频、音频的传输并将开门信号、报警信号、通话信号反馈给主单片机，实现用户端的远距离控制开门、监视等。 毕业论文 文客久久 第 2 章 门禁系统 2.1 门禁系统的发展过程

17、门禁系统， 就是在无人管理下，有电子产品组成的系统来控制门的开闭 。 简单说：当有人敲门的时候，经确认，门就 自动开启、未经确认，则门持续关闭着；当碰到有人撬门或者偷窥猫眼的时候，相应的发出报警信号，能带有一定的储存功能，以方便 记忆 人进 出入 门 的过程， 有这样的操作 ， 才能保证一定程序的门禁系统的安全，也就是 门禁系统最基本的功能。传统的 哪怕最复杂的门锁，只要用钥匙就可以 不留痕迹 的就能打开 。 而且通常是锁跟着钥匙，钥匙丢了，锁通常也要跟着换 。 然而对于一些人行走较多 的通道的管理 就更加的 麻烦，钥匙如果 丢失 了，需要更换 锁和钥匙。 人们试着通过编写电子程序来处理这些问

18、题（即电子密码锁和磁卡锁） ， 不可否认，在起初的一段时间内，电子锁的确 简化了进出门的监护，减轻了人的压力，实现了无人管理通道。不过好景不长，一件东西用久了 ，它的缺陷就 显现无疑 ， 比方 磁卡锁的 缺陷 是 1、磁卡本身的信息存储空间很小 ， 2、读卡口容易被破坏 ，安全 性不高 。密码锁 的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。 现在先进的感应、生物识别都打到了一定的水平，也被人们大胆的加入了门禁系统的控制管理里，这给门禁系统的发展有了质的飞跃， 新型的门禁系 统出现在大家的面前： 指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统， 这些门禁系统更

19、加的使得整个系统的人性化 ， 这让只能门禁系统周进了平民百姓的生活 。 2.2 常见门禁系统的 功能 常见 门禁 锁需要 实现的基本功能： 1. 管理 门 进出 的 权限 1）进门的权限：允许哪些人进门，禁止哪些人进门。 2）进门的途径：就是让门禁系统收到开门的指令 ，进 门的途径 通常有密码、读卡 等 。 3）开门 的时 间 段 ：简单说就是必须在指定的时间段内，才允许开门请求，就像一般的触发器需要一个时钟脉冲才能让其正常工作一样 。 然而 对于 开门的 时间 段 也 有更多的功能， 设置比如：门休眠状态、门常开状态、安全状态。当休眠时，所有的动作都停止；常开时，门将不再关闭；安全时，要求用

20、户 输入密码 进门。 至于那些 进出 的 记录 在控制芯片内 保存过后可 以 查询， 这样也可以有效的 保障公司安全 。 2.视频监督 功能 ： 系统 监督 人可以通过 控制芯片自身的摄像传输功能来实现 每个门的进出 记录进行观察 。 3.可查询进出门记录的信息：门 禁 系统 通过控制芯片可以 储存所有 人的 的进出 门 记录 。 4.系统的 报警功能 ： 在 特殊状况下， 可以通过门禁软件实现微机报警 或鸣叫声来提醒 ，如： 未得允许的 侵入、 当碰到有人撬门或者偷窥猫眼的时候 等 。 智能的门禁系统还有很多拓展的功能 ： 防尾随功能：是指使用双向卡的情况下，用于防止重复，即一个有效的卡进门

21、后的卡，该卡必须在同一门卡出再度成为可刷卡的门，否则将被视为非法拒绝入场卡。 双联锁：通常被用于银行金库，它需要匹配和磁力。磁性检测到门未锁定时，另一扇门不能正常开放。只有当一个门是锁着的正常时，另一扇门打开，让无法 进入阻碍延缓目的犯毕业论文 文客久久 罪的罪犯，安全通道隔离。 胁迫码开门：是指当持卡者被人劫持时，为保证持卡者的生命安全，持卡者输入胁迫码后门能打开，但同时向控制中心报警，控制中心接到报警信号后就能采取相应的应急措施，胁迫码通常设为 4 位数。 网络 化监控 ： 常见的智能 门禁系统 只有一个控制芯片 ， 现在的技术可以通过多个控制芯片对门进行视屏检测控制，由多个用户端进行控制

22、。 利用逻辑解锁 ： 换句话说就是把一把钥匙分成几块，需要这几块钥匙拼在一起（同时开门）才能打开门锁。 2.3 门禁 系统 的 分类 门禁系统 判定 进出 允许分 3 个途径： 1、 密码识别 ：根据来者按键输入的密码，与自己设定的门锁密码来比较，如果一致，则认为允许开门。 这类产品 的优点就是简单，但 无进出 访客或住户的具体 记录 。 2、卡片识别： 根据读卡信息来作为是否开门的判定。 3、生物识别： 根据人的某些生物特征来作为是否开门的判定 。 比方指纹、面部识别等。 2.3 门禁系统的工作原理 2.3.1 不同 设计原理 的门禁系统 门禁系统 由于设计原理不同，主要分为以下两种情况：

23、1） 一体机 ： 这种设计的缺陷是控制器须安装在门外， 这样 部分控制线必须露在门外，内行人无须卡片或密码可以轻松开门。 2） 控制器与读卡器分体 ： 这类系统控制器安装在室内，只有读卡器输入线露在室外， 而且 其它所有控制线均在室内， 并 读卡器传递的是数字信号，因此，若无有效卡片或密码任何人都无法进门。这类系统应是 普通 用户的首选。 2.3.2 不同 与微机 通讯 方式 的门禁系统 门禁系统 由于 与微机 通讯 方式 ，主要分为以下两种情况： 1）由单一控制芯片控制 这样的门禁比较普遍 ，适用与小系统或安装位置集中的单位。通常采用 RS485 通讯方式。它的优点是投资小， 通讯线路 专用

24、。缺点是一旦安装好就不能方便地更换管理中心的位置，不易实现 网络 控制 和异地控制。 2）由多个控制芯片组合实现整体控制 技术含量高的产品，目前，仍然没有看到更多的，只有少数公司产品成型。使用常用的TCP/ IP 协议的通信网络的方式。这种类型的系统的优点是控制器通过中心的管理和局域网数据传输，管理中心可以随时改变位置，无需重新布线，方便进行网络控制或远程控制 22。毕业论文 文客久久 第 3 章 家用门禁系统的设计方案 3.1 单片机家用门禁系统的工作原理 简单说就是以单片机芯片作为主体执行芯片，通过密码的输入或者子芯片的中断信号的输入等输入信息，由单片机自身做出相应的执行操作，从而来正 确

25、的进行修改密码、视频传输、声频传输的功能，并控制电控门的开关。 3.2 单片机芯片 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机 1。 单芯片处理器，是特别适合在嵌入式系统中的应用，所以它得到了更多的运用 。 如果就数量上比较，它已经是世界上最大的计算机数量 。 现代人类生活的几乎每一块用于电子和 机械产品就有一个单芯片的集成 。 随身携带的 手机、 座机 、 收音机 、 电视、 掌上电脑 、 鼠标等常见的电子 配件中都配有 1-2 部单片机。 个人电脑将有大量的单片机在工作 。 现代社会象征的汽车上

26、，由超过四十多部 单片机 的单片机进行操作控制 ！ 单芯片不仅数量远远超过其他的PC 机和计算机的总和，不夸张的说，都可能超过世界的总人口数。 它也被称为 单 芯 片控制器 ， 并不只是为了完成单单某一逻辑功能 ，而是 在一块芯片上集成了 一个 相对简单的 计算机 控制 系统 ，也就是小的计算机。但 和计算机相比，单片机只缺少了 I/O 设备。 综述下：单片机 芯片是一台电脑。它具有一系列优点：体积小，重量轻，价格低。这些，给它的应用和开发创造了不少的条件 8。 内部单片机的使用和计算机的功能类似于到了具体的模块， 比如 内存、硬盘、处理方式和并行总线和同一存储设备 ， 他们之间的最大区别就

27、是 单片机 的 那些 部件性能都相对我们的家用电脑 要差很多，使用时间上可能比较短 ， 但是价格很低廉 ，它 还是胜任做 一些 家电系统的控制类 工作。 单片机是 根据我们自己为了实现某一目的而编写的程序方案来运行的 ， 这些方案可以被修改烧写 。 我们为了实现某一特定的功能而编写程序方案 ， 特别是那种复杂的功 能 ， 这就成了单片机芯片能超越其他器件的使用的一个优势，方便简洁 。 在单芯片的仪器仪表，家用电器，医疗设备，航空航天，特种设备管理和智能过程控制等领域得到了广泛使用。 在家电中的应用：可以说，现在的家电基本上都采用单片微机控制，电饭煲，洗衣机机，冰箱，彩电，空调，其他音频和视频设

28、备，电子称重设备，无所不在 。 应用在计算机网络和通信领域：现代单片机一般有一个通信接口，并能简单的与计算机实现数据上的通信，这些给计算机网络和通信设备的应用提供了良好的物质条件，现在的通信设备，基本上实现了智能控制，从手机，电话机 ，小型程控交换机，自动通信呼叫系统，列车无线通信，然后到日常工作中可以看出，在移动电话，集群移动通信，广播等。 在医疗设备应用领域的单片机：在使用医疗设备的单片机是相当广泛，如呼吸机，各种分析仪，显示器，超声诊断设备及病床呼叫系统。 在各种大型应用程序中的电气模块：一些特殊的 MCU 的设计，而无需使用人员了解其内部毕业论文 文客久久 结构，以实现特定的功能，导致

29、模块化的应用程序的各种电路。作为一个音乐集成芯片，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片（如磁带机的工作原理不同），需要复杂的类似电脑的原则 11。 下图是 80C51 单片机的主要引脚的框图： 图 3.1 80C51 单片机的引脚图 I/O 口线 (32 根 ) ： P0、 P1、 P2、 P3； 控制信号（ 4 根） RST/VPD（ 9）：复位控制输入 断电时备用电源输入。 ALE/PROG（ 30）：允许地址锁存输 出编程脉冲输入 EA/VPP（ 31）：片内外程序存储器选择输出 /编程电压输入 PSEN 片外程序存储器读选通信号输 出。 其中 P3 口还有多种功能 : P3.0 为串行输入

30、口， P3.1 为串行输出口， P3.2 为外部中断 0 输入口， P3.3 为外部中断 1 输入口 P3.4 为定时器 /计数器 0 输入口 P3.5 为定时器 /计数器 1 输入口 P3.6 为片外 RAM 写控制信号 P3.7 为片外 RAM 读控制信号MCS 51 单片机内包含下列几个部件： (1） 处理器芯片 CPU 的位数是 8 位，简称 8 位机。 (2) 时钟系统：由内部振荡器组成的 CPU 时钟。 (3) 4KB ROM 的 program 存储空间。 (4) 128B RAM 的 date 存储空间。 (5) 两个 16 位定时器计数器。 (6) 一个可编程全双工串行接 口。 (7) 具有 5 个中断源、两个优先级嵌套中断结构。 3.3 设计的方案选择 基本思路：当住户回到家，可以通过输入密码，进行开门。当访客来时，可以输入住户的房间号，对应住户的用户端单片机检测到信号，发出频率为为 0.5 的脉冲铃声信号，且用户端单片机也将访客的图像传到屋内，等待住户的回应，若住户在 15 秒内，没有回应，则铃声自动关闭，如果住户在 15 秒内有回应，则可以进行语音沟通，通话时间最多 2 分钟。用户可以在屋内，进行开门操作。 方案一：门禁系统通过一个主单片机芯片控制，再由多组数据译码器来组合找出对应的