智能家居門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

蘇賜民+樂政通+趙志偉+劉釗卓

摘要：該文設(shè)計(jì)的是一款基于射頻識(shí)別RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)，系統(tǒng)主要是由射頻識(shí)別模塊，RC522讀卡模塊、溫度模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、按鍵模塊、門控鎖模塊等部分組成。利用單片機(jī)STC12C5A60S2芯片作為本設(shè)計(jì)的主要控制器，通過電腦來(lái)聯(lián)機(jī)進(jìn)行直接管理。智能門禁系統(tǒng)克服了一些傳統(tǒng)門禁的缺點(diǎn)，安全性高，使用方便快捷，是當(dāng)今社會(huì)智能小區(qū)和智能家居的一個(gè)重要組成部分，得到廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能家居；門禁系統(tǒng)；射頻識(shí)別；RC522模塊

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）35-0251-02

1 研究背景和意義

以前很多單位的門禁控制是由門衛(wèi)來(lái)看管大門，門衛(wèi)看誰(shuí)的證件有效誰(shuí)就可以進(jìn)入單位，這種傳統(tǒng)的方法需要專人來(lái)看管，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，并且還有可能有一些不法分子乘亂司機(jī)混入其中，這不利于人們的安全?，F(xiàn)在人們生活水平的逐步提高，要求也越來(lái)越多，這不僅僅要求我們的生活環(huán)境好，而且更希望有一個(gè)高效、方便，且安全性好的門禁系統(tǒng)。智能警備系統(tǒng)是一種慣例，人們?cè)趥鹘y(tǒng)性的方式下，這將被看作是對(duì)一個(gè)用戶更加有效的、安全的監(jiān)控和保護(hù)功能，讓人們的工作生活都得到了保證，使人們更加安居樂業(yè)。

非接觸式IC智能卡是根據(jù)訪問監(jiān)控軟件，由計(jì)算機(jī)軟件和微處理器組合成的非接觸式IC卡，而不是我們通常的使用鍵，多功能門禁系統(tǒng)不僅僅可以使用在企業(yè)的考勤中，也可以和其他的自動(dòng)化設(shè)備一起構(gòu)成一個(gè)擁有多控制功能的系統(tǒng)。非接觸IC信用卡是警備系統(tǒng)在市場(chǎng)上的主流。

現(xiàn)在，門禁系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)有三種，第一種是結(jié)構(gòu)緊湊型，它是總共包含三個(gè)門禁系統(tǒng)的層面，通道控制層、監(jiān)控層和信息管理層[3]，一般情況下根據(jù)用戶需求考慮的話，門禁系統(tǒng)的邏輯體系結(jié)構(gòu)是比較穩(wěn)定的。第二種是接口開放性，它的優(yōu)點(diǎn)是把系統(tǒng)已存在的數(shù)據(jù)與當(dāng)前的各種數(shù)據(jù)庫(kù)相互連接。第三種是運(yùn)行智能性，智能的核心就是通過所設(shè)計(jì)的程序使計(jì)算機(jī)能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的思維推理?？梢愿鶕?jù)管理學(xué)的知識(shí)，對(duì)通道的控制、進(jìn)入通道的用戶身份驗(yàn)證是門禁系統(tǒng)對(duì)用戶的安全保障。

2 硬件電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)由STC12C5A60S2單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主要控制器，用它來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并發(fā)送指令，使系統(tǒng)運(yùn)行。門禁系統(tǒng)是使用RFID射頻識(shí)別，即無(wú)線射頻辨認(rèn)，是一種通訊技術(shù)，能夠進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的辨別，對(duì)特定的目標(biāo)讀寫出相關(guān)的數(shù)據(jù)，建立和確定的目標(biāo)之間的機(jī)械和光學(xué)的接觸。STC12C5A60S2單片機(jī)擁有自己的EEPROM存儲(chǔ)器，所以讀卡器讀到的數(shù)據(jù)可以直接存儲(chǔ)到EEPROM中。本設(shè)計(jì)也具有按鍵模塊，如果用戶忘了記帶卡，可手動(dòng)輸入密碼開啟門禁系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的硬件模塊除了讀卡器模塊、按鍵模塊，還有時(shí)鐘模塊和溫度模塊。系統(tǒng)的主要組成如圖1所示。

STC12C5A60S2單片機(jī)控制器在本設(shè)計(jì)中起到了重要的作用，它是整個(gè)系統(tǒng)的命令發(fā)出者，讀卡器讀到的數(shù)據(jù)要經(jīng)過單片機(jī)的處理后，給開鎖電路發(fā)一個(gè)電平信號(hào)，開鎖電路收到信號(hào)后，對(duì)門鎖進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)是在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理如圖2所示。

3 軟件部分的設(shè)計(jì)

3.1 主程序

初始化完成后進(jìn)入主程序執(zhí)行按鍵處理程序，如果有按鍵按下則根據(jù)按鍵的 鍵值做相應(yīng)的處理例如手動(dòng)輸入密碼、注銷單張卡、注銷所有卡、授權(quán)IC卡、修改時(shí)間等。如果沒有按鍵按下則調(diào)用讀卡訊卡函數(shù)判斷是否有IC卡刷入。當(dāng)有IC卡刷入時(shí)和初始化時(shí)讀出的EEPROM卡號(hào)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)成功后則打開門，否則提示無(wú)此卡。當(dāng)沒有刷入IC卡時(shí)程序執(zhí)行，時(shí)鐘顯示功能顯示時(shí)間信息，包括年、月、日、時(shí)、分、秒、星期，同時(shí)顯示農(nóng)歷和當(dāng)前溫度信息。主程序流程圖如圖3所示。

3.2 注銷單張IC卡程序設(shè)計(jì)

如果用戶在以后不需要使用該門禁為了達(dá)到更新IC卡，系統(tǒng)設(shè)置IC卡注銷功能，此功能既可通過刷卡注銷亦可通過輸入對(duì)應(yīng)的IC卡刷入順序注銷。操作流程如圖所示：

當(dāng)按下C鍵后進(jìn)入注銷單張卡功能此時(shí)即可刷卡注銷該卡，抑或是按下#鍵輸入IC卡順序號(hào)選擇想要注銷的卡號(hào)，并按下D鍵確認(rèn)注銷，此時(shí)系統(tǒng)保存剩余卡號(hào)并退出該功能。注銷單張IC卡程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。

4 電路制作與調(diào)試

4.1 電路板制作

用AD10畫出門禁系統(tǒng)的原理圖，再制作出PCB板。根據(jù)原理圖焊接硬件電路，門禁系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)圖如圖5所示。

在焊接之前，首先要根據(jù)元件的大小，功能，對(duì)元件進(jìn)行排版，布局。在焊接的過程中，要使每一個(gè)焊點(diǎn)都能的完美，不能出現(xiàn)虛焊或者是漏焊，如果出現(xiàn)虛焊或者是漏焊會(huì)導(dǎo)致電路不能正常工作。

4.2 卡授權(quán)調(diào)試

按下B授權(quán)建出現(xiàn)“請(qǐng)輸入管理員密碼”界面，在按鍵模塊輸入按鍵密碼，然后刷入要授權(quán)卡，就可以授權(quán)，調(diào)試授權(quán)顯示如圖6所示。

4.3 卡注銷調(diào)試

注銷IC卡有兩種方式，一種是手動(dòng)注銷，一種是刷卡注銷。

按下注銷鍵C鍵，出現(xiàn)界面提示“刷入注銷卡或按#鍵手動(dòng)注銷”，如果我們選擇刷卡注銷，直接在刷卡區(qū)域刷卡就可以注銷IC卡當(dāng)再次刷入已注銷卡時(shí)，顯示“該卡未授權(quán)”如圖7所示。如果選擇手動(dòng)注銷IC卡，在按下C鍵后再按下#鍵，提示進(jìn)行注銷。

5 結(jié)束語(yǔ)

門禁系統(tǒng)順利完成，一些基本的功能都得以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)手動(dòng)輸入密碼開門，授權(quán)卡，注銷單張卡，注銷所有卡等功

能，本設(shè)計(jì)還可以加上語(yǔ)言模塊，加上之后使本設(shè)計(jì)能夠更完美的完成。在門禁系統(tǒng)中加入語(yǔ)音模塊，經(jīng)過微處理器對(duì)語(yǔ)音模塊的設(shè)置，在刷入IC卡時(shí)，授權(quán)卡提示“歡迎光臨”，未授權(quán)的語(yǔ)音提示“此卡未授權(quán)，請(qǐng)授權(quán)”。但由于時(shí)間倉(cāng)促，所以語(yǔ)音模塊沒有實(shí)現(xiàn)，但我還會(huì)在后期更努力的完成這一部分功能。

通過本次門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將我所學(xué)到的知識(shí)系統(tǒng)地應(yīng)用起來(lái)，變得更加的實(shí)用，也發(fā)現(xiàn)做什么事情想成功必須有耐心，不斷學(xué)習(xí)。這讓我學(xué)習(xí)到了很多的東西，讓我對(duì)我自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)更加理解，動(dòng)手能力也提高了不少。更深層次的了解了STC12C5A60S2微處理器的功能和使用，也明白了DS18B20的用法。也對(duì)畫圖軟件和編程軟件運(yùn)用的更熟練了。這次的設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，以后我會(huì)更加的努力，爭(zhēng)取做到更好。endprint