智能建筑门禁系统设计

西南科技大学电气工程及其自动化专业方向设计报告设计名称：智能建筑门禁系统的设计姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：2014年11月6日-2014年12月5日西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于51单片机的智能建筑门禁系统起止日期：2014年11月6日-2014年12月5日指导教师：设计要求：1.查阅资料对门禁系统进行学习；2.采用密码识别方法控制是否进入，当且仅当正确输入密码后才能开启门禁系统，开启一段时间后自动关闭；3.为更好的保证门禁系统的安全，采用每个账号对应一个密码的方式进行；4.设置一个特殊账号及密码对其他账号进行管理，包括对其他账号密码进行修改;5.按要求完成设计报告。方向设计学生日志时间设计内容2014年11月7日与导师进行交流，对设计进行解读并确定设计要求2014年11月14日准备相关资料并购买所需元器件2014年11月18日根据设计要求确定控制程序的大致框架2014年11月25日结合仿真软件和开发板编写和调试程序2014年11月28日焊接硬件电路并下载程序进行硬件调试2014年11月30日整理相关资料和程序书写方向设计报告2014年12月3日对报告格式内容有针对性的进行修改1智能建筑门禁系统的设计摘要：随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高，大大促进了智能建筑的迅速发展。门禁系统是智能建筑的重要组成部分，得到了广泛应用。同时门禁安全已经受到了广泛的关注。随着科学技术的发展，城市现代化的突飞猛进，电梯作为一种迅捷、高效、安全、可靠的垂直运输设备，成为人们不可缺少的交通工具。本文介绍了一种应用STC89C52单片机设计的智能密码锁，本系统的设计主要有三部分组成：4×4矩阵键盘接口电路、LCD1602液晶显示电路和LED提示灯。系统为保证安全性采用了为每个用户提供一个独立的账号，并分配一个唯一的密码，当且仅当两者对应上才能开启门禁。在此基础上，系统设置了一个管理员账号，可以对其他普通账号进行密码的修改工作，以保证在其密码泄露或者遗失的时候保障系统的安全。关键词：51单片机；智能建筑；门禁系统2ThedesignofaccesscontrolsystemofintelligentbuildingAbstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandtheimprovementoflivingstandards,greatlypromotedthedevelopmentofintelligentbuilding.Accesscontrolsystemisanimportantpartofintellgentbuilding,hasbeenwidelyapplied.Atthesametimesecurityhasreceivedextensiveattention.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,makeaspurtofprogressofcitymodernization,theelevatorasaquick,efficientverticaltransportequipment,safe,reliable,becomesanindispensablemeansoftransportation.ThispaperintroducesanapplicationofSTC89C52singlechipintelligentpasswordlockdesign,thedesignofthesystemiscomposedofthreeparts:4*4matrixkeyboardinterfacecircuit,LCD1602liquidcrystaldisplaycircuitandtheLEDindicatinglamp.Inordertoensurethesafetyofthesystembyprovidingaseparateaccountforeachuser,andisassignedauniquecode,ifandonlyifthetwocorrespondingtotheopenaccess.Onthisbasis,thesystemsetsanadministratoraccount,thepasswordcanbeforotherordinaryaccountrevisionwork,toensurethesecuritysystemwhenleakageorlostinthepasswordsecurity.Keywords:51MCU;intelligentbuilding;accesscontrolsystem3一、设计目的和意义1.1研究背景及意义社会治安仍是当今社会面临的一个重大安全问题，如何应用高科技手段提高安全防范措施，更有效地阻止犯罪行为的发生是科技工作者义不容辞的责任。在目前的形势下，对于普通单元楼，仅仅依靠普通的门锁、防盗门来保证单元楼居民的安全是不够的。因为眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。所谓互开率，是各种锁具的一个技术质量标准，也就是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。有关专家人士剖析，弹子锁质量好坏主要取决于弹子数量的多少以及弹子的大小，而弹子的多少和大小手一定条件的限制。此外即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。况且在钥匙丢失后，传统机械锁的安全性将大大下降。如果能安装一套适合于整个单元楼的简易门禁系统，将会有助于保护居民的安全。鉴于此，我们的“密码门禁系统”—带液晶显示和报警功能的数字密码锁便应运而生。1.2门禁系统的概述门禁就是出入口控制，在人们进出重要通道的时候进行适当级别的权限鉴别，以区分是否能通过的一种管理手段。门禁系统属于智能弱电系统中的一种安防系统，作为一种新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，计算及技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、设备控制中心机房及贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、电控锁或读卡器等控制装置，由计算机或管理人员在中心控制监控，能够对各个通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制，从而实现对出入口的控制。门禁系统一般由门禁控制器、门禁读取器、输入口、电控锁、门禁软件、电源和相关门禁应用设备几部分组成。常见的门禁系统有：密码门禁系统、非接触IC卡门禁系统，指纹、虹膜、掌型等生物识别门禁系统等。密码门禁系统的核心部分是电子密码锁，电子密码锁以51单片机为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存储、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接受传感器送来的报警信号、发送数据等功能。具有很高的安全性、可靠性、低成本、低功耗、易操作等优点。1.3门禁系统的发展趋势随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。密码门禁系统的核心部分密码锁发展到现在已有许多品种出现，如数字密码锁、红外线控制密码锁、电子密码锁、智能密码锁、单拨式电子密码锁和拨码盘式全机械式密码锁等等。但集自动报警、远程通信、远程控制、信息记录为一体的机电一体化的密码门禁系统将是4未来的发展趋势。二、控制要求2.1功能要求本次设计就是要完成一个基于单片机的智能建筑的门禁系统，它用于一个智能建筑的单元的门禁系统。做到能够安全稳定的运行需达到如下几点：1、能有效的控制门禁系统工作在正常情况下；2、为更好的保证门禁系统的安全，采用每个账号对应一个密码的方式进行；3、当且仅当正确输入账号和对应的密码后才能开启门禁系统，开启一段时间后自动关闭；4、设置一个管理员账号及密码对其他账号进行管理，可对其他账号密码进行修改，以保证某个账号和密码泄露后影响整个系统的安全；5、在输入相关信息的时候具有更正功能，在输入过程中和门禁已经开启的情况下具有紧急关门按钮。2.2设计要求本设计需用到的硬件电路有：单片机最小系统电路、4×4矩阵键盘电路、LCD1602液晶显示电路和LED提示灯。整个系统采用3节干电池供电，采用电池盒的方式安装，提供整个系统的电力，同时能保证整个系统能够具有很高机动性。显示部分采用LCD1602液晶显示，在初始状态下显示的是相关提示语，当有按键按下后提示输入相关信息，当密码输入正确的情况下显示相关提示语，提示进入。所有信息的输入采用4×4矩阵键盘进行，做到对按键的反馈准确及时。在正确输入账号密码的时候，除有相关文字的提示外，还具有LED指示灯，LED指示灯当且仅当输入账号密码正确的情况下亮起。当按下紧急关门按键的时候，LED提示灯熄灭，即LED指示灯在本设计中充当门禁的作用。最后为了保证门禁开启后的安全性，防止其他为本楼用户进入，门禁在开启一段时间后需要自动关闭。三、设计方案论证本设计有多种方案选择，如：可以采用数字电路控制：用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改），电路将锁定键盘保持，防止他人的非法操作。采用数字电路设计方案时设计虽然简单，但控制的准确性和灵活性差。故不采用。由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价5比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些还有一些最基本的,比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。另外，我们对单片比较熟悉也很重要。基于以上因素本设计选用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码控制功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LED数码管用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入，当用户需要修改密码时，通知管理员登陆管理员账号对需要修改的用户密码进行修改。输入无误后按下确认键就可以修改密码。先可以看出此方案的控制灵活，准确性好，且保密性强还具有扩展功能，因此此次设计采用此方案。四、系统设计4.1系统可行性分析本次设计使用STC公司的STC89C52实现基于单片机的密码门禁的设计，其组要有如下功能：STC89C52单片机P1口作为键盘口，其中P1.0~P1.3为键盘扫描输入线，P1.4~P1.7为键盘扫描输出线，组成4×4共16个按键，10个数字键，A、B、C、D、E、F6个功能键。P0口和P2.4~P2.6分别构成LCD1062的数据线和控制线。LED指示灯通过P2.1进行控制。首先，选用STC公司的单片机STC89C51，并选择其他电子元器件。第二步，设计硬件电路原理图，并在Proteus中完成布线。第三步，使用KeviluVision2软件编写单片机的C语言程序。第四步，使用Proteus和KeviluVision2进行软硬件联调。第五步，根据经过调试了的电路图焊接硬件电路，并完成先关电路的功能测试。第五步，将调试过