智能家居門禁系統的設計

蘇賜民+樂政通+趙志偉+劉釗卓

摘要：該文設計的是一款基于射頻識別RFID技術的門禁系統，系統主要是由射頻識別模塊，RC522讀卡模塊、溫度模塊、時鐘模塊、顯示模塊、按鍵模塊、門控鎖模塊等部分組成。利用單片機STC12C5A60S2芯片作為本設計的主要控制器，通過電腦來聯機進行直接管理。智能門禁系統克服了一些傳統門禁的缺點，安全性高，使用方便快捷，是當今社會智能小區和智能家居的一個重要組成部分，得到廣泛的應用。

關鍵詞：智能家居；門禁系統；射頻識別；RC522模塊

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：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來看管大門，門衛看誰的證件有效誰就可以進入單位，這種傳統的方法需要專人來看管，費時又費力，并且還有可能有一些不法分子乘亂司機混入其中，這不利于人們的安全?，F在人們生活水平的逐步提高，要求也越來越多，這不僅僅要求我們的生活環境好，而且更希望有一個高效、方便，且安全性好的門禁系統。智能警備系統是一種慣例，人們在傳統性的方式下，這將被看作是對一個用戶更加有效的、安全的監控和保護功能，讓人們的工作生活都得到了保證，使人們更加安居樂業。

非接觸式IC智能卡是根據訪問監控軟件，由計算機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，多功能門禁系統不僅僅可以使用在企業的考勤中，也可以和其他的自動化設備一起構成一個擁有多控制功能的系統。非接觸IC信用卡是警備系統在市場上的主流。

現在，門禁系統的發展趨勢有三種，第一種是結構緊湊型，它是總共包含三個門禁系統的層面，通道控制層、監控層和信息管理層[3]，一般情況下根據用戶需求考慮的話，門禁系統的邏輯體系結構是比較穩定的。第二種是接口開放性，它的優點是把系統已存在的數據與當前的各種數據庫相互連接。第三種是運行智能性，智能的核心就是通過所設計的程序使計算機能進行一些簡單的思維推理?？梢愿鶕芾韺W的知識，對通道的控制、進入通道的用戶身份驗證是門禁系統對用戶的安全保障。

2 硬件電路的設計

本設計由STC12C5A60S2單片機作為本設計的主要控制器，用它來對整個系統進行控制，并發送指令，使系統運行。門禁系統是使用RFID射頻識別，即無線射頻辨認，是一種通訊技術，能夠進行無線信號的辨別，對特定的目標讀寫出相關的數據，建立和確定的目標之間的機械和光學的接觸。STC12C5A60S2單片機擁有自己的EEPROM存儲器，所以讀卡器讀到的數據可以直接存儲到EEPROM中。本設計也具有按鍵模塊，如果用戶忘了記帶卡，可手動輸入密碼開啟門禁系統。本設計的硬件模塊除了讀卡器模塊、按鍵模塊，還有時鐘模塊和溫度模塊。系統的主要組成如圖1所示。

STC12C5A60S2單片機控制器在本設計中起到了重要的作用，它是整個系統的命令發出者，讀卡器讀到的數據要經過單片機的處理后，給開鎖電路發一個電平信號，開鎖電路收到信號后，對門鎖進行控制。本設計是在單片機最小系統的基礎上進行設計的，單片機的最小系統原理如圖2所示。

3 軟件部分的設計

3.1 主程序

初始化完成后進入主程序執行按鍵處理程序，如果有按鍵按下則根據按鍵的 鍵值做相應的處理例如手動輸入密碼、注銷單張卡、注銷所有卡、授權IC卡、修改時間等。如果沒有按鍵按下則調用讀卡訊卡函數判斷是否有IC卡刷入。當有IC卡刷入時和初始化時讀出的EEPROM卡號進行比對，比對成功后則打開門，否則提示無此卡。當沒有刷入IC卡時程序執行，時鐘顯示功能顯示時間信息，包括年、月、日、時、分、秒、星期，同時顯示農歷和當前溫度信息。主程序流程圖如圖3所示。

3.2 注銷單張IC卡程序設計

如果用戶在以后不需要使用該門禁為了達到更新IC卡，系統設置IC卡注銷功能，此功能既可通過刷卡注銷亦可通過輸入對應的IC卡刷入順序注銷。操作流程如圖所示：

當按下C鍵后進入注銷單張卡功能此時即可刷卡注銷該卡，抑或是按下#鍵輸入IC卡順序號選擇想要注銷的卡號，并按下D鍵確認注銷，此時系統保存剩余卡號并退出該功能。注銷單張IC卡程序設計流程圖如圖4所示。

4 電路制作與調試

4.1 電路板制作

用AD10畫出門禁系統的原理圖，再制作出PCB板。根據原理圖焊接硬件電路，門禁系統硬件電路系統圖如圖5所示。

在焊接之前，首先要根據元件的大小，功能，對元件進行排版，布局。在焊接的過程中，要使每一個焊點都能的完美，不能出現虛焊或者是漏焊，如果出現虛焊或者是漏焊會導致電路不能正常工作。

4.2 卡授權調試

按下B授權建出現“請輸入管理員密碼”界面，在按鍵模塊輸入按鍵密碼，然后刷入要授權卡，就可以授權，調試授權顯示如圖6所示。

4.3 卡注銷調試

注銷IC卡有兩種方式，一種是手動注銷，一種是刷卡注銷。

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

5 結束語

門禁系統順利完成，一些基本的功能都得以實現，現已實現手動輸入密碼開門，授權卡，注銷單張卡，注銷所有卡等功

能，本設計還可以加上語言模塊，加上之后使本設計能夠更完美的完成。在門禁系統中加入語音模塊，經過微處理器對語音模塊的設置，在刷入IC卡時，授權卡提示“歡迎光臨”，未授權的語音提示“此卡未授權，請授權”。但由于時間倉促，所以語音模塊沒有實現，但我還會在后期更努力的完成這一部分功能。

通過本次門禁系統的設計，將我所學到的知識系統地應用起來，變得更加的實用，也發現做什么事情想成功必須有耐心，不斷學習。這讓我學習到了很多的東西，讓我對我自己所學的專業知識更加理解，動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。也對畫圖軟件和編程軟件運用的更熟練了。這次的設計讓我學到了很多東西，以后我會更加的努力，爭取做到更好。endprint