基于AT89C51單片機的智能門鎖控制系統的設計分析

李瑞松

摘? 要：AT89C51單片機在設計智能門鎖控制系統時有著重要作用，故而需予以重視。在此之上，文章簡要分析了AT89C51單片機的優勢與特點，并通過明確智能門鎖控制系統結構、科學設計控制系統軟硬程序、合理布置單片機電路端口、引入熱釋電紅外傳感裝置等策略，以此為智能門鎖控制系統穩定運行提供保障。

關鍵詞：AT89C51單片機;智能門鎖;控制系統

中圖分類號：TP368? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）27-0091-02

Abstract： AT89C51 single chip microcomputer plays an important role in the design of intelligent door lock control system， so it needs to be paid attention to. On this basis， this paper briefly analyzes the advantages and characteristics of AT89C51 single-chip microcomputer， and provides a guarantee for the stable operation of the intelligent door lock control system by defining the structure of the intelligent door lock control system， scientifically designing the software and hardware programs of the control system， reasonably arranging the circuit ports of the single-chip microcomputer， introducing the pyroelectric infrared sensor and so on.

Keywords： AT89C51 single chip microcomputer; intelligent door lock; control system

前言

AT89C51單片機作為微型控制器，若能在智能門鎖控制系統中合理應用，可優化系統運行性能，以此達到最佳控制效果。智能門鎖相比傳統門鎖可自行記錄訪客信息，并借助門卡識別功能驗證用戶身份，由此降低入侵風險。因此，基于AT89C51單片機設計智能門鎖控制系統將成為門鎖發展的重要方向。

1 AT89C51單片機的優勢與特點

1.1 優勢

AT89C51單片機屬于一種可擦除可編程帶有存儲功能的低壓微型處理器。通常情況下，AT89C51單片機能夠實現100次擦除次數。單片機不但具有較強的靈活性，而且投入成本相對較低，若能在智能門鎖控制系統設計環節予以應用將為其提供重要效用。另外，AT89C51單片機還具備振蕩器功能，可在放大器的輔助下強化振蕩器性能，之后在觸發器信號指示下實現振蕩器的有效輸出。同時，它并沒有明確的脈寬要求，故而應用范圍更廣泛一些。

1.2 特點

在執行芯片擦除任務時，可將代碼轉換為“1”，因其設有較為穩定的邏輯程序，故而具備振蕩器凍結以及封鎖芯片等多元化功能，進而保障操作安全。AT89C51單片機具體操控方法是利用鍵盤對系統中的三角波、方波進行有效控制，之后可利用“6位十進制”呈現出具體控制信息，且反饋頻率在10Hz之間。

此外，AT89C51單片機還可結合數據模型轉換裝置對電路電壓進行把控，以此達到準確切斷或啟動電路的效果。AT89C51單片機還能對程序進行妥善存放，包括主程序與子程序。前者可用于掃描鍵盤狀態，后者可完成頻率、三角波等參數的科學輸出。所以，在AT89C51單片機基礎上設計智能門鎖控制系統具有一定的現實意義[1]。

2 基于AT89C51單片機的智能門鎖控制系統的設計策略

2.1 明確智能門鎖控制系統結構

（1）執行層

智能門鎖主要擺脫了常規門鎖“鑰匙開鎖”的繁瑣性，利用智能技術對用戶各項信息進行驗證，待核實完畢后通過控制系統對門鎖進行開啟或閉合。另外，智能門鎖所提供的開鎖方式也更加多樣，包括指紋、密碼輸入等，從生活角度上能夠為用戶帶來便捷服務，且有利于增加門鎖安全防護性。要想保證智能門鎖擁有良好的性能，應科學設計控制系統。其中最為主要的是執行層部分，它是依靠通信層傳遞的相關數據，對用戶身份進行核實，若符合控制要求，可執行相關指令，從而快速完成門鎖控制任務。執行層的功能具體包括信號增強、發出預警等，是整個智能門鎖控制系統的關鍵執行步驟。

（2）收集層

基于AT89C51單片機設計智能門鎖控制系統時，還應涵蓋收集層結構。收集層是系統與用戶保持緊密聯系的重要依托。它能夠通過準確收集用戶信息如門卡數據、密碼數據、指紋數據等，進而為執行層提供正確的操作指令。為了確保收集層能夠在智能門鎖控制系統中發揮出真正作用，還應保證所選擇的讀卡裝置、鍵盤設施、管理軟件等都符合系統實際需求，且與AT89C51單片機具有良好兼容性。這樣才能實現智能門鎖控制系統的穩定運行，并為用戶提供明確的管理渠道。

（3）處理層

處理層也是智能門鎖控制系統中的重要結構。在收集層獲取信息后需對信息內容進行核對與分析，并判斷是否符合用戶真實條件。同時，處理層還能用于操控智能門鎖的開閉功能，并科學管理用戶在智能門鎖中所存儲的各種電子信息，進而實現門鎖系統的智能化控制，保證用戶能夠享受到智能服務。因此，在設計智能門鎖控制系統時應注重處理層的實用性。

（4）通信層

要想保證智能門鎖控制系統準確高效獲取有效信息，還需借助通信層增強信息的傳輸互動性。通信層可促使分析后的信息及收集層采集的信息快速傳輸到控制系統元件中，這樣才能保證信息得到合理化利用。一般而言，通信層在實際設計期間應選用RS-232串行通信接口，由此在單片機與控制系統中實現信息的有效傳遞。

2.2 科學設計控制系統軟硬程序

（1）軟件無線傳輸

在設計智能門鎖控制系統時還可借助AT89C51單片機進行無線傳輸。智能門鎖控制系統要想獲得良好的運行狀態，可依據無線傳輸功能設計軟件，由此通過數據處理、數據管理、數據接收、發送指令等流程，最終實現控制系統與單片機之間的有效通信。在實際操作中還可依靠以往電臺設計經驗確定單片機支持格式，并將無線傳輸速率控制在1200b/s，進而保證系統能夠始終保持穩定運行。

此外，還可采用“11位”通信格式對傳遞于控制系統中的數據進行定位處理，之后將其轉化為能夠被系統檢測的電子數據，防止信息傳遞階段出現泄漏或無效問題。另外，還可在設計軟件程序時融入“容錯技術”，對智能門鎖控制系統中所傳輸的數據信息，應保持三次驗證錯誤頻率，并在數據出錯后按照操作步驟反復發送同步字節，若超出三次將終止系統運行程序[2]。

（2）硬件信息讀取

在智能門鎖控制系統設計環節還需設置獨立的單片機系統，它主要是用于為收集層提供輔助作用的裝置，并且還具有通信功能。以AT89C51單片機為主，可獲得較強的驅動力。另外，還應配備專用鍵盤與信息讀卡設備等，由此滿足智能門鎖控制系統的性能需求。設計期間可選用光敏元件，促使控制系統能夠在其協助下快速實現電信號的轉換，避免長時間延誤操作，造成智能門鎖無法及時為用戶提供解鎖服務。

至于智能門鎖控制系統中所使用的鍵盤應盡量選用薄板類型，在保證美觀性的同時還應具備良好的按鍵體驗，除了設有數字鍵外，還應加入“撤銷”“確定”等功能鍵，進而保證用戶在使用時能夠準確輸入門鎖信息。

2.3 合理布置單片機電路端口

現如今市場上所售賣的智能門鎖仍以電能為主要供能來源。而在AT89C51單片機基礎上所設計的智能門鎖控制系統同樣需要電能為其提供運行能源。所以，應合理布置單片機電路端口，由此實現智能門鎖的正常開啟與閉合。

通常情況下，單片機電路在設計時應包含以下兩個部分：

其一，主電源，作為系統的供應源頭，為了避免出現突然斷電現象影響智能門鎖的使用效果，現今常在智能門鎖內部設置專用電源模塊，以備不時之需。出于安全角度，可將電源模塊的電壓數值設置在5V左右，這樣既能實現智能門鎖的合理操控，又能保障用戶使用安全及單片機系統的穩定運行。此外，還應在系統內安裝前置電源，將其額定電流控制在1000mA，以便系統中各個裝置能夠獲得充足的電能供應。

其二，單片機端口。為了保證智能門鎖及時獲得開鎖電能，可在單片機系統內嵌入“信號放大器”，由此在電流通過智能門鎖時能夠更加精準的給出電能信號，由此增加智能門鎖控制系統的精準度[3]。

2.4 引入熱釋電紅外傳感裝置

智能門鎖的問世確實為用戶帶來了極大的便捷。為了保證智能門鎖擁有良好的發展前景，在設計智能門鎖控制系統時還應考慮到其防盜報警性能。據調查：多半用戶選擇安裝智能門鎖一是為了安全性;二是為了簡便性。所以，設計者還應在實踐中引入熱釋電紅外傳感裝置，促使智能門鎖能夠自行根據獲取到的信息數據判斷當前是否處于安全解鎖狀態下，一旦出現生人誤入或強制開鎖狀況，應立即經由智能門鎖控制系統發出警報，引起周邊人群或業主的注意，從而通過遠程操控功能對入侵者進行控制，例如收集入侵者面貌體征信息等。

在實現科學防盜、智能預警功能時需設置熱釋電紅外傳感器與蜂鳴器等設施。其中熱釋電紅外傳感器能夠不受溫度變化影響而發送紅外輻射，進而感應用戶體質特征。同時，它還能及時監測外人入侵的具體動作，并將其轉化為電信號傳遞給控制系統，之后在監控設施下可及時記錄生人信息，為業主提供可靠數據。在熱釋電紅外傳感器中設有電源正負與信號端等結構，而在AT89C51單片機基礎上還可直接連接蜂鳴器，從而利用聲音給出預警信號。

由于單片機帶有振蕩器特性，故而可搭配蜂鳴器一同產生振蕩信號，便于智能門鎖在遭受他人入侵、強行破解時能夠自行給出提示，促使用戶可直接通過遠程監控系統掌控家中詳情。

3 結束語

綜上所述，基于AT89C51單片機設計智能門鎖控制系統不但能夠增加門鎖防護效果，而且還有助于保障用戶家庭安全，從而為用戶帶來全新的門鎖控制體驗。同時，在設計智能門鎖控制系統時還應從系統結構、軟硬程序、單片機電路端口、熱釋電紅外傳感裝置等方面著手，以此優化智能門鎖控制系統性能。

參考文獻：

[1]劉彥江.探討AT89C51單片機在無線數據傳輸中的應用[J].電子元器件與信息技術，2020，4（01）：33-34.

[2]蔚晨月，高宇鵬.基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統[J].電子技術與軟件工程，2019（20）：244-245.

[3]馮夢楚，史春洋，王威龍.基于AT89C51單片機的多用防盜報警系統設計[J].電腦知識與技術，2019，15（22）：256-258.