智能门禁系统详细设计概要.docx

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智能门禁系统详细设计概要

智能门禁系统

摘要：

智能门禁系统采用凌阳十六位单片机作为系统控制核心，利用其强大的语音识别功能，不仅实现了语音播放功能，完成了语音提示的要求，而且实现了语音控制门禁系统；利用其内置的Flash闪存，实现了密码的断电保护。

除此而外，在键盘输入方面，强大的功能选择键满足了系统的要求；16*2液晶显示器的选择使操作要求清晰明了。

此套智能门禁系统强烈体现了其人性化的一面。

关键词：

智能门禁系统、语音识别、凌阳十六位单片机。

引言

家用防盗门早已经进入到千家万户，但防盗门的操作麻烦给用户带来了许多不便，当今市场迫切需要一种既安全又方便的门禁系统，鉴于此，我们的“智能门禁系统”——带语音识别、液晶显示功能的电子密码锁便应运而生。

为了向大家介绍此智能门禁系统，我们将从以下几个方面介绍：

1、系统的制作意义。

2、系统的制作早期构想及其实现方案简介。

3、系统功能最终实现及演示。

4、系统硬件部分原理介绍。

5、系统软件部分设计实现。

6、对系统的自我评价。

（存在及要解决的问题）

7、制作心得和体会。

8、参考文献。

9、附录

（一）：

凌阳单片机最小系统。

10、附录

（二）：

凌阳单片机下电子密码锁程序实现。

11、附录（三）：

器件列表。

1．系统的制作意义

现在人们生活水平提高了，安全防范，是人们考虑的首要问题。

而锁是解决安全问题的重要产品。

目前市场上的电子锁产品功能不全，性能和安全性不高，且造价高。

低质量的电子锁，给用户的财产安全造成很大威胁，同时，由于功能的不健全，给用户的使用带来了一定麻烦。

故我们试图研制一种智能化、多功能、更人性化的门禁系统。

我们研制的带语音识别功能电子控制密码锁，不仅给用户带来了安全的保障，方便的享受，而且此电子锁的语音识别功能更加体现了他人性化的一面，此种类型的电子密码锁将成为未来社会的供求亮点。

2．系统的制作早期构想及其实现方案简介

1．早期构想

预期实现功能如下：

（1）、键盘简化及编码方式的改进；

键盘简化及编码方式的改进：

普通数字键密码锁虽然有使用简单的特点，但是键盘暴露在外，易受破坏，或者保密性不高；此外，键盘数量的简化又同时增加了使用的难度，用户使用不方便。

大家可能见到过一些进口的温控制器（如日本RKCINSTRUMENTINC.生产的REX_C700温控器）的面板设计为：

温度测量只用4位LED数码管显示，输入设定值显示也用4位LED。

综合以上因素考虑，我们采取四按键的形式，输入键分为加、减、左、右移动键，按下加法键（减法键）确定一位密码的值，然后使用左右移动键移向下一位密码，再一次使用加、减键确定此位密码的值。

（备注：

这部分虽然没有实现，但我们的16位键盘设置更加体现了系统功能的强大性）

（2）、语音识别系统控制；语音识别功能,语音控制门禁开关。

（3）、语音提示功能；

（4）、自动实现报警；当门禁系统输入密码错误过多时，自动报警

（5）、断电密码保护；出现断电、多次错误密码输入时的处理

（6）、限时开门系统；（这部分功能我们没能实现，很是遗憾）

（7）、液晶显示功能；

在初期设计电路时，我们计划采取51单片机作为我们的控制核心，然而，语音识别功能、语音提示功能、密码断电保护功能需要我们外扩集成芯片才能满足系统要求。

其功能实现原理方框图如下：

在此种条件下我们用51单片机做出了一个简单的系统，基本实现了电子密码锁的键盘输入和液晶显示功能。

具体电路图如下：

其软件编程实现程序见附录

（一）：

其实现功能如下：

1、设置密码，断电不保护；

2、输入密码，与系统原有密码或者设置新密码比较；

3、液晶显示功能；

4、报警功能；

显然，这个“最小系统”的制作无法满足我们预期的功能实现，如果采用外扩集成芯片的做法，不仅从技术上，还是从经济方面考虑都不是一个明智的选择。

鉴于此，我们采用凌阳单片机作为我们的控制电路核心，凌阳十六位单片机不仅内置32kFlash（闪存），而且集成了语音识别模块，从根本上，凌阳单片机满足了系统的基本要求，具体功能实现以及电路设计在以下详细介绍。

3．系统功能最终实现及演示

此系统现阶段包括以下几个模块：

1）、键盘输入密码

此系统采用4*4按键输入模式，密码初始设置为4位，（从软件上很容易实现更多位数的密码操作，为操作演示计，我们采用4位）。

各个按键功能的定义如下：

1、0~9数字健指定为密码设置健（仅且只有他们能够作为密码值）

2、A——确认健（按下此键，即比较输入密码值正确如否）

3、B——取消键（按下此键，即取消上一次操作）

4、C——开启语音功能键（按下此键，再次输入密码，就可以开启语音控制功能）

5、D——关闭语音功能键（按下次键，就可以关闭语音控制功能）

6、E——修改密码键（按下次键，再次输入密码，通过验证后，连续输入两次新的密码就可以设置新的密码）

7、F——更改语音控制口令（按下次键，再次输入密码，通过验证后，即可进入语音口令修改程序操作）

2）、语音控制输入

进入语音控制功能后，先进行语音控制训练操作（训练过后此操作可跳过），训练成功后，方可进行语音控制，并且时时可以关闭语音功能。

此外，语音口令还可以时时修改，再次进行语音控制训练操作即可。

3）、密码修改操作

此系统的密码设置存在Flash中，断电不丢失，密码修改后，系统原密码作废，新的密码生效，并存入Flash中。

4）、语音提示操作

对应于每一种操作，系统均给予一定的语音提示。

如：

“请输入密码”、“密码错误”等。

5）、液晶显示功能

对应于每一种操作，系统均给予一定的显示提示，方便操作。

6）、液晶背光功能实现

为了实现液晶背光功能，我们设计了一下三种电路：

超声波探测电路、光敏传感电路、按键触发电路，在光线好的情况下，液晶不背光显示，光线差时，有按键或探测到有人接近时背光显示。

7）、系统执行机构

系统执行机构我单片机I/O口输出控制的继电器。

8）、报警蜂鸣器

9）、电源信号指示灯

10）、控制信号指示灯

4．系统硬件部分原理介绍

此系统硬件部分电路核心部分为凌阳单片机及其外围电路（包括语音识别、输出电路），外围电路有：

键盘输入、液晶显示、执行机构电路，此外，为了实现液晶显示器的背光功能，我们采用了超声波探测电路、光敏传感电路、输出延时电路等。

电路总体设计模块方框图如下：

控制液晶显示背光功能

为了详细介绍我们的电路功能模块，我们将在下面分块介绍本系统的各个功能模块：

1、电源部分：

2、电源信号灯：

3、凌阳十六位单片机控制电路：

见附录

（一）

4、被控制的继电器：

5、控制信号灯：

6、蜂鸣器：

7、键盘输入部分：

8、液晶显示部分：

9、背光功能控制模块

基本方框图如下：

1）、超声波探测发射部分：

（含波形）

2）、超声波探测接收放大电路：

3）、光敏传感检测电路：

4）、输入信号延迟电路：

5．系统软件部分设计实现

1、软件设计操作平台简介：

（µ'nSP®IDE）

µ'nSP®IDE工作界面如下：

2、此系统功能复杂，但软件设计较为简单，程序功能实现简介图如下：

对操作程序的解释以及要求：

1、直接输入密码开门；

输入四位密码后按确认键，比较密码，密码正确表开启门禁系统，并有“门已经打开，请进”的提示余音。

2、设置新的密码；

按下B键后，输入原密码，确认后输入新的密码，确认后再次输入新的密码，检验正确后，密码修改成功，原密码作废。

3、开启语音功能；

按下C键，输入密码确认后，进入语音识别模式。

如果是第一次进入语音识别模式，需要进行语音识别训练，训练两遍正确后，完成训练操作，此时语音识别功能实时监测。

在语音识别实时监测的同时，我们的键盘扫描并没有停止，也就是说我们的键盘输入等级高于语音识别模式，在任何情况下键盘输入都是有效的。

4、关闭语音识别功能；

按下D键，不需要输入密码即可关闭语音识别功能，要想开启此项功能，必须按下C键开启语音识别功能。

5、更改语音口令；

按下E键，进入语音识别口令修改模块，输入密码确认后，进入语音口令修改训练模块，根据语音提示以及液晶显示很方便的就可以成功更改语音口令。

6、取消键；

按下F键，即可取消所有操作，回到系统初始化后的界面。

主程序见附录

（二）：

6．对系统的自我评价

在总体上，我们对这个系统的设计还是比较满意的，但是，虽然我们对这个项目投入了大量的时间和精力，由于知识有限，我们在很多方面有很多的不足之处。

以下我将从硬件和软件两个方面来阐述这个系统的各个部分：

硬件部分：

1．我们认为，我们做得比较成功的地方就是通过超声波探测、光敏传感以及延时电路的组成实现了液晶显示器的背光功能

2．此外，我们的液晶显示和键盘电路十分简洁。

3．遗憾的是，超声波探测精度不高，准确性有待改进。

软件部分：

1．一提的是，在整个系统设计过程中，语音控制和语音输出提示一直是我

们软件设计的重点，同时也是我们的亮点，体现了我们设计系统人性化的一面。

2．键盘扫描和液晶驱动工程中，我们详尽地应用了科学的软件设计思想，

使程序简洁，有效。

3．此外，我们的主程序设计，结构鲜明，条理清晰。

4．但是，美中不足的是，我们在开启语音功能时，系统时钟不断变化，所以造成键盘扫描的不成熟，此处有待改进。

7．系统设计过程中的实践体验

通过对该系统的设计，我们不仅收获颇丰，而且体会也颇深。

1．过这次设计，我们深深体会到，理论指导着实践，但实践才是最终的目

标。

我们在设计过程中，往往遇到这样的情况，设计的电路从理论上毫无差错，但实现起来却是困难重重。

只有在不断的摸索中才能找到界却问题的方法。

2．们深深体会到团体合作，在项目制作过程中十分重要，好的合作精神需

要我们时时刻刻牢记在心。

3．在任何时候，科技离不开创新，在设计项目的同时，我们需要抛弃成见，标新立异，敢于实现。

在这一点上，我认为我们做得比较成功。

在设计系统初始，我们采用51系列单片机，而语音功能却只能外扩专用芯片，实现起来比较困难，最后我们大胆采用凌阳单片机一举解决语音控制问题。

制作过程中，齐明老师在技术上给予极大的帮助和支持。

在此，感谢齐明老师对我们电子制作的指导！

总之，这次活动给我们带来了无穷的收获和乐趣，感谢学校和老师给我们提供了一个锻炼的大舞台。

8．参考文献

《凌阳十六位单片机应用教程》

《MCS-51单片机应用设计》

《元器件手册》

9．附录

附录

（一）：

凌阳单片机最小系统：

附录

（二）：

凌阳单片机下电子锁程序实现：

#include"bsrsd.h"

#defineHaveKey1

#defineNoKey0

#defineNAME_ID0x100

#defineRSP_AGAIN1

#defineRSP_NOVOICE2

#defineRSP_NAMEDIFF3

#defineRSP_CMDDIFF4

#defineRSP_STAR5

#defineRSP_NOISY6

//宏定义

#defineHaveKey1

#defineNoKey0

//..................全程变量....................

externvoidClearWatchD