智能门禁系统毕业设计方案.docx

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智能门禁系统毕业设计方案

本课题关键是简易门禁电路设计和改善，课题意义、所属领域发展情况、本课题研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤和参考数目等以下：

一、课题研究意义及现实状况：

当今社会是科学技术日新月异、飞速发展信息时代。

大家正感受这高科技给她们带来极大方便和益处，同时，人吗对于高科技服务于生活要求也越来越高。

但伴随科技发展，也带来了很多不安全方面。

比如，利用高科技手段进行偷窃、抢劫等犯罪行为和日增多。

怎样才能是大家安全防范方法跟得上科技发展、更有效阻止这些犯罪行为侵犯呢？

仅仅依靠一般门锁、防盗门或监控、报警等系统是不够。

于是，智能门禁系统在千呼万唤中应运而生。

智能门禁系统是一个综合性多学科高科技技术集合，它包含电子、机械、光学、计算机技术、通信技术、生物统计学等很多新技术领域只能门禁系统是怎么发展起来而且有哪些特点呢？

让我们来看一下门禁系统发展过程。

门禁系统，又称出人口控制系统。

在何处放行一些人，拒绝一些人，适宜要发出警报，记忆出入过程，以达成安全目标，是门禁系统最基础功效。

门禁系统发展是伴随人类社会发展一起进步。

从原始社会以来，伴随剩下价值产生，人吗有了自己财产和物业，为了保护自己产业不受她人侵犯，大家用杠棒或木插将门锁起。

于是，人类从有看家护院意识起，就有了最初出入口控制概念，门禁因为就随之产生了。

伴随社会发展和人吗安全意识提升，产生了铁锁和暗锁等门锁设备。

不过传统门锁仅仅是单纯契合性机械装置，不管它结构怎样复杂坚固，一把在街头就能够配制钥匙就能打开，而且不留痕迹。

假如钥匙遗失连带门锁也要一起更换。

为了你不这些缺点，又产生了磁卡门禁系统。

用磁卡控制锁，多种性能全部有所提升，但因为磁条存放信息量小，磁卡和读卡器之间轻易产生机械磨损，而且达卡去刷卡口轻易被人为破坏，它安全性和可靠性便受到限制。

伴随现代化经济建设和管理发展，多种酒店、宾馆、写字楼、智能大厦、政府机关和企机关、高级物业管理部门等，对门禁系统需求正发生着重大改变，其关键是对门锁及其开启、关闭实现智能化管理。

电子门锁是近几年伴随电子计算机技术，尤其是智能IC卡和密码键盘门禁系统因为越来越被大家重视和使用。

电子计算机作为系统管理主机，经过连接系统各个卡卡切（即开门控制器）管理门锁。

智能IC卡含有存放运算功效，经初始化和授权后成为控制门锁开和关特殊钥匙，从而便组成一个现代化门禁系统。

现在市场上烟有多个多样门铃，按发声原理可分机械敲击式和电子音乐式两种，安装环境可分有线式和无线式两种。

无线式安装方便，无需布线，适适用于难于布线环境：

有线式控制方法最简单，较省电。

机械敲击式门铃优点是铃声自然、清脆、锐耳，声响适中，不会影响近邻。

缺点是声响固定不能调整大小，声音只有“叮咚”一个可选，体积略大。

电子音乐式门铃优点：

体积小，外型多样，有多样声音可选，如小段歌曲，自然界模拟声等等。

缺点是电子发生不自然，铃声冗长，使人产生听觉疲惫。

无线控制信号穿透力强，尤其适合在现代家居盗门和内门搭配安装情况下使用。

我选择了《简易门禁电路》这个课题作为毕业设计其关键目标是经过此次课程设计学习和巩固所学过高频电路、电子技术基础、电路分析原理等专业课程，学会利用所学知识去开发研究，在设计过程中能综合利用所学知识内容，深入熟悉和掌握Protrl99和其它EDA软件使用方法，有效地训练利用计算机工作能力，掌握搜集资料、消化资料和综合资料能力等等，提升实际工作效率。

经过对一个使用电路设计和改善，使开发者能利用所学专业理论知识去处理实际应用问题，为立即进入社会参与工作打下坚实基础。

在此次研究中，能让研究者由表及里，由浅入深，一步一步剖析门铃一切，深刻了解，认识门禁内在结构及制作原理，更关键是能针对市场上门铃缺点，进行部分改造，培养自己创新和动手能力。

另外，经过此次研究，还能够增强实践能力，培养科学研究、工程设计、技术论文撰写等方面基础能力，在研究过程中还能够体会到其中酸甜苦辣，让自己学习到课堂上学不到东西。

二、发展趋势。

前端输入设备水平及发展方向。

在读卡器及卡方面，因为磁卡、接触式IC卡对操作环境要求较高，磁卡及IC卡本身工作有一定寿命期，再加之识别过程中操作者动作和所需时间显著多于非接触式卡，所以，即使磁卡，接触式IC卡、读卡器在门禁系统应用中还有一部分市场，但从发展趋势上看，除宾馆锁外，磁卡IC卡读卡器已在逐步快速地退出门禁系统市场。

势必将全方面替换磁卡、IC卡市场是现在发展势头最旺非接触式D卡和IC卡。

非接触式1卡和读卡器关键技术掌握在欧美国家和部分亚洲国家中，单真正形成大批量生产厂家还只有美国、英国次之；日本、台湾、新加坡处于同一档次；中国还正处于起步跟进。

全世界最大1卡及读卡器供给商是美国HID企业，年销售额1997年大于7000万美元，1998年约在1亿美元左右。

假如多安装多个触发器，能够又煤气报警、火灾呼救、定时提醒、等不一样音响和作用，而智能化多元也是门铃发展肯定趋势。

三、研究关键内容及研究方法和手段

1、研究关键内容

本课题为提议门禁电路设计和改善。

结合实际门铃电路进行改造，创新出更实用门禁电路。

它是利用一块tw8751集成块和外围元件组成，在这电路基础上利用演示电路和语言模块加入了错键闭锁和接触错键功效。

2、门禁电路研究方法和手段

以已经有一个门铃电路为蓝本，对其进行该井和完善，利用protel99软件绘制出改善后电路图，经过计算机仿真确定电路中各元件具体参数，并输出改门禁电路原理图，依据计算机电路板印刷PCB板。

四、工作关键阶段、进度

1、秋季学期第13周前

接收毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及相关要求。

2、秋季学期14~15周

阅读制订参考资料及文件（包含10万印刷符号外文资料），基础完成开题汇报、外门翻译等任务。

3、春季学期第一周

经一部修订完善开题汇报、外文翻译，使其在内容及格式上符合毕业设计（论文）规范要求。

4、春季第二周到第六周

完成各单位电路设计，protel辅助分析

5、第6周至第13周完成电路制作，调试

6、第14周完成毕业设计，全部结果交指导老师批阅。

7、第15周毕业答辩

五、最终目标及完成时间

完成硬件设计，提供protel电路原理图及pcb印制版图，最终达成硬件软件能正确无误应用目标。

六、现有条件

现有protel软件及制作硬件必需设备，能够完成本课题研究和设计。

七、关键参考书目：

1．张著、程震先、刘继华编著《数字设计——电路和系统》北京理工大学出版社

2．姚福安编著《低能耗电路设计和实践》山东科学技术出版社

3．刘征宇编著《电子设计时间攻略》福建科学技术出版社

4．黄昌继、郭继忠、张海贵编著《数字集成电路300例》人民邮电出版社

5．肖景编著《数字集成电路应用精粹》人民邮电出版社

6．张华林、周小芳编著《电子设计竞赛实训教程》北京航天大学出版社

7．陈有卿、叶桂娟编著《555时基电路原理、设计及应用》电子工业出版社

8．Rechard.R.Spencer&Mohammed.S.Ghausi编著《电子线路设计基础》电子工业出版社

9．Donald.G.Fink&Donald.Christiansen编著《EletronicsEngneer’Handbook》McGraw-hillCompany

指导老师署名：

年月日

摘要

经过一个电话通话电路和一个密码锁电路组合，使该电路不太复杂不过有了较齐全功效，能够语音对话，错键闭锁和消除错键功效。

主任能够当着她人面开门而不至于泄露密码，保障安全。

另外，在室外加一个开关当有些人造访时能够直接开门而不需要输入密码，简单方便。

关键字:

TWH8571,三极管BC109C，语音对话，错键闭锁和解除错键

1引言………………………………………………………………………

2设计任务……………………………………………………………....

2.1设计指标…………………………………………………………

2.1.1基础要求………………………………………………...

2.1.2发挥部分………………………………………………...

3电路原理图设计………………………………………………………

3.1方案选择论证及其分析………………………………………

3.1.1控制器分析……………………………………………...

3.1.2语音模块………………………………………………...

3.1.3各个单元电路设计…………………………………..

3.2设计思想…………………………………………………………

4电路板设计……………………………………………………………

4.1电路原理图设计步骤………………………………………

4.2生成网络表………………………………………………………

4.3印制电路板设计………………………………………………

5电路板制作中现象统计和错误分析………………………………

5.1设计制作过程中碰到困难……………………………………

6结束语…………………………………………………………………

6.1对设计题目标结论性意见………………………………………

6.2总体设计收获和体会………………………………………

7元件清单………………………………………………………………

8外文资料………………………………………………………………

9汉字翻译………………………………………………………………

10致谢……………………………………………………………………

1引言

“门铃”（doorbell）作用顾名思义就是提醒主人开门。

古代大家在自家门上装有门户啊，叫门人可用环拍击环下门铃发出较大响声，有现代“门铃”作用。

而现代“门铃”多为电子类产品。

最常见是“电子门铃”，通常安放两节5号电池在内，门外触发电钮被人按动后，门内“门铃”就“嘟嘟”地响几声。

也有是由IC片播放一段电子音乐。

以后发展到个人能够在门口和楼上家里主人讲话或是高级公寓里“门铃”，不仅能够叫门讲话，还能够经过摄像头让家中主人在屏幕上看到在门外楼下来客。

“门铃”在生活中所起作用越来越不可忽略。

2设计任务

2.1设计指标

2.1.1基础要求

（1）电子锁要有事空编码优点。

即输入密码必需按一定次序，而且要在要求时间内输入完，不然，即使输入密码正确也打不开锁；

（2）该锁含有错键闭锁和消除错键功效；

2.1.2发挥部分

在完成基础要求基础上，增加以下功效：

（1）有语音通话功效。

来人能和住户直接对话而且住户能够在家里开锁。

3电路原理图设计

3.1方案选择论证及其分析

3.1.1控制器分析

方案一：

开始考虑使用基础时序逻辑电路来实现控制部分设计。

即用一个CD4017（十进制计数/分配器），一个脉冲差生电路，两个74LS163（4位计数器），多个基础或、和、肺门逻辑器件，一个555产生多谐振荡，用来实现产生秒脉冲。

考虑当按门铃时，讲一个高电平触发输出到一个基础R，S锁存器，用来输出产生一个单次脉冲，输入到CD4017CLOCK端，输出YO,Y1,Y2经过一个或门道IC1芯片触发门铃，另CD4017Y3~Y9经过一个或门在经过两个非门延迟输出到IC2芯片触发音乐电路，同时另一路道两个74LS163组成20进制计数器异步清零端。

高4位74LS163进位端输出道CD4017CLEAR端。

两块74LS163LD端全部采取同时指数清零，CTt，CTp全部置1.即采取同时至数清零和异步清零结合使用，当第四次触发门铃时，计数器开始计时20秒，20秒内若再按门铃，则直接出发IC2，同时清零，重新计时20秒，20秒内若没有任何动作，则进位到CDIEAR端，重新清零CD4017，门铃重新工作。

原理图略。

分析如上思想，从理论上完全能实现题目所要求基础功效。

但考虑在实际上对于想要严格根据时序脉冲来控制系统清零，因为延迟性能用基础逻辑器件不好理想实现，加之，基础逻辑器件管脚排列多，电路比较复杂，工作点难和调整，在冬天轻易产生静电，损坏器件。

方案二：

经过一个电话通话电路和一个密码锁电路组合，使该电路不太复杂不过有了较齐全功效，能够语音对话，错键闭锁和消除错键功效。

主人能够当着她人面开门而不至于泄露密码，保障安全。

另外，在室内加一个开关当有些人造访时能够直接开门而不需要输入密码，简单方便。

所以，综合上述两种方案，选方案二。

Inthisdoorphonecircuit,an8ohmspeakerisusedbothasbothasamicrophoneandalsoanoutputdevice.TheBC109Cstageamplifiesincommonbasemode,givinggoodvoltagegain,whilstprovidingalowimpedanceinputtomatchthespeaker.SelfDCbiasisusedallowingforvariationsintransistorcurrentgain.AnLM386isusedinnon-invertingmode

Asapoweramplifiertoboostvoltagegainanddrivethe8ohmspeaker.The10kpotentiometeractsasthevolumecontrol,andoverallgainmaybeadjustedusingthe5kpreset.Thedoublepoledoublethrowthrowswitch,reversestheloudspeakerpositions,sothatoneisusedtotalkandtheothertolisten.Manuallyoperatingtheswitch（frominsidethehouse）allowstwowaycommunication.

运算放大器LM386工作原理及参数

一：

封装和引脚功效

该电路采取8引线双列直插封装，8YF386为中国774厂产品，LM386为美国国半导体企业产品。

二：

性能特点

该集成电路因为外接元件少、电源电压VCC使用范围宽（VCC=4-12V）、静态功耗低（VCC=6V时为24Mw），所以在便携式无线电设备、收音机、录音机、小型放大设备中得到广泛应用。

当1脚和8脚之间开路时，电压增益为26DB；若再1脚和8脚之间接阻容串联元件，则增益可达46DB，改变阻容值则增益可在26DB-46DB之间任意选择。

电阻值越小增益越大。

参数名称符号单位测试条件参考值

电源电压VccV4-12

静态电流IccmAVcc=6V,Vi=04-8

输出功率PomWVcc=6V,R1=8Ω,THD=10%325

带宽BWKHzVcc=6V,1脚、8脚断开300

总波形失真

THD%Vcc=6V,Rl=8Ω,Po=125mW

f=1KHz,1脚、8脚断开0.2

输入阻抗RiKΩ

3.1.3各个单元电路设计

1主控制电路

这里主控电路用一块集成电路THW8751来完成。

TWH8751外引线排列图图4-6-2

所表示，真值表如表4-6-1所表示。

错键控制

图4-6-1编码锁电路原理图

ccp地VoVcc

控制端触发器

图4-6-2TH8751外引排线说明

表4-6-1TWH8751真值表

输入

输出

C（1脚）

1

0

CP

↓

Vo

0

1

有真值表能够看出，TWH8751当控制端C为1时，CP端由1-0，可触发使输出Vo=0；

当C=0时，不管CP为何状态，Vo皆为1。

2开锁及延时保护电路

这里设置了4个开锁键，暂定次序为SB1，SB2，SB3，SB4，延时电路选择RC电路，即利用RC充放电来达成延时保持目标。

具体电路见4-6-3所表示。

图4-6-3开锁及延时保护电路

该电路中，当SB1键按下时，电容C充电至高电平1，GA1输出低电平，GA2输出高电平，而且保持住等候第二键（SB2）按下。

若在要求时间内没有按下SB2，则C经过R放电，GA1，GA2输出又恢复到原状态，此时再按下SB2也不会使GB1输出改变了。

若在要求时间内按下了SB2键，则GB1输出低电平，GA3输出为高电平，并保持一段时间。

同理，按下SB3，SB4，最终GB3输出由高电平变为低电平，触发主控制电路开锁。

3.错键闭锁及除错控制电路

这里设了SB5，SB6，SB7，SB84个错键闭合开关，当按下SB5-SB8

中一个或多个键，全部能够使主控电路处于闭锁状态。

按错键SB9为了预防主人按错键后无法开锁而设置。

就是说，假如主人错按了SB5-SB8中一个或多个键时，此锁就被锁住打不开了，只有按下除错键，然后再按正确次序输入密码才能将此锁打开。

具体电路图4-6-4所表示。

图4-6-4错键闭锁及解除电路

图4-6-5编码锁逻辑电路图

由图4-6-4能够看出，当按下SB5-SB8中任何一错键，全部能够使GB4输出低电平0，使主控制电路处于封闭状态，从而无法开锁，按下除错键SB9后，GB4输出变为高电平1，此时按动SB1-SB4即可解锁。

除错键和闭锁键还有一个功效就是迷惑她人，主任能够挡住她人面开锁，而不易被她人识破密码。

比如，开锁次序是B1-SB2-SB3-SB4（此次序能够任意），主任开锁是却按下面次序快速按键，SB5-SB6-SB1-SB3-SB7-SB8-SB9-SB1-SB2-SB3-SB4，实际上只有SB9以后有效。

开锁时，有意加入了错键，而用SB9消出了错键，最终按正确次序按下各键即可开锁。

3.2设计思想：

当有些人造访时，能够按呼叫键，主任何其通话后按室内设置开关就能够将门打开。

自己回家时按次序输入密码就能够将门打开。

为了不泄露密码能够有意按错键后在按错键还原键SB9后再输入正确密码即可。

4电路板设计：

4.1电路原理图设计步骤：

电路原理图设计是整个电路设计基础，她决定了后面工作进展。

通常地，设计一个电路原理图包含：

设置电路图图纸大小、规则电路总体布局，在图纸上放置元件，进行布局和布线，然后对各元器件和布线进行调整，最终保留打印并输出。

一，开启protel99se电路原理图编辑器。

必需先开启原理图编辑器，才能进行设计绘图工作。

二，设置电路图纸大小及版面，进行设计绘制原理图依据原理图复杂程度来确定纸张大小，因为此次设计电路不太复杂，采取自定义设置，自定义纸张宽度为1000，高800，X轴和Y轴参考坐标分格为4，标题栏设置能够忽略，也能够隐藏，设置图纸过程实际是一个建立工作平面过程，能够设置图纸大小，方向，网络大小及标题栏等。

三，在图纸放置需要设计元器件，从元件库里取出所需元器件放在工作平面上，依据原器件之间走线对元件在工作平面上位置进行调整，修改，并对元件编号，封装进行定义和设定等。

此次设计各元件封装以下：

若元件库没有所需原件，就需要自己创建一个元件库。

四，对所放置元件进行布局和布线。

该过程实际就是一个画图过程，利

用protel99SE所提供多种工具，指令进行布线，将工作品面器件用含有电器一样导线，符号，连接起来，组成一个完整电路原理图。

五，对布局布线元件进行调整。

在这一阶段，能够利用protel99所提供功效对所绘制原理图进行深入调整和修改，以确保原理图美观和正确，包含对于元件位置重新调整，导线位置删除，移动，更改凸显尺寸，属性及排列等。

六，保留文档而且打印输出，这个阶段是对设计完原理图存盘和输出打印，这个过程实际是对设计图形文件输出管理过程，是一个设置打印参数和打印输出过程。

4.2生成网络表

1）首先实施菜单命令Dsing/CreateNetlist。

2）实施完命令后会弹出一格Preferences选项卡对话框，然后进行对应设置。

对话框设置完后，系统将电路网络关系进行计算，然后生成网络表，并将其写入.Net文件，显示在Protel99记事本编辑界面中。

原理图网络表检验

电路自动产生网络表通常会出现部分问题，此时就需要人工修改，修改必需对照原理图进行以下两个方面检验：

1）元件描述：

检验电路中元件个数和网络表中括号对数是否相等。

检验网络表每对中括号里是否全部包含元件编号和封装名。

检验网络表每对中括号里元件编号和封装位置。

2）网络表连接描述

检验电路中网络表个数和网络表圆括号个数是否相等。

检验网络表每对圆括号第一行是否为网络名。

检验网络表每对圆括号中网络分支个数。

注：

网络表若有错误。

能够从原理图修改后再产生一次网络表，也能够直接在网络表记事本里修改修改网络表错误。

4.3印制电路板设计

电路板结构可分为三种：

单面板，双面板，多层板。

1）点面板：

点面板是一面覆铜，另一面没有覆铜点面板，它只能够在覆铜面进行布线并放置元件。

单面板成本低，但布线困难，常常需要跳线连接不能布通铜膜线，其设计往往比双面板和多面板困难得多。

2）双面板：

双面板包含顶层（TopLayer）和底层（BottomLayer）俩层，双面板双面全部有覆铜，均可布线。

双面板电路比点面板复杂，但轻易布线，设计电路板通常使用此结构。

3）多层板：

多层板是包含了多个工作层面电路板，除了上面讲到顶层，底层外，还包含中间层，内部电源/接地层等。

所以多层板应用越来越广泛。

多层板包含三层或三层以上板子。

此次设计电路比较实用，为了节省成本，所以用单面板来制作。

六、进行最终调整和检验，并设置滴泪和定位孔，因为电路频率比较高，为了克制高频效益，要对电路板进行覆铜。

最终结果以下图所表示。

5电路板制作中现象统计和错误分析

5.1设计制作过程中碰到困难

实物制作难度较大，而且在实际制作过程中会碰到很多意想不到困难，部分元件极难购置得到，设计操作图纸不熟练，对protel99应用不熟，画电路图时候有很多难以兼顾方面，设计不合理等。

不过，经过我们努力，大部分问题全部得到了圆满处理。

6结束语

6.1

对设计题目标结论性意见此设计不是极难，用多个比较熟悉电路就能够实现基础功效，电路逻辑结构也不是很复杂，但考虑到要实现部分拓展功效，用集成电路元件就显得有点不足，关键是不好完全实现脉冲时需控制。

故考虑用硬件实现，这么，只需要一块芯片就能够实现控制部分，秒脉冲也好实现，即控制部分是由数字电路来实现，硬件关键实现功效扩展。

这么能够将精力放在程序控制上，因为电路软件部分不太复杂。

在上述思想指导下，实现起来果然是数字电旅程序控制上，关键表现程序固化问题上，开始考虑固化器问题，但实际上原因很多，经过示波器检测，万用表测量，最终发觉了全部问题并得四处理，还是从中学到了很多东西。

另外，学校周围市场买不到9013芯片，也考虑用其它芯片来替换，即使能愈加好实现所需功效，但却是电路部分变得复杂，所以采取网购方法购得门铃芯片，因为没有自动回复话语内语言芯片，就只能用一个声音较小芯片来模拟恢复功效。

伴随毕业日子到来，毕业设计也靠近了尾声。

经过了几周奋战，我毕设最终完成了，在没有做毕设以前，认为毕设只是对这几年来所学知识单纯总结，但经过此次毕设完成，我发觉自己见解太片面，毕设不仅是对所学知识检验。

也是对自己能力深入提升。

在完成毕业设计过程中发觉自己知识还是比较欠缺，自己和需要学习东西好有很多。

在此次毕设中也是我同学关系更近了一步，同学之间相互帮助有什么不懂