智能门禁系统详细设计

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RKCINSTRUMENT INC.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：