【基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（論文）4800字】

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：隨著人們生活變的越來越美好美好，對于自身的安全以及財物安全就愈發(fā)的重視。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展以及萬物互聯(lián)時代的到來，人們對這個問題有了更好的解決方法，門禁系統(tǒng)也隨之誕生。本論文的重點是設(shè)計與實現(xiàn)一個以STC89C52為控制核心、連接物聯(lián)網(wǎng)的門禁系統(tǒng)，主要是通過按鍵密碼設(shè)計，WIFI聯(lián)網(wǎng)，手機小程序顯示等設(shè)計來完成。通過按鍵采集密碼之后送至STC89C52單片機主模塊，由主模塊匹配密碼是否正確，正確便打開門鎖，完成開門，不論密碼正確與否都通過WIFI發(fā)送信息到手機應(yīng)用，手機應(yīng)用進行記錄并實現(xiàn)遠端操控。本論文中簡述了門禁系統(tǒng)的設(shè)計，還介紹了該系統(tǒng)中的軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；STC89C52；門禁系統(tǒng)Design

and

implementation

of

access

control

system

based

on

Internet

of

thingsAbstract:As

people's

lives

become

better,

they

pay

more

attention

to

their

own

safety

and

property

safety.With

the

rapid

development

of

modern

science

and

technology

and

the

advent

of

the

era

of

Internet,

people

have

a

better

solution

to

this

problem,

and

the

access

control

system

is

also

born.This

paper

focuses

on

the

design

and

implementation

of

an

access

control

system

with

STC89C52

as

the

control

core

and

connected

to

the

Internet

of

things,

mainly

through

the

design

of

key

password,

WiFi

networking,

mobile

phone

small

program

display.After

collecting

the

password

by

pressing

the

key,

it

is

sent

to

the

main

module

of

STC89C52

single

chip

microcomputer.

The

main

module

matches

whether

the

password

is

correct

or

not,

and

then

opens

the

door.

Whether

the

password

is

correct

or

not,

it

sends

information

to

the

mobile

phone

applet

through

WiFi,

and

the

applet

records

and

controls

it

remotely.It

describes

the

design

of

the

access

control

system,

and

also

introduces

the

software

design

related

to

the

system

equipment.Keywords:Internetofthings;STC89C52;accesscontrolsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u12204摘要： I18402Abstract: II130891緒論 1159251.1研究背景 1156671.2研究意義及內(nèi)容 129372系統(tǒng)整體設(shè)計 2315072.1系統(tǒng)總體流程圖 2103532.2系統(tǒng)工作流程圖 3188203系統(tǒng)單元簡介 4209173.1主控單元 45363.2按鍵單元 5134403.2.1硬件電路 5141463.2.2工作流程 6294323.2顯示單元 7322733.3.1硬件電路 7172903.3.2工作流程 867893.3WIFI模塊ESP8266數(shù)據(jù)傳輸單元 9195373.3.1硬件電路 9194293.4手機應(yīng)用 988753.4.1手機應(yīng)用的開發(fā) 983273.4.2手機應(yīng)用的功能 10226204系統(tǒng)調(diào)試 10135244.1系統(tǒng)完成情況 1028064.2系統(tǒng)調(diào)試過程 1080964.3系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 11203235總結(jié) 117688參考文獻 121緒論1.1研究背景一直以來，人們重視自身財務(wù)的保護，以及私密場所的保護與防范，因此人們發(fā)明了鎖來保護自身隱私與財產(chǎn)安全，這種方法一直延續(xù)至今。但是普通的鎖需要鑰匙，每一把鎖需要與之相對應(yīng)的鑰匙才能打開，隨著經(jīng)濟的發(fā)展人們生活的更加富裕，對鎖的需求度也隨之提高，因此人們需要攜帶許多把鑰匙，而鑰匙的不易攜帶性就給了不法分子可乘之機。在科技發(fā)展的今天，人們對于安全的防護需求變得更高，也就需要對鎖進行優(yōu)化與升級，這就產(chǎn)生了智能門禁系統(tǒng)，它是利用多種新技術(shù)開發(fā)出來的，是新時代很優(yōu)秀的產(chǎn)物。現(xiàn)如今，門禁系統(tǒng)已然是一套現(xiàn)代化程度很高，綜合性很強的系統(tǒng)。它對門鎖的管理已經(jīng)不再是簡單的憑借鑰匙打開鎖，還能通過網(wǎng)絡(luò)對門鎖狀態(tài)進行監(jiān)控與控制管理，這就使它能夠提供更強的安全防護服務(wù)。門禁系統(tǒng)能夠很好的對進出人員進行監(jiān)管，保護人們的各項安全。門禁系統(tǒng)已經(jīng)是安全防范系統(tǒng)的中的重要部分，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們現(xiàn)代生活的眾多建筑中。1.2研究意義及內(nèi)容門禁系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化的安全管理防護系統(tǒng)。在個人財富不斷增長的今天，建筑物內(nèi)的重要通道口都需要加強安全防護措施，這就需要開發(fā)出強大的智能門禁系統(tǒng)，對出入口進行更好的管理與控制。基于這種情況，本論文對門禁系統(tǒng)進行設(shè)計與開發(fā)，并且可以通過此次門禁系統(tǒng)的設(shè)計，熟悉享握單片機的編程以及其他相應(yīng)的知識。論文研究的意義:(1)門禁系統(tǒng)能夠?qū)﹂T戶進行控制，阻攔非法人員進入，保障住戶的人身及財產(chǎn)安全。(2)門禁系統(tǒng)可以此通道內(nèi)出入情況進行統(tǒng)計，并提供用戶查閱。2系統(tǒng)整體設(shè)計本主要五大板塊組成：按鍵單元、顯示單元、主控單元、無線單元、手機應(yīng)用，主控單元用C語言進行編程設(shè)計，并燒寫進芯片。2.1系統(tǒng)總體流程圖基于物聯(lián)網(wǎng)的門禁系統(tǒng)主要由五個部分組成，總體流程圖如下（圖2-1）。圖片中的是門禁系統(tǒng)各模塊間的交互關(guān)系。系統(tǒng)的控制模塊從密碼按鍵?？旖邮盏矫艽a并進行匹配，通過顯示模塊顯示出相應(yīng)的內(nèi)容，并通過無線模塊將數(shù)據(jù)送到手機上，手機可以查看并進行遠程控制。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需要連接入網(wǎng)絡(luò)進行傳送。其中，控制模塊使用的是STC89C52芯片，以此為核心構(gòu)建最小系統(tǒng)，用構(gòu)建的最小系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)控制按鍵模塊以及顯示模塊。無線模塊使用的是WIFI模塊ESP8266，通過WIFI連接網(wǎng)絡(luò)并將各項數(shù)據(jù)發(fā)送到手機應(yīng)用里，同時也能接收手機應(yīng)用傳回的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋到控制模塊。設(shè)計中，單片機控制核心使用用STC89C52RC芯片，顯示模塊使用用LCD1602液晶顯示,開鎖器件使用發(fā)光二極管進行代替。密碼按鍵模塊密碼按鍵模塊控制模塊顯示模塊控制模塊顯示模塊手機小程序網(wǎng)絡(luò)手機小程序網(wǎng)絡(luò)無線模塊圖2-12.2系統(tǒng)工作流程圖在以STC89C52為控制管理中心的控制單元收到按鍵信息時，將LCD屏幕點亮并將端口初始化，密碼輸入完成后，對密碼進行匹配，看密碼是否正確，正確則顯示屏顯示密碼正確并且將門鎖打開，密碼錯誤則LCD屏幕顯示密碼錯誤，然后將屏幕上的密碼清除，等待下一次密碼輸入。無論密碼錯誤還是正確，都通過WIFI無線模塊ESP8266將此次開門的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C上。本系統(tǒng)整體的工作流程圖，如圖2-2所示：檢測到按鍵按下檢測到按鍵按下點亮屏幕點亮屏幕端口初始化端口初始化密碼輸入密碼輸入密碼是否正確密碼是否正確顯示密碼錯誤顯示密碼正確顯示密碼錯誤顯示密碼正確清空密碼打開門鎖清空密碼打開門鎖WIFI發(fā)送數(shù)據(jù)WIFI發(fā)送數(shù)據(jù)手機APP接收消息手機APP接收消息圖2-2整體工作流程圖通過系統(tǒng)整體工作流程圖，我們可大致得知門禁系統(tǒng)的各單元之間聯(lián)動工作的大致流程，了解到該系統(tǒng)的運作。3系統(tǒng)單元簡介本文是設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的門禁系統(tǒng)，它使用STC89C52作為控制核心，對數(shù)據(jù)進行處理，然后發(fā)送，并對發(fā)回的數(shù)據(jù)進行表述。該系統(tǒng)主要由下列部分組成：主控制單元、按鍵單元、顯示單元、無線單元、手機小程序。3.1主控單元STC89C52是一種低功耗、高性能8位控制器，使用MCS-51內(nèi)核，具有8K字節(jié)系統(tǒng)以及可編程存儲器。STC89C52具有以下功能：512字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，全雙工串行口。圖3-1為STC89C52芯片實物圖。圖3-1STC89C52芯片實物圖STC89C52是一個有效的微型控制器。本次設(shè)計使用STC89C52為核心加上時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)造了一個最小系統(tǒng)，如圖3-2所示。圖3-2STC89C52最小系統(tǒng)連接圖3.2按鍵單元在本系統(tǒng)設(shè)計中密碼的輸入使用4×4按鍵電路，想要打開門鎖就要通過按鍵輸入密碼，密碼正確才會打開門鎖。密碼的輸入為本系統(tǒng)的基礎(chǔ)。3.2.1硬件電路4×4按鍵的的工作原理比較簡單，由16個按鍵和行輸出和列輸出構(gòu)成鍵盤陣列，按鍵安置在行與列的交點上。硬件電路圖3-3中，P3.0～P3.3是行輸出，P3.4～P3.7是列輸出。當按鍵被按下時，對應(yīng)的行和列兩根線通過按鍵被連接上。平時無按鍵按下時，行線接入高電平，列線接入低電平，因此當有按鍵按下時，按下的按鍵就會將其所處的的行線和列線連通，就使得對應(yīng)的列線也能檢測到高電平。這就是識別矩陣鍵盤是否有鍵被按下的關(guān)鍵。由于每個按鍵都對應(yīng)有各自的行線和列線，兩根線組合就可以得出按鍵的編碼，算法固定，編碼就固定。當確定有按鍵被按下時，通過逐行掃描，對I/O口的值進行處理，就可以知道哪一處的按鍵被按下，這樣就實現(xiàn)了鍵盤的識別。圖3-34×4按鍵原理圖3.2.2工作流程系統(tǒng)按鍵單元是整個門禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)，以下為按鍵單元的工作流程圖，如圖3-4所示。開始開始掃描鍵盤掃描鍵盤NN在第四行確認被按下的鍵在第四行確認被按下的鍵有按鍵按下有按鍵按下NYNYN在第二行在第三行在第一行NN在第二行在第三行在第一行NYYYYYY確認被按下的鍵確認被按下的鍵確認被按下的鍵確認被按下的鍵確認被按下的鍵確認被按下的鍵返回對應(yīng)鍵號返回對應(yīng)鍵號圖3-44×4按鍵工作流程圖圖3-4是4×4按鍵的工作流程圖。當檢測到按鍵被按下，就通過圖3-4對按鍵陣列一行一行進行掃描，將掃描到的結(jié)果返回控制單元，經(jīng)由控制單元處理數(shù)據(jù)后，就可以知道哪個數(shù)字被按下。最后通過在顯示單元上進行相應(yīng)的顯示。3.2顯示單元3.3.1硬件電路先對LCD1602進行簡單介紹：液晶LCD1602顯示器顯示上下兩行共三十二個字符，主要使用液晶的物理特性，通過電壓控制液晶顯示區(qū)域，并顯示相應(yīng)的圖像。LCD1602顯示模塊有16個引腳，引腳分布及功能如表3-1所示。利用LCD1602進行顯示，是對程序進行編寫，進而控制Rs、R/W、E三個引腳來執(zhí)行選擇數(shù)據(jù)或指令的寫入，再通過寫入和執(zhí)行的數(shù)據(jù)或指令的來實現(xiàn)LCD1602的顯示功能。顯示密碼的輸入、驗證成功與否以及對密碼的操作的顯示，是整個系統(tǒng)及其重要的一環(huán)。LCD1602液晶模塊的電路圖如圖3-5所示。圖3-5LCD1602的電路圖表3-1LCD1602的引腳介紹功能引腳符號功能說明1Vss接地2Vcc接5伏電源正極3V0液晶對比在連接到正電源時是最弱的，在連接到地電源時是最高的。4RSRS是寄存器選擇，0：輸入指令；1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0：向LCD寫指令或者數(shù)據(jù)；1：從LCD讀取信息6E使能信號，1：讀取信息，1→0：執(zhí)行命令7~14D0~D7數(shù)據(jù)總線15BL+背光電源正極16BL-背光電源負極3.3.2工作流程系統(tǒng)啟動后，配置LCD端口，對LCD1602初始化，然后對LCD1602進行讀寫操作，并寫入功能，實時顯示采集處理后的當前值。工作流程如圖3-6所示：開始開始將顯示地址輸入初始化將顯示地址輸入初始化寫入數(shù)據(jù)清屏寫入數(shù)據(jù)清屏讀取數(shù)據(jù)并顯示讀狀態(tài)讀取數(shù)據(jù)并顯示讀狀態(tài)NY結(jié)束NY結(jié)束液晶是否空閑液晶是否空閑圖3-6LCD1602工作流程圖3.3WIFI模塊ESP8266數(shù)據(jù)傳輸單元3.3.1硬件電路ESP8266是一個成本較低的無線設(shè)備，尺寸小，適用于TCP，IP，和微控制器。它的工作電壓從3V到3.6。ESP8266模塊高度集成，共有三種可選的工作模式，即STA、AP、STA+AP，本系統(tǒng)中使用STA+AP模式，在這種模式下ESP8266既可以連接到互聯(lián)網(wǎng),也可以使其他設(shè)備連接到這個模塊。圖3-7為ESP8266引腳圖：圖3-7ESP8266引腳圖ESP8266需要進行配置，才可完成與網(wǎng)絡(luò)的接入及數(shù)據(jù)交換功能。ESP8266使用AT指令集實現(xiàn)與其他應(yīng)用之間的聯(lián)系，當需要進行數(shù)據(jù)交換時，通過AT指令將數(shù)據(jù)接受并轉(zhuǎn)發(fā)。3.4手機應(yīng)用3.4.1手機應(yīng)用的開發(fā)本系統(tǒng)中的手機APP使用易安卓平臺進行開發(fā)，易安卓是一款功能強大的安卓app編程工具，可以幫助擁有易語言基礎(chǔ)的用戶輕松編寫安卓應(yīng)用。該軟件基于谷歌Simple語言開發(fā)，采用與易語言相同的可視化開發(fā)環(huán)境，擁有強大的智能語法提示功能，純中文編寫代碼。3.4.2手機應(yīng)用的功能手機應(yīng)用的功能是接收無線模塊傳來的數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)進行控制。主要功能為：在門鎖關(guān)閉時，可以鎖死門鎖或者將鎖死的門鎖打開；遠程接受門鎖是否被打開的信息；修改門鎖的密碼。4系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計，為了驗證是否系統(tǒng)設(shè)計成功，因此將對系統(tǒng)制作并進行調(diào)試。在系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中，調(diào)試工作將伴隨著整個系統(tǒng)。4.1系統(tǒng)完成情況在本系統(tǒng)設(shè)計中，前期通過仿真軟件對各單元電路進行布置連接，并驗證系統(tǒng)的可行性，前期驗證完成后進行實物硬件的整體焊接。各大模塊：主控單元、按鍵單元、顯示單元、無線單元、電源單元等相應(yīng)硬件均完成硬件搭建，軟件中的相應(yīng)程序完成編寫。4.2系統(tǒng)調(diào)試過程首先測試每個元件是否完好，再進行系統(tǒng)硬件焊接，焊接完成后檢查每個設(shè)備的焊接是否良好，線路焊接是否出錯，檢測電源電路和每個設(shè)備是否連接成功。在檢測到?jīng)]有錯誤后，啟動測試核心處理器系統(tǒng)，單獨測試各單元元件運行是否正常，不正常則要進行調(diào)整。在各個模塊檢測無誤后，開始通電整個系統(tǒng)，進行檢測系統(tǒng)是否運行正常，該系統(tǒng)能否準確完成門鎖的開關(guān)以及將數(shù)據(jù)傳送到手機上，并使用手機進行遠端控制，檢測系統(tǒng)是否有反應(yīng)。4.3系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果經(jīng)過系統(tǒng)整體測試之后，整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定，整體電路運行正常顯示模塊能正常打開門鎖，正常發(fā)送數(shù)據(jù)，并且能夠遠段將門鎖上。檢查完成后，將進行系統(tǒng)性能評估，性能評估是在實驗室條件下測定和分析系統(tǒng)的整體性能，主要包括門鎖開關(guān)是否正常，數(shù)據(jù)傳送時間，遠端控制反應(yīng)時間等。5總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計，極大的提高了我的動手實踐能力，在各方面的能力，都有了很大的提高，還學(xué)到了很多的東西。在最初的階段，整個系統(tǒng)項目沒有結(jié)構(gòu)概念，系統(tǒng)設(shè)計一團亂麻，后來通過查閱了眾多資料，并咨詢導(dǎo)師，總算理清了設(shè)計的脈絡(luò)，但實際操作過程問題任然層出不窮，通過不斷進行實驗，并基于實驗結(jié)果進行不斷完善，才逐步解決問題，最終把設(shè)計付諸實踐，使之落實成實際的設(shè)計。參考文獻劉志強.基于單片機的宿舍門禁系統(tǒng)設(shè)計研究[J].中國高新區(qū),2017(24):185.沈炎松.基于STC12單片機的智能門禁安防系統(tǒng)設(shè)計[J].漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2017,19(