智能门禁系统设计

华凯楠 刘 伟

（桂林理工大学信息科学与工程学院，广西 桂林541006）

当今社会科学技术发展迅速，已经发展成一套功能齐全，能够提供安全的保障，现代化的智能管理系统。现在社会中大部分使用的门禁系统已经和传统的钥匙锁有很大的区别，它们除了都有个锁之外，其余可以说是截然不同[1]。它不仅仅作为一个简单的限制进出的锁，它还可以储存内部信息，使得管理变得有条不紊。本文设计的智能门禁系统可以通过多个模块来实现对用户身份的识别，射频模块、指纹模块、密码键盘接受用户信息，传入单片机进行处理识别，在液晶显示上显示处理信息，来实现对电磁锁的控制，达到智能目的[2]。门禁系统可以几乎应用在任何需要安全保障的地方，很好的提升用户安全感。

1 系统总体设计

基于STC89C52 单片机系统设计，该装置主要包含了射频刷卡模块、指纹识别模块、液晶显示模块、矩阵键盘模块、控制电磁锁的继电器模块[3]。其中，射频刷卡模块将实现IC 卡的注册注销，可以再非接触的情况下识别卡片信息；指纹模块实现将用户指纹录入识别，根据正确的指纹来打开门禁；液晶显示模块将显示用户操作信息和设计反馈给用户处理结果信息；用户在矩阵键盘模块选择输入密码或功能[4]。其原理框图如图1 所示。

图1 智能门禁系统整体设计框图

2 硬件设计

2.1 单片机及最小系统电路

智能门禁系统采用STC89C52 单片机作为主控芯片。该单片机出自宏晶科技的一款8 位微型处理器，具有成本低、性能好、体积小等特点，拥有可编程的Flash 程序存储器[5]。该单片机可以满足大部分功能的实现。设计中加入了复位电路和振荡电路，复位电路中上电复位，电容连接在RST 引脚和VCC 引脚之间，上电瞬间两端电位是相同的，电容充电之后电流逐渐变少，RST 引脚处的电平就开始逐渐下降；按键复位在复位电容上并联上一个矩阵按键，按键按下之后电容开始放电，RST 引脚处产生高电平使得复位电路复位[6]。振荡电路可以有效提高电路稳定性。

2.2 射频读卡器模块

RC522 是射频读卡模块的核心芯片，作为IC 卡和单片机数据交互的桥梁，通过RC522 的控制实现了对射频卡的读取识别操作。RC522 原理图如图2 所示。

图2 RC522 原理图

2.3 矩阵按键电路

本系统的矩阵按键电路采用4×4 排列，总共16 个按键，按键在没有按下的情况下在电压上呈现出高电平状态，如果有按键按下在电压上就会呈现出低电平，因此将四根行线作为电流的输出口，四根列线作为电流输入口，在没有按键按下时行线和列线都是高电平，单片机开始逐根读取列线的电平高低，若其中一列为低电平，就可以判断这一列有按键按下，电平为低的列线和四根行线交叉的那四个按键中有一个就是按下的按键，电平如果都是高电平，就没有按下按键。

确定有按键被按下后来判断按下按键的准确位置。执行上一步操作之后可以判断出大致按下按键的位置，现在将每根行线按照顺序设置为输出口，输出低电平，其他三个的输出为高，则检查各列线的电平状态下，如果一个低电平，则这条列线与设定为低电平输出的行线的交叉点排线键被按下。按键确认以后，采用计算法编码方法给每一个矩阵按键设置编码顺序。

2.4 指纹模块

本系统采用的指纹识别模块型号是AS608，它由SP 芯片、稳压芯片、传感器、闪存芯片、光头等原件和通信电缆组成。AS608 模块使用8pin 的控制接口，供电3.3V，有两种通信总线，串口通讯（TX、RX），USB 通讯（D+、D-），建在DSP 模块AS608指纹识别的算术单元，指纹识别算法具有图像和指纹识别的有效和快速采集特性[7]。指纹模块原理图如图3 所示。

图3 AS608 原理图

2.5 液晶显示模块

本系统采用的LCD12864 是一种背光LED 显示的低成本显示屏，12864 液晶显示屏具有许多指令，如清楚显示、地址归位、游标控制、功能设定等，它还可以进去待命模式、睡眠模式等，它可以显示四行八列共32 个汉字字符也可显示128 个ASCII 码，显示字符是通过显示编码写入模块实现，因为写入的内容有不同，它显示不同的字库[8]。本模块利用单片机的P0 口与LCD12864 连接，实现信息传送和显示。

2.6 继电器驱动模块

通过各种模块采集信号输入时，门禁系统会根据识别判断的结果来验证用户操作是否正确，如果正确，继电器会控制电磁锁吸和打开，如果错误，电磁锁不打开[9]。

图4 系统总流程图

3 软件设计

总系统由单片机最小系统、指纹识别模块、矩阵按键模块、继电器、射频刷卡模块、电磁锁等多个小系统组成。本装置的系统软件以Keil 作为编辑软件，C 语言作为编程语言[10]。电源接通之后，会检测各个模块初始化情况，能否接受信号，根据接受的信号进行识别，根据识别结果进行后续解锁操作。系统流程图如图4 所示。

4 结论

该智能门系统是采用STC89C52 单片机作为核心芯片，加上其他各种模块，实现对用户的信息采集识别，最终实现对门禁系统的管理，该设计成本低、安全性高、能耗低等特点。在传统机械锁等基础上加上了新型的指纹识别技术，射频读卡技术后，才有这款更加优秀的门禁系统。如今社会发展快速，更多新型技术及高端技术融合的新型智能门禁系统有着无限的发展前景，拥有超强的市场竞争力。