單片機下自動門禁控制系統設計研究范文

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【摘要】自動門禁欄桿系統主要由單片機、紅外傳感器和舵機組成。本文以單片機為核心，控制舵機運轉，達到感應外界物體經過而使欄桿抬、落的功能。系統功能操作方便、反應靈敏，可以應用于小區、車庫等地的出入口。

【關鍵詞】單片機　；紅外傳感器；　自動門禁

1前言

自動門禁系統就是一種自動控制系統，通過傳感器感知外接環境的變化，再由單片機的控制驅動機械實現門禁的自動開合［1］。門禁系統應用廣泛，從圖書館到小區，從車庫到實驗室都有使用［2-3］。使用的技術也是各式各樣，包括紅外傳感技術、無線射頻識別技術、指紋識別、人臉識別技術［4］，因為這些技術的使用自動門禁系統變得更加智能化、人性化。本文基于單片機設計了自動門禁控制系統，其基本功能是當物體靠近時欄桿抬起，離開后欄桿落下，起到一個隔離限流的作用。

2自動門禁控制系統需求

自動門禁系統正常使用時根據附近物體反射的信號自動開關，有特殊情況時可用手動按鈕來控制。控制要求如下：（1）當有車輛（人）從一側靠近時，紅外傳感器檢測到信號，單片機控制舵機執行抬起動作，從另一側離開時關閉；（2）桿抬起后為確保安全，在車輛（人）離開2秒后落下；（3）在落桿過程中有車倆（人）靠近，再執行抬起動作。

3自動門禁控制系統構成

自動門禁系統由STC89C52單片機和它的外圍電路、紅外傳感器檢測電路、舵機、穩壓電路、按鍵電路、電源等部分組成。系統工作時，紅外傳感器電路和按鍵電路的輸出信號傳輸給單片，由機單片機循環檢測，單片機根據得到的信號產生舵機的控制信號，舵機運轉帶動欄桿抬起、落下。紅外傳感器有發射端和接收端，發射端發出紅外線，接收端就通過檢測接收來自物體表面反射的紅外線，來實現自動檢測的。因為紅外傳感器在使用的時候和被測物體之間不需要接觸，所以沒有摩擦、損耗的問題，而且它的靈敏度很高，響應速度也很快，因此就根據它的工作原理研究出了很多科學探測的儀器，廣泛的應用到了各個領域，起到了很大的作用。系統中采用了紅外避障模塊，是因為紅外避障模塊使用起來簡單方便而且準確度也比較高，能夠實現本次設計所需的檢測功能。這個傳感器的性能比較穩定，周圍環境的光線對它的影響比較小。它和大多數紅外傳感器相似，有發射端和接收端，發射端可以發出紅外線，當在傳感器前方有障礙物，這個時候接收端會檢測到被反射回來的紅外線，接收端的晶體管的狀態發生變化，電壓發生改變，經過電路的處理，低電平信號（數字信號0）從輸出引腳輸出，并且信號指示燈亮起。傳感器上還有一個電位器，探測的靈敏度可通過調節它來改變，最小檢測距離為2厘米，最大為30厘米，工作電壓可以從3.3伏到5伏。這個傳感器因為使用方便、性能穩定，從而被廣泛的應用到電路設計之中，如機器人、小車等設計就有很多使用的案例。

4控制系統軟件設計

在硬件電路基礎上，需要編寫程序控制舵機運轉的兩個按鍵和一個紅外傳感器。按鍵按下，該單片機引腳接地，程序判斷為0，控制舵機抬起欄桿；當傳感器前方有物體經過，輸出電平為0，程序控制舵機抬起欄桿；當傳感器前方物體離開，輸出電平為1，控制舵機放下欄桿。首先調整舵機的旋轉角度，通過按鍵電路通過讓欄桿抬起與落下，判斷舵機轉動角度，再修改程序中控制舵機旋轉角度的參數k值，使舵機的旋轉角度調整到九十度。然后測試紅外傳感器的性能，多次運行后發現外界的光線較強時傳感器信號接收指示燈常亮，較強的外接光線對傳感器有影響，這時需要在傳感器對面放置黑色吸光背景，這樣傳感器就可以正常運行了。當室內光線不強的時候，不需要黑色背景傳感器也可正常運行。此時傳感器前有障礙物經過時，傳感器反應也比較靈敏，可以控制舵機迅速的抬起欄桿。

5結語

本文提出的自動門禁控制系統設計，主要由紅外傳感器電路、按鍵電路、單片機控制電路和舵機組成，構造簡單，可靠性高，響應靈敏，使用起來也很簡單，而且成本比較低，具有良好的應用前景。

參考文獻：

［1］田雪玲，高云照，王怡斌.自動門門禁系統的實現［J］.電子計算機與外部設備，2000（02）：35~49.

［2］王利生.網絡自動門禁系統在圖書館管理中的作用——兼談華銘AGM—9905M型門禁系統［J］.圖書館學研究，2007（11）：21~22，15.

［3］吳焱明，牛衛東，朱家誠，吳天星，汪進.升降橫移式立體車庫的監控管理系統［J］.起重運輸機械，2010（07）：22~25.

［4］李倩.人臉識別技術及應用［J］.黑龍江科技信息，2011（01）：60.

作者：劉曉萌1，2 單位：1.安徽職業技術學院鐵道學院/合肥鐵路工程學校，2.合肥工業大學計算機與信息學院