單片機(jī)下自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討范文

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《機(jī)電元件》2017年第3期

【摘要】自動(dòng)門禁欄桿系統(tǒng)主要由單片機(jī)、紅外傳感器和舵機(jī)組成。本文以單片機(jī)為核心，控制舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到感應(yīng)外界物體經(jīng)過而使欄桿抬、落的功能。系統(tǒng)功能操作方便、反應(yīng)靈敏，可以應(yīng)用于小區(qū)、車庫等地的出入口。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；紅外傳感器；自動(dòng)門禁

1前言

自動(dòng)門禁系統(tǒng)就是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過傳感器感知外接環(huán)境的變化，再由單片機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)門禁的自動(dòng)開合［1］。門禁系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，從圖書館到小區(qū)，從車庫到實(shí)驗(yàn)室都有使用［2-3］。使用的技術(shù)也是各式各樣，包括紅外傳感技術(shù)、無線射頻識(shí)別技術(shù)、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別技術(shù)［4］，因?yàn)檫@些技術(shù)的使用自動(dòng)門禁系統(tǒng)變得更加智能化、人性化。本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)，其基本功能是當(dāng)物體靠近時(shí)欄桿抬起，離開后欄桿落下，起到一個(gè)隔離限流的作用。

2自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)需求

自動(dòng)門禁系統(tǒng)正常使用時(shí)根據(jù)附近物體反射的信號(hào)自動(dòng)開關(guān)，有特殊情況時(shí)可用手動(dòng)按鈕來控制?？刂埔笕缦拢海?）當(dāng)有車輛（人）從一側(cè)靠近時(shí)，紅外傳感器檢測到信號(hào)，單片機(jī)控制舵機(jī)執(zhí)行抬起動(dòng)作，從另一側(cè)離開時(shí)關(guān)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(zhí)行抬起動(dòng)作。

3自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)構(gòu)成

自動(dòng)門禁系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)和它的外圍電路、紅外傳感器檢測電路、舵機(jī)、穩(wěn)壓電路、按鍵電路、電源等部分組成。系統(tǒng)工作時(shí)，紅外傳感器電路和按鍵電路的輸出信號(hào)傳輸給單片，由機(jī)單片機(jī)循環(huán)檢測，單片機(jī)根據(jù)得到的信號(hào)產(chǎn)生舵機(jī)的控制信號(hào)，舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)欄桿抬起、落下。紅外傳感器有發(fā)射端和接收端，發(fā)射端發(fā)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測的。因?yàn)榧t外傳感器在使用的時(shí)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(yīng)速度也很快，因此就根據(jù)它的工作原理研究出了很多科學(xué)探測的儀器，廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，起到了很大的作用。系統(tǒng)中采用了紅外避障模塊，是因?yàn)榧t外避障模塊使用起來簡單方便而且準(zhǔn)確度也比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)本次設(shè)計(jì)所需的檢測功能。這個(gè)傳感器的性能比較穩(wěn)定，周圍環(huán)境的光線對它的影響比較小。它和大多數(shù)紅外傳感器相似，有發(fā)射端和接收端，發(fā)射端可以發(fā)出紅外線，當(dāng)在傳感器前方有障礙物，這個(gè)時(shí)候接收端會(huì)檢測到被反射回來的紅外線，接收端的晶體管的狀態(tài)發(fā)生變化，電壓發(fā)生改變，經(jīng)過電路的處理，低電平信號(hào)（數(shù)字信號(hào)0）從輸出引腳輸出，并且信號(hào)指示燈亮起。傳感器上還有一個(gè)電位器，探測的靈敏度可通過調(diào)節(jié)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(gè)傳感器因?yàn)槭褂梅奖?、性能穩(wěn)定，從而被廣泛的應(yīng)用到電路設(shè)計(jì)之中，如機(jī)器人、小車等設(shè)計(jì)就有很多使用的案例。

4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件電路基礎(chǔ)上，需要編寫程序控制舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的兩個(gè)按鍵和一個(gè)紅外傳感器。按鍵按下，該單片機(jī)引腳接地，程序判斷為0，控制舵機(jī)抬起欄桿；當(dāng)傳感器前方有物體經(jīng)過，輸出電平為0，程序控制舵機(jī)抬起欄桿；當(dāng)傳感器前方物體離開，輸出電平為1，控制舵機(jī)放下欄桿。首先調(diào)整舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，通過按鍵電路通過讓欄桿抬起與落下，判斷舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，再修改程序中控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的參數(shù)k值，使舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整到九十度。然后測試紅外傳感器的性能，多次運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)外界的光線較強(qiáng)時(shí)傳感器信號(hào)接收指示燈常亮，較強(qiáng)的外接光線對傳感器有影響，這時(shí)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(yùn)行了。當(dāng)室內(nèi)光線不強(qiáng)的時(shí)候，不需要黑色背景傳感器也可正常運(yùn)行。此時(shí)傳感器前有障礙物經(jīng)過時(shí)，傳感器反應(yīng)也比較靈敏，可以控制舵機(jī)迅速的抬起欄桿。

5結(jié)語

本文提出的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要由紅外傳感器電路、按鍵電路、單片機(jī)控制電路和舵機(jī)組成，構(gòu)造簡單，可靠性高，響應(yīng)靈敏，使用起來也很簡單，而且成本比較低，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

［1］田雪玲，高云照，王怡斌.自動(dòng)門門禁系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］.電子計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備，2000（02）：35~49.

［2］王利生.網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)門禁系統(tǒng)在圖書館管理中的作用——兼談華銘AGM—9905M型門禁系統(tǒng)［J］.圖書館學(xué)研究，2007（11）：21~22，15.

［3］吳焱明，牛衛(wèi)東，朱家誠，吳天星，汪進(jìn).升降橫移式立體車庫的監(jiān)控管理系統(tǒng)［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2010（07）：22~25.

［4］李倩.人臉識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2011（01）：60.

作者：1,2劉曉萌單位：1.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道學(xué)院2.合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院