基于AT89C51單片機(jī)的智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

李瑞松

摘? 要：AT89C51單片機(jī)在設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)有著重要作用，故而需予以重視。在此之上，文章簡(jiǎn)要分析了AT89C51單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，并通過(guò)明確智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、科學(xué)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟硬程序、合理布置單片機(jī)電路端口、引入熱釋電紅外傳感裝置等策略，以此為智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī);智能門(mén)鎖;控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）27-0091-02

Abstract： AT89C51 single chip microcomputer plays an important role in the design of intelligent door lock control system， so it needs to be paid attention to. On this basis， this paper briefly analyzes the advantages and characteristics of AT89C51 single-chip microcomputer， and provides a guarantee for the stable operation of the intelligent door lock control system by defining the structure of the intelligent door lock control system， scientifically designing the software and hardware programs of the control system， reasonably arranging the circuit ports of the single-chip microcomputer， introducing the pyroelectric infrared sensor and so on.

Keywords： AT89C51 single chip microcomputer; intelligent door lock; control system

前言

AT89C51單片機(jī)作為微型控制器，若能在智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)中合理應(yīng)用，可優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行性能，以此達(dá)到最佳控制效果。智能門(mén)鎖相比傳統(tǒng)門(mén)鎖可自行記錄訪客信息，并借助門(mén)卡識(shí)別功能驗(yàn)證用戶(hù)身份，由此降低入侵風(fēng)險(xiǎn)。因此，基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)將成為門(mén)鎖發(fā)展的重要方向。

1 AT89C51單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

1.1 優(yōu)勢(shì)

AT89C51單片機(jī)屬于一種可擦除可編程帶有存儲(chǔ)功能的低壓微型處理器。通常情況下，AT89C51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)100次擦除次數(shù)。單片機(jī)不但具有較強(qiáng)的靈活性，而且投入成本相對(duì)較低，若能在智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)予以應(yīng)用將為其提供重要效用。另外，AT89C51單片機(jī)還具備振蕩器功能，可在放大器的輔助下強(qiáng)化振蕩器性能，之后在觸發(fā)器信號(hào)指示下實(shí)現(xiàn)振蕩器的有效輸出。同時(shí)，它并沒(méi)有明確的脈寬要求，故而應(yīng)用范圍更廣泛一些。

1.2 特點(diǎn)

在執(zhí)行芯片擦除任務(wù)時(shí)，可將代碼轉(zhuǎn)換為“1”，因其設(shè)有較為穩(wěn)定的邏輯程序，故而具備振蕩器凍結(jié)以及封鎖芯片等多元化功能，進(jìn)而保障操作安全。AT89C51單片機(jī)具體操控方法是利用鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)中的三角波、方波進(jìn)行有效控制，之后可利用“6位十進(jìn)制”呈現(xiàn)出具體控制信息，且反饋頻率在10Hz之間。

此外，AT89C51單片機(jī)還可結(jié)合數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換裝置對(duì)電路電壓進(jìn)行把控，以此達(dá)到準(zhǔn)確切斷或啟動(dòng)電路的效果。AT89C51單片機(jī)還能對(duì)程序進(jìn)行妥善存放，包括主程序與子程序。前者可用于掃描鍵盤(pán)狀態(tài)，后者可完成頻率、三角波等參數(shù)的科學(xué)輸出。所以，在AT89C51單片機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 基于AT89C51單片機(jī)的智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略

2.1 明確智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）執(zhí)行層

智能門(mén)鎖主要擺脫了常規(guī)門(mén)鎖“鑰匙開(kāi)鎖”的繁瑣性，利用智能技術(shù)對(duì)用戶(hù)各項(xiàng)信息進(jìn)行驗(yàn)證，待核實(shí)完畢后通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)門(mén)鎖進(jìn)行開(kāi)啟或閉合。另外，智能門(mén)鎖所提供的開(kāi)鎖方式也更加多樣，包括指紋、密碼輸入等，從生活角度上能夠?yàn)橛脩?hù)帶來(lái)便捷服務(wù)，且有利于增加門(mén)鎖安全防護(hù)性。要想保證智能門(mén)鎖擁有良好的性能，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。其中最為主要的是執(zhí)行層部分，它是依靠通信層傳遞的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)身份進(jìn)行核實(shí)，若符合控制要求，可執(zhí)行相關(guān)指令，從而快速完成門(mén)鎖控制任務(wù)。執(zhí)行層的功能具體包括信號(hào)增強(qiáng)、發(fā)出預(yù)警等，是整個(gè)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行步驟。

（2）收集層

基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)涵蓋收集層結(jié)構(gòu)。收集層是系統(tǒng)與用戶(hù)保持緊密聯(lián)系的重要依托。它能夠通過(guò)準(zhǔn)確收集用戶(hù)信息如門(mén)卡數(shù)據(jù)、密碼數(shù)據(jù)、指紋數(shù)據(jù)等，進(jìn)而為執(zhí)行層提供正確的操作指令。為了確保收集層能夠在智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)中發(fā)揮出真正作用，還應(yīng)保證所選擇的讀卡裝置、鍵盤(pán)設(shè)施、管理軟件等都符合系統(tǒng)實(shí)際需求，且與AT89C51單片機(jī)具有良好兼容性。這樣才能實(shí)現(xiàn)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并為用戶(hù)提供明確的管理渠道。

（3）處理層

處理層也是智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)中的重要結(jié)構(gòu)。在收集層獲取信息后需對(duì)信息內(nèi)容進(jìn)行核對(duì)與分析，并判斷是否符合用戶(hù)真實(shí)條件。同時(shí)，處理層還能用于操控智能門(mén)鎖的開(kāi)閉功能，并科學(xué)管理用戶(hù)在智能門(mén)鎖中所存儲(chǔ)的各種電子信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖系統(tǒng)的智能化控制，保證用戶(hù)能夠享受到智能服務(wù)。因此，在設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注重處理層的實(shí)用性。

（4）通信層

要想保證智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)準(zhǔn)確高效獲取有效信息，還需借助通信層增強(qiáng)信息的傳輸互動(dòng)性。通信層可促使分析后的信息及收集層采集的信息快速傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)元件中，這樣才能保證信息得到合理化利用。一般而言，通信層在實(shí)際設(shè)計(jì)期間應(yīng)選用RS-232串行通信接口，由此在單片機(jī)與控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟硬程序

（1）軟件無(wú)線傳輸

在設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)還可借助AT89C51單片機(jī)進(jìn)行無(wú)線傳輸。智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)要想獲得良好的運(yùn)行狀態(tài)，可依據(jù)無(wú)線傳輸功能設(shè)計(jì)軟件，由此通過(guò)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)接收、發(fā)送指令等流程，最終實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與單片機(jī)之間的有效通信。在實(shí)際操作中還可依靠以往電臺(tái)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定單片機(jī)支持格式，并將無(wú)線傳輸速率控制在1200b/s，進(jìn)而保證系統(tǒng)能夠始終保持穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，還可采用“11位”通信格式對(duì)傳遞于控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位處理，之后將其轉(zhuǎn)化為能夠被系統(tǒng)檢測(cè)的電子數(shù)據(jù)，防止信息傳遞階段出現(xiàn)泄漏或無(wú)效問(wèn)題。另外，還可在設(shè)計(jì)軟件程序時(shí)融入“容錯(cuò)技術(shù)”，對(duì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，應(yīng)保持三次驗(yàn)證錯(cuò)誤頻率，并在數(shù)據(jù)出錯(cuò)后按照操作步驟反復(fù)發(fā)送同步字節(jié)，若超出三次將終止系統(tǒng)運(yùn)行程序[2]。

（2）硬件信息讀取

在智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還需設(shè)置獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)，它主要是用于為收集層提供輔助作用的裝置，并且還具有通信功能。以AT89C51單片機(jī)為主，可獲得較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力。另外，還應(yīng)配備專(zhuān)用鍵盤(pán)與信息讀卡設(shè)備等，由此滿(mǎn)足智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的性能需求。設(shè)計(jì)期間可選用光敏元件，促使控制系統(tǒng)能夠在其協(xié)助下快速實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，避免長(zhǎng)時(shí)間延誤操作，造成智能門(mén)鎖無(wú)法及時(shí)為用戶(hù)提供解鎖服務(wù)。

至于智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)中所使用的鍵盤(pán)應(yīng)盡量選用薄板類(lèi)型，在保證美觀性的同時(shí)還應(yīng)具備良好的按鍵體驗(yàn)，除了設(shè)有數(shù)字鍵外，還應(yīng)加入“撤銷(xiāo)”“確定”等功能鍵，進(jìn)而保證用戶(hù)在使用時(shí)能夠準(zhǔn)確輸入門(mén)鎖信息。

2.3 合理布置單片機(jī)電路端口

現(xiàn)如今市場(chǎng)上所售賣(mài)的智能門(mén)鎖仍以電能為主要供能來(lái)源。而在AT89C51單片機(jī)基礎(chǔ)上所設(shè)計(jì)的智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)同樣需要電能為其提供運(yùn)行能源。所以，應(yīng)合理布置單片機(jī)電路端口，由此實(shí)現(xiàn)智能門(mén)鎖的正常開(kāi)啟與閉合。

通常情況下，單片機(jī)電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)包含以下兩個(gè)部分：

其一，主電源，作為系統(tǒng)的供應(yīng)源頭，為了避免出現(xiàn)突然斷電現(xiàn)象影響智能門(mén)鎖的使用效果，現(xiàn)今常在智能門(mén)鎖內(nèi)部設(shè)置專(zhuān)用電源模塊，以備不時(shí)之需。出于安全角度，可將電源模塊的電壓數(shù)值設(shè)置在5V左右，這樣既能實(shí)現(xiàn)智能門(mén)鎖的合理操控，又能保障用戶(hù)使用安全及單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)安裝前置電源，將其額定電流控制在1000mA，以便系統(tǒng)中各個(gè)裝置能夠獲得充足的電能供應(yīng)。

其二，單片機(jī)端口。為了保證智能門(mén)鎖及時(shí)獲得開(kāi)鎖電能，可在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)嵌入“信號(hào)放大器”，由此在電流通過(guò)智能門(mén)鎖時(shí)能夠更加精準(zhǔn)的給出電能信號(hào)，由此增加智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度[3]。

2.4 引入熱釋電紅外傳感裝置

智能門(mén)鎖的問(wèn)世確實(shí)為用戶(hù)帶來(lái)了極大的便捷。為了保證智能門(mén)鎖擁有良好的發(fā)展前景，在設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)考慮到其防盜報(bào)警性能。據(jù)調(diào)查：多半用戶(hù)選擇安裝智能門(mén)鎖一是為了安全性;二是為了簡(jiǎn)便性。所以，設(shè)計(jì)者還應(yīng)在實(shí)踐中引入熱釋電紅外傳感裝置，促使智能門(mén)鎖能夠自行根據(jù)獲取到的信息數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前是否處于安全解鎖狀態(tài)下，一旦出現(xiàn)生人誤入或強(qiáng)制開(kāi)鎖狀況，應(yīng)立即經(jīng)由智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，引起周邊人群或業(yè)主的注意，從而通過(guò)遠(yuǎn)程操控功能對(duì)入侵者進(jìn)行控制，例如收集入侵者面貌體征信息等。

在實(shí)現(xiàn)科學(xué)防盜、智能預(yù)警功能時(shí)需設(shè)置熱釋電紅外傳感器與蜂鳴器等設(shè)施。其中熱釋電紅外傳感器能夠不受溫度變化影響而發(fā)送紅外輻射，進(jìn)而感應(yīng)用戶(hù)體質(zhì)特征。同時(shí)，它還能及時(shí)監(jiān)測(cè)外人入侵的具體動(dòng)作，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，之后在監(jiān)控設(shè)施下可及時(shí)記錄生人信息，為業(yè)主提供可靠數(shù)據(jù)。在熱釋電紅外傳感器中設(shè)有電源正負(fù)與信號(hào)端等結(jié)構(gòu)，而在AT89C51單片機(jī)基礎(chǔ)上還可直接連接蜂鳴器，從而利用聲音給出預(yù)警信號(hào)。

由于單片機(jī)帶有振蕩器特性，故而可搭配蜂鳴器一同產(chǎn)生振蕩信號(hào)，便于智能門(mén)鎖在遭受他人入侵、強(qiáng)行破解時(shí)能夠自行給出提示，促使用戶(hù)可直接通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)掌控家中詳情。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)不但能夠增加門(mén)鎖防護(hù)效果，而且還有助于保障用戶(hù)家庭安全，從而為用戶(hù)帶來(lái)全新的門(mén)鎖控制體驗(yàn)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟硬程序、單片機(jī)電路端口、熱釋電紅外傳感裝置等方面著手，以此優(yōu)化智能門(mén)鎖控制系統(tǒng)性能。

參考文獻(xiàn)：

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