基于MCS-51单片机的新型门禁控制器设计

摘要：该新型门禁控制器，在单片机的控制下，可以实现防盗报警和多种开门方式。以51单片机作为主控元件，通过扩展RC522射频识别模块、 LD3320语音识别模块、“一键开门”模块、可实现刷卡开门、语音开门、”一键开门”、”远程开门”;使用门磁传感器作为防盗报警模块的主要元件，配合 GSM模块实现短信报警。

关键词：信息处理技术;门禁控制器;RC522射频识别模块;LD3320语音识别模块;GSM模块

随着我国现代化、城市化步伐加快，以及新技术新材料的不断出现，防盗门作为一种新型建筑材料和结构形式，走进了千家万户。然而现有的防盗门仍就依靠 传统钥匙打开门锁来实现开门这一动作，不仅开门繁琐，无报警功能，而且门锁最核心也最脆弱的位置是锁芯，利用机械钥匙的门锁，锁芯的位置就会一目了然，这 将会给不法分子带来可乘之机。

本项目实施的目的在于，在单片机的控制下，通过RF卡或语音识别或向GSM模块发送短信，来实现非陌生人开门这一动作，通过对讲机模块来实现门内主 人与门外到访人员的交流，并可一键开门，从而打破了只依靠钥匙开门这一固定模式，在安全方面，由于本门禁系统的“钥匙”与门锁之间是通过电信号进行通信 的，因此可将其隔离开，在外面无法确知锁的位置，减小了门锁被外界暴力破坏的可能性，加之我们有门磁传感器来监控门的开合，在非法开门和忘记关门时，通过 手机短信的方式通知房主并启动报警装置，门锁的安全系数显著提升，随着生活水平的提高，人们越来越注重生活质量，与财产安全，本课题实施的意义在于，通过 多种自动开门方式，在一定程度上解放了人的双手;通过摆脱“钥匙”和“锁”之间机械的通讯方式和增加报警系统提高了门锁的安全性能。

1 系统总体介绍

文中设计的新型防盗门，根据各部分所实现的功能可以划分为单片机模块，射频识别模块，语音识别模块，“一键开门”模块，防盗报警模块，GSM模块，继电器控制模块等7大模块，可以实现以下几种开门方式：

1)刷卡开门。RF卡模块通过RF卡将信息传递给单片机，经单片机判定、识别后，发送指令给继电器控制模块，命令继电器模块驱动与门锁实现开门这一动作。

2)语音识别开门。首先需记录下一些人员的声音特点，并进行数字化处理后保存成库，当有人来访时，语音识别模块来访人员的声音进行数字化处理后与语 音数据库中的信息相比对，并将比对结果传送给单片机，单片机通过比对结果来判断是否下达开门指令给继电器控制模块，从而实现开门这一动作。

3)一键开门。当来访人员没有不能通过RF卡开门或语音识别开门时，还可以通过对讲机模块与主人交流，主人通过按键方式将信息传送给单片机，控制单片机发送开门指令给继电器控制模块，从而实现“一键开门”。

4)远程开门。当由于特殊原因，以上开门方式的条件无法满足时，例如房主人出差外地，而有人通过了主人的许可需要进入房内时，房主人可以将开门命令以手机短信的方式发送给GSM模块实现“远程开门”。

当来访客人使用非以上方式开门时，防盗报警模块被触发，蜂鸣器响，GSM模块发送报警短信给主人。系统总体设计框图如图1所示。

2 硬件设计

2.1 单片机最小系统设计

该模块做为整个系统的主控单元，控制协调各模块的工作，采用89C51作为单片机模块的核心芯片，该芯片为8位的CPU，以12M晶振做时钟，具有32根 I/O线，两个外部中断，两个16位的定时器/计数器，全双工串行口。该芯片体积小，运行速度高，可靠性好，功耗低，性价比高，开发工具简单，功能实现容易。

最小系统包括电源电路、晶振电路、复位电路能部分.其硬件设计如图2所示。

2.2 射频识别模块

该模块的主要功能为识别RF卡，并将卡片相关信息发送给单片机模块，由单片机判别该卡是否合法以及是否发出开门指令。

该模块采用MF RC522作为RF卡模块的核心芯片。RC522是应用于13.56 MHz非接触式通信中高集成度读写卡芯片，其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收 器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号，三次互相认证安全可靠。其硬件设计图如图3所示。

2.3 语音识别模块

该模块的主要功能为识别、解析来访者的声音信息，并将该信息发送给单片机模块，由单片机根据该声音信息判别是否发出开门指令。

该模块采用LD3320作为语音识别模块的核心芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括AD、DA转换器