基于单片机的智能门禁系统（有完整资料）-平芜编程栈

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编号：

CJ-32-2022-053

设计简介：

本设计是基于单片机的智能门禁系统，主要实现以下功能：

1)红外传感器检测是否有人，有人靠近显示:“welcome to home", 同时进行语言播报;
2)夜间检测到有人自动打开LED照明灯，无人停留则关闭LED照明灯;
3)可通过IC卡和矩阵按键输入开门密码，可使用管理者模式修改密码，密码错误超过三次，蜂鸣器报警，并发送异常短信;
4)当系统检测到门口有人停留超过一分钟，触发报警，并发送异常短信；

标签：STM32、语音播报、RFID、GSM

题目扩展：智能门禁系统，智能保险箱，智能行李箱

基于单片机的智能门禁系统：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

一、中控部分

概述：中控部分是智能门禁系统的核心，负责接收来自输入部分的数据，进行内部处理，并根据处理结果控制输出部分执行相应的操作。

简要描述：

核心控制器：采用STM32单片机，作为整个系统的数据处理和控制中心。
数据处理：接收光敏电阻、人体红外、RFID卡片检测模块等传感器数据，以及4*4矩阵键盘的输入，进行滤波、校验等处理。
控制逻辑：根据处理后的数据，判断门前是否有人、是否持有有效门禁卡、密码是否正确等，并控制输出部分进行相应的显示、报警或开关门操作。

二、输入部分

概述：输入部分负责采集门禁系统所需的各种信息，并将其传输给中控部分。

简要描述：

光敏电阻：检测门外的光照强度，为USB灯的控制提供依据。
人体红外：检测门前是否有人，为门禁系统的触发条件之一。
RFID卡片检测模块：检测门禁卡，验证门禁卡的合法性。
AT24C02存储模块：存储管理员密码、用户密码、门禁卡信息等，为门禁系统的验证提供依据。
4*4矩阵键盘：用于输入密码、修改密码、删除门禁卡、录入门禁卡等操作，提供人机交互界面。
供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源，确保各模块正常工作。

三、输出部分

概述：输出部分根据中控部分的指令，执行相应的动作，为用户提供门禁系统的显示、报警和开关门功能。

简要描述：

OLED显示模块：显示输入密码、密码错误、门开、门禁卡错误、门禁卡已满等提示信息，方便用户了解门禁系统的状态。
USB灯：根据光敏电阻检测到的光照条件，控制USB灯的开和关，提供照明功能。
语音输出模块：播报密码错误、开锁成功、刷卡开锁成功、此卡未授权等语音提示，增强用户体验。
步进电机：控制门禁系统的开关门操作，实现门禁功能。
GSM模块：向手机发送门禁卡、密码错误、门口有人等消息，提供远程监控和报警功能。
蜂鸣器：当门打开时发出响声，当密码错误时发出报警声，提供声音提示。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先将电路焊接在集成板上，共有以下部分，第一部分是电源模块，将电源插座、电源开关、10k电阻和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将OLED12864显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STM32F103C8T6单片机。第四部分是矩阵案件模块。第五部分为人体红外，第六部分为USB灯，第七部分是步进电机，第八部分为TTS语音播报，第九部分为GSM短信发送模块，第十部分是RFID模块。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 智能门禁系统实物测试

如图5-2所示，下图为上电后，此时显示屏显示智能门禁系统的基本情况。

图5-2智能门禁系统实物图

5.3 开锁测试

如图5-3所示，密码输入正确，门锁打开。

图5-3开锁实物图

5.4 短信测试

如图5-4所示，门前有陌生人长时间停留以及卡片异常都会发送异常短信。

图5-4 短信测试实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

如图5-5所示，仿真部分包含STM32F103C8T6最小系统板、OLED12864显示屏、光敏电阻、矩阵按键、LED灯、步进电机、语音串口、短信串口以及人体红外。

图5-5 智能门禁系统仿真图

6.2开锁测试

如图5-6所示，此设计中输入密码门锁打开。

图5-7 开锁阈值仿真图

6.3短信与语音串口测试

如图5-8所示，短信与语音串口的输出都会在虚拟终端打印出来。

图5-8短信、语音串口检测仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本论文设计了一种基于单片机的智能门禁系统，旨在提高门禁系统的智能化程度和安全性。该系统具备显示功能与语音功能，能够通过红外传感器检测是否有人靠近，并在有人靠近时进行液晶显示和语音播报。此外，系统还具备照明功能，可以在夜间检测到有人靠近时自动打开LED照明灯，并在无人停留一段时间后关闭。系统支持IC卡和矩阵按键输入开门密码，同时提供管理者模式用于修改密码。当密码错误超过三次时，系统会触发蜂鸣器报警并发送异常短信。另外，当系统检测到门口有人停留超过一分钟时，也会触发报警并发送异常短信。

通过实验验证，本论文设计的智能门禁系统能够准确地检测到有人靠近门口，并进行相应的显示和语音播报。在夜间，系统能够自动打开LED照明灯，提供良好的照明效果。系统的密码验证和修改功能也能够正常运行，并在密码错误超过三次时触发报警和发送异常短信。此外，系统还能够检测到门口有人停留超过一分钟并触发相应的报警和短信发送。

本论文设计的基于单片机的智能门禁系统能够有效地提高门禁系统的智能化程度和安全性。通过集成多种功能，实现了对门禁的智能化管理。该系统具备显示功能与语音功能、照明功能、密码验证与修改功能以及报警与短信发送功能。实验结果表明，系统能够稳定地运行，并能够准确地检测到门口的人员情况，并进行相应的处理。

通过本论文的研究，可以为门禁系统的智能化改造提供一种可行的解决方案。该系统不仅具备基本的门禁功能，还融入了显示、语音、照明等智能化功能，提升了用户体验和安全性。未来可以进一步优化系统的性能和功能，扩展其应用范围，为用户提供更加便捷和安全的门禁服务。

关键词：单片机、显示功能、语音功能、红外传感器、照明功能、IC卡