项目三 入侵监控系统设计

1、 项目三 入侵监控系统设计任务1、认识入侵监控系统随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感

2、器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。1.闭路监控电视子系统闭路监控电视子系统在住宅小区安防系统建设中占有重要的位置，属于小区安全防范的第一道防线。一般来说闭路监控系统是由发展商为整个小区建设的，很少针对业主的住宅建设监控系统，这就需要业主自行建设该系统。摄像机按照主流的技术可分为模拟摄像机和网络摄像机，采用模拟摄型机只能在住宅内联网监视、录像和回防，如果需要远程监控则需要采用网络摄像机（最少需要采用视频服务器）。那么采用网络摄像机而住宅没有固定的真实IP地址，怎么办呢？如果业主要通过远程（一般是指互联网）监控自己的住宅，则首先需要申请一个ADSL宽带上网服务，然后购

3、买一台支持动态域名解析（比如内置花生壳软件）的路由器，再申请一个动态解析的域名（网上有很多免费的域名提供，比如花生壳）就可以了，业主可以通过标准浏览器访问预先申请的域名就可以访问家中的摄像机了。2.门禁子系统门禁系统一般在大型的住宅小区中都有建设，尤其是全封闭管理的小区。但是很少为每户住宅建设门禁系统的，主要原因是成本高，而且一旦门禁不能开门则比较麻烦，还需要使用钥匙开门就失去门禁本身的意义了。不过大家还是可以根据实际需要建设该系统。读卡器选用卡片式的读卡器也可以选用指纹读卡器，如果家中有老人或者是小孩则建议不要选用指纹读卡器。3.报警子系统入侵报警子系统由报警探测器、报警主机和接警中心构成。

4、报警探测器可以是红外微波双鉴探测器、窗磁、门磁、玻璃破碎探测器、烟雾探测器、紧急按钮和燃气泄漏探测器等，而系统的关键是接警中心，关于接警中心的设计后文有详述。关于入侵报警子系统除了上文所述的报警门锁之外，还有两个功能比较实用，分别是防挟持和紧急报警按钮。建设这两个功能的好处在于，一旦发生抢劫或者非法事件，业主可以通过紧急报警按钮进行报警，为了排除误报的可能性，接警中心会通过对讲系统和业主联系以确认报警，如果被挟持则业主输入防挟持密码进行系统撤防，接警中心可以判断业主受到了挟持，而对于罪犯来讲会一位系统已经撤防。建议业主建设该系统时考虑该功能。4.警情处理控制系统当家中出现非法入侵或煤气泄漏等警

5、情信息后，本地会发出声光报警信息，同时系统主机会拨打电话、发送短信、彩信、抓拍现场图片给多个指定的用户手机；用户收到警情信息可第一时间拿起手机或电脑查看家中监控任意的画面，并可以通过手机或电脑对家中摄像机、报警器、智能家电进行控制！该系统无需电脑即可独立完成监控录像、防盗报警、智能家居等功能！任务2 主动式入侵探测器设计入侵探测器是安防报警系统的关键部分。文中讨论了入侵探测器的组成、分类、主要性能要求以及其弊端与对策。入侵探测器的组成入侵探测器（Intrusion detector）是安防报警系统的输入部分，是用来探测入侵者入侵时所发生的移动或其它动作的装置。入侵探测器通常由传感器(

6、Sensor)、信号处理器和输出接口组成，简单的入侵探测器可以没有信号处理器和输出接口。传感器是一种物理量的探测、转换装置。它就像入侵探测器的眼睛、鼻子、耳朵一样，入侵者在实施入侵时总是要发出声响、振动、阻断光路，对地面或某些物体产生压力，破坏原有温度场发出红外光等物理现象，传感器则是利用某些材料对这些物理现象的敏感性而将其感知并转换为相应的电信号和电参量（电压、电流、电阻、电容等）。处理器则对电信号放大、滤波、整形后成为有效的报警信号。输出接口使入侵探测器的输出呈现两种输出状态，即警戒监控状态为无电位的常闭触点或导通电阻不大于100。报警状态和未加电时为常闭触点开路或开路电阻不小于1M。2.

7、1入侵探测器的分类入侵探测器有多种多样，进行分类将有助于从总体上对入侵探测器的认识和掌握入侵探测器通常可按传感器的种类、工作方式、警戒范围、传输方式、应用场合来区分。1. 按传感器种类分类按传感器的种类，即按传感器探测的物理量来区分，通常有：磁控开关探测器、振动探测器、超声入侵探测器、次声入侵探测器、红外入侵探测器、微波入侵探测器和视频移动探测器等等探测器的名称大多是按传感器的种类来称呼的。2. 按入侵探测器工作方式来分类按入侵探测器工作方式分类，有：主动式入侵探测器和被动式入侵探测器两种。被动入侵探测器在工作时不需向探测现场发出信号，而依靠对被测物体自身存在的能量进行检测。平时，在传感器上输

8、出一个稳定的信号，当出现入侵情况时，稳定信号被破坏，输出带有报警信息，经处理发出报警信号。例如，被动红外入侵探测器利用了热电传感器能检测被测物体发射的红外线能量的原理。当被测物体移动时，把周围环境温度与移动被测物体表面温度差的变化检测出来，从而触发探测器的报警输出。所以，被动红外入侵探测器是被动式入侵探测器.主动式探测器是在工作时，探测器要向探测现场发出某种形式的能量，经反射或直射在接收传感器上形成一个稳定信号，当出现入侵情况时，稳定信号被破坏，输出带有报警信息，经处理发出报警信号。例如，微波入侵探测器，由微波发射器发射微波能量，在探测现场形成稳定的微波场，一旦移动的被测物体入侵时，稳定的微波

9、场便遭到破坏，微波接收机接收这一变化后，即输出报警信号。所以，微波入侵探测器是主动式探测器。主动式探测器其发射装置和接收传感器可以在同一位置，如，微波入侵探测器。也可以在不同位置，如，对射式主动红外入侵探测器2.2主动红外入侵探测器（Active Infrared Intrsion Detector）：是由发射机与接收机配对组成，发射机发出红外光束，同时接收机接收发射机发出的红外光束。当发射机发出的红外光束被完全遮断或按给定的百分比部分被遮断时，则接收机因接收不到红外光束即会产生报警信号。 主动红外入侵探测器分类 按光束数分类：单光束、双光束、四光束、光束反射型栅式、多光束栅式；按安装环境分类

10、：室内型、室外型；按工作方式分类：调制型、非调制型。 主动红外入侵探测器的探测距离各个品牌都有不同型号，一般会有10米、20米、30米、40米、60米、80米、100米、150米、200米、300米等。探测距离要求 室外型主动红外探测器的最大探测距离按探测器技术要求规定一般应是其标称探测距离的6倍。室外型探测器需要考虑到室外环境及天气因素，也就是指在室外遇到风、雪、雨、风沙等情况也要能正常工作。所以在实际使用时，按照行规和公安技防规范要求还常常再增加余量，现在约定的共识是：“实际探测使用距离厂方标称值的70%”。例如：标称值300米的探测器，在理想环境条件下能探测的距离应是1800米（即标称值

11、的六倍），但在实际使用时只能用于保护240米的围墙（栏栅）。 光束选择要求 关于单光束、双光束、四光束探测器的选用，常规情况都选用双光束主动红外入侵探测器。因为一般来说，正常人体截面积大致在为500mm（身宽）x200mm（身厚）左右，如选用四光束主动红外入侵探测器可能会发生不能遮挡上部某条红外射线，而漏报警，当然选用四光束主动红外入侵探测器则误报较少。但一般仍建议在周界围墙上选用双光束主动入侵探测器为宜。（从经济角度考虑也选用双光束主动红外探测器为好），不过某些特殊应用场合还会选用四光束主动红外入侵探测器。 任务3 被动式入侵探测器近几年来，随着社会经济发展，人们对安防产品性能要求也越来越高

12、，常规通用单一被动红外检测的报警器或单一微波检测的报警器，应用性能、可靠性、灵敏度等方面已不能满足于社会安防需要的发展了，于是近年来又研发了被动红外与微波复合型探测器。这种被动红外与微波复合型探测器，结合被动红外与微波的优点，在性能方面互相补偿，大大减低了误报率，从而提高了安防应用的可靠性。 被动红外探测技术是一种应用比较广泛的探测系统，这种系统是专门用来检测物体辐射红外线的方式进行工作的。在自然界中，任何高于绝对零度(-273.15º)的物体都可以辐射出红外线,而且辐射能量的大小与物体表面温度有关.被动红外探测器采用热释电人体红外传感器(PIR)作为信号捡取装置，热释电人体红外传感

13、器(PIR)单元对红外线感受表现在敏感单元的温度,而温度变化导致电信号的变化,因热释电人体红外传感器(PIR)的特定结构(PIR由敏感单元、阻抗变换管、滤光窗、等组成，详细介绍见另一篇文章)决定了它具有二维识别的特性，也就是说满足于这种探测器的条件有两个：第一、必须是生物体，第二、物体必须要运动。又用热释电人体红外传感器(PIR)加装了滤光窗，能有效地让人体辐射的红外光（波长为7-14m）通过。所以对人体有较高的灵敏度，而对于小动物则灵敏度大大下降。可以有效地防止小动物入侵防区而引起误报警，热释电人体红外传感器(PIR)配合菲涅尔透镜可以将作用发挥到最大，菲涅尔透镜根据菲涅尔原理制成，把红外光

14、线分成可见区跟盲区，同时又具有聚焦的作用，使热释电人体红外传感器(PIR)的灵敏度大大增加。加装菲涅尔透镜后，探测器可以达到20*20M，如我司DT-73××系列的被动红外与微波复合智能型探测器，探测距离均可以达到18*18M。被动红外探测器的主要检测的运动方向为横向运动方向，对径向方向运动的物体检测能力比较差。被动红外探测器的缺点是环境温度影响比较大。它在相对温度（即环境温度与人体温度的差值）小的夏季，环境温度高，差值很小，灵敏度有所下降；在冬季，环境温度低，而人体的温度基本保持不变，固其差值大，从而灵敏度高，应用效果好。 微波探测器是以多普勒效应为基础。（多普勒效应内容

15、为：由于波源和接收者之间有存在相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。高频多普勒效应原理公式为：F收=(C±V)=F发±V/=F发±F移）。由发射机发出高频电磁波，在监视空间范围建立起三维的交变电磁场。接收机与发射机安装在同一机壳内，用于接收从监视区内反射回来的反射波，并将反射波的频率与发射波频率进比较作出判断。反应灵敏，对温度的变化，空气流的扰动和噪声等的干扰均不敏感，能穿透墙，玻璃等物体。微波探测器检测运动方向为径向运动方向，对横向方向运动的物体检测能力则比较差。缺点是必须安装在完全没振动的墙、柱上等，对金属表面或坚硬的混凝土时特别容易反

16、射。 综合上述分析被动红外的缺点刚好微波可以弥补，微波的缺点刚好红外可以弥补。被动红外检测方向为横向，而微波检测方向为径向，构成一个相当完善的三维空间，大大减少了监视死角。 美安公司生被动红外与微波复合探测器主要运用了上述的红外与微波作为探测手段，采用数字式自动脉冲处理，滤除非物体活动信号和RFI/EMI信号。在被动红外方面采用进口的热释电红外传感器单元，在性能方面远胜于国产管，光学通路采用了透光率极高的透光材料制作的精密的折射式菲涅尔透镜，探测范围广，同时又采用全范围的自动双路温度补偿电路。 微波方面采用最新先进的平面式天线，可以有效的抑制信号的高次谐波及其他的干扰噪波，在电路上运用了高阻抗

17、、低噪音的场效应管作振荡管，频率高达10.525G或10.587G，波长更短，解析力更强，分辨率更高，而且采用多级的巴特沃思有源滤波，信号通带有很理想的平坦度，同时又采用了双重屏蔽系统技术，几乎完全滤除了干扰信号噪声，使性能达到最佳状态，误报率极低。2.3.2热释电红外传感器的基本结构与类型热释电红外传感器由传感探测5元、干涉滤波片和场效应管匹配器三部分组成。按照探测元的数目来分，热释电红外传感器有单元、双元和四元等几种，用于人体探测的红外传感器采用双元或四元式结构。按照热释电红外传感器的用途分，有以下几种：用于测量温度的传感器，它的工作波长为120um；用于火焰的探测的传感器，它的工作波长为

18、4.35±0.15um；用于人体探测的传感器，它的工作波长为715um。将高热电材料制成一定厚度的薄片并在其两面镀上金属电极，然后加电进行极化，这样便制成了热释电探测元。2.3.3菲涅尔透镜菲涅尔透镜是人体热释电红外传感器不可缺少的6组成部分，其作用有二：一是将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外元上7；二是产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求不断变化的要求。菲涅尔透镜一般用塑料制造，先将塑料加工成薄镜片8，然后对镜片进行棱状或梳状处理，使镜片成为高灵敏区和盲区交替出现的透镜。在使用时，将热释电传感器安装于透镜的焦点区，这样当有人在镜前移动时，其辐射的红外线就会通

19、过透镜形成高灵敏区和盲区交替出现的红外辐射并传到传感器的探测元上，使探测元产生时弱时强的或时有时无的电脉冲信号9，并通过阻抗变换器的变换由输出端输出。图2菲涅尔透镜的外形和视场图菲涅尔透镜的主要技术指标有：外形尺寸，根据传感器和探测需要来设计和产生不同尺寸的透镜。水平视角和垂直视角，它表明透镜的可监视范围。焦距，它表明镜片与传感器的安装距离。2.3.4 红外传感器的应用热释电红外传感器可在入侵警报器、移动侦测器10、自动照明以及自动门控制等方面的设计电路中应用。任务4 控制主机电路设计4.1功能需求分析(1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、报警等模块。(2)本红外线防盗报

20、警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路及相关的控制管理软件组成。(3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。(4)红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重

21、要指标。至于报警可采用声光信号。2.安全防盗系统设计原理图1 AT89C51 单片机引脚图3.硬件系统设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复

22、位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图3总体设计框图所示。图3系统框图处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。3.1 时钟电路的设计时钟电

23、路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。MCS-51单片机允许的时钟频率是因型号而异的典型值为12MHZ。MCS-51内部都有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。AT89C51是属于CMOS8位微处理器，它的时钟电路在结构上有别于NMOS型的单片机。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12

24、个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。如图4所示为时钟电路。图4晶振电路3.2复位电路的设计计算机在启动运行时都需要复位11，使中央处理器CPU和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51单片机有一个复位引脚RST，它是史密特触发输入(对于CHMOS单片机，RST引脚的内部有一个拉低电阻)，当振荡器起振后该引脚上出现2个机器周期(即24个时钟周期)以上的高电平，使器件复位，只要RST保持高电平，MCS-51保持复位状态。此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都 输出高电平。RST

25、变为低电平后，退出复位，CPU从初始状态开始工作。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是自动复位电路。如图5示为复位电路。图5复位电路3.3 电源模块设计电源模块为系统板上其它模块提供5V电源以及±15V电源12。电源的设计有分立元件和集成稳压器几种方法，目前较常用的是用集成稳压器来设计稳压电源。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式集成稳压器有LM317系列，它们的输出电压从1.

26、25V37伏可调，负端则为LM337等。最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。系统需要设计两个电源，其中5V电源采用7805，电路原理图如图6所示。原理：9V的交流电压输入后经桥堆整流，通过1000F的电解电容进行滤波，再经过集成稳压器7805稳压，C17、C19等电容对其进行滤波后，最后输出+5V电压。供系统板上的其它模块使用。图6电源模块原理图3.4红外信号采集及其处理本设计所用的热释感器采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图7所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信

27、号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。红外传感器把低电平通过单片机的12引脚输入单片机，单片机通过红外传感器输入的低电平，控制发光二极管报警电路和声音报警电路的工作状态。从而可以起到防盗报警的目的。RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2NPNQ1FETVccVCC3v12vOUT图7 热释电红外传感器原理图3.5 发光二极管报警电路的设计本文设计的基于单片机的家庭防盗报警系统设计的发光二极管报警电路由1个发光二极管接上电阻后连上单片的P1.0的引脚13，外接VCC，当红外传感器检测到

28、有人进入后，它把检测的信号变成高低电平输入单片机。当单片机的P1.0引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用。图8所示为发光二极管报警电路。图8发光二极管报警电路3.6 声音报警电路的设计如下图所示，本文设计的系统的声音报警电路时用一个Sounder接到单片机的P1.0引脚上，构成声音报警电路，当红外传感器检测到有人进入后，它把检测的信号变成高低电平输入单片机。单片机用高低电平通过P1.3端口控制蜂鸣器的工作与否。如图9示为声音报警电路。图9声音报警电路4.7硬件电路的选择及说明从下图的硬件电路图，分析可知在本设计中要用到如下模块：51单片机 AT89C51、由热释电红外传感器组成的检

29、测模块、由LED组成的发光二极管报警模块、由蜂鸣器组成的声音报警模块等一些单片机外围应用模块，以及单片机的自动复位电路和晶振电路等。在Protues软件中没有红外传感器模块，所以本设计是用程序加以实现的。本设计中用的是被动型红外传感器。本文设计的题目是基于单片机的家庭防盗报警系统。本系统的工作原理是当有人进入红外传感器的检测范围，红外传感器把检测到的信号输入单片机。单片机通过红外传感器输入的高低电平去控制报警电路，以来通知主人有人进入，从而起到防盗的目的。在Protues软件中没有红外传感器模块，所以本设计是用程序加以实现的。本设计中用的是被动型红外传感器。图10系统硬件电路任务5 控制程序设

30、计5.1软件设计5.1.1·程序设计流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如图11所示。图11程序流程图5.2中断子程序设计（1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率）14，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。定时时间为1s 报警蜂鸣声音为1KHZ=(1/(500us*2)。所以中断为500us，中断一次21H加1，直到256*500us，22H加1，到22H.3为1，即256*500us*8=1.024s。约

31、1秒间隔会使LED反转一次，而蜂鸣则一秒鸣一次，得到“嘀.嘀.”的报警声，同时LED闪烁，声光报警。（2）利用89C51的内部定时器使其工作在计数模式MODE2下15。中断子程序流程图如图12所示。图12 中断程序流程图5.3系统仿真本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编译，所仿真原理图如下图所示。图13系统原理图本设计所要求达到的目标是在接收到红外传感器带来的低电平信号，可使图中的红灯由暗变亮，红灯产生报警，可观察到红灯一闪一闪的，同时蜂鸣器发出鸣叫声。项目四 楼宇对讲门禁系统任务1、认识楼宇对讲门禁系统1.1门禁管理系统概述   &#

32、160; 与传统钥匙门锁相比，门禁系统在携带，遗失等情况时的处理更加方便，无须更换大量门锁和钥匙，仅需要在软件中做出相应的操作即可。与监控、报警等安防方式相比，门禁系统化被动为主动，将安全隐患直接排除在管制通道之外。    1.2 门禁管理系统功能     灵活丰富的权限管制：通过时区、周计划、假期信息、管制群组的自由设置可以控制任何一个持卡人在任何一个房门的任意时刻的开门权限和开门方式。      通道管制、胁迫报警：系统允许对某些房门进行管制，实行手动或自动布防和撤防，布

33、防时间内仅系统卡和警卫卡才具有开门权限。胁迫报警是指发生不法分子挟持合法用户强迫开门事件时具备报警机制。     强大的报警设置功能：系统具有胁迫报警、防撬报警、强行进入报警、超时报警和反潜回功能。      电子公告功能：在具备液晶的读卡器上具有立方独特的电子公告功能，通过软件编辑后可向读卡机发布自定义的电子公告，用户刷卡后即可显示该短信息。      强大的系统联动：用户可以对系统的各个I/O口进行功能设置，实现与第三方系统或一卡通其他子系统进行联动。 

34、0;    多种开门方式：系统支持多种开门方式，如刷卡开门、密码开门、刷卡+密码开门、刷卡+密码+触发开门、刷多卡开门方式等，可根据不同的安全需求进行灵活的选择。       动态电子地图显示：系统具有电子地图，在电子地图上实时的以图形和文字的形式显示事件，如刷卡事件、进出房门、门状态变化、系统报警和各种紧急事件等。可以输入多幅地图，从不同角度监控现场出入情况。       具备多种发卡方式：系统可以用连接电脑的发卡器或连接控制器的读卡

35、器发卡、也可以先由控制器发卡后上传到数据库再指定用户。       互锁通道、反潜回：系统允许管理员对指定的通道或房门实行互锁，互锁组的房门在同一时间只能开启其中的一扇。反潜回指在合法卡刷卡进入后，必须再规定时间内外出。      自动与手动的布防/撤防：系统支持对指定房门的自动布防和撤防功能，可以在有权限的情况下指定某些房门在到达指定的时间段内处于布防状态，过了这段时间之后，系统会自动撤防；也允许在有限的条件下，随时对房门进行布防和撤防操作。    &#

36、160;   1.3门禁管理系统优势        安全：圣坤科技门禁系统本身具备了企业级的密钥认证体系、严格的通信协议加密体系、完善的数据库安全管理体系,具有极高的系统安全性能；产品外壳坚固耐用，具备防水、防撬设计；在业务上从专业的安防角度出发，设计了最完善全面的安全功能，包括多卡认证、自动布防/撤防、反胁迫、反潜回、通道互锁、强行进入、防撬报警等，可以实现客户对系统安全性最细微的需求。        美观：圣坤科技门禁系统的读卡器采

37、用全新的造型设计，时尚典雅、精致尊贵，具有多个不同风格的系列，可匹配各种装修环境。         柔性：系统家够丰富，支持TCP/IP与RS485的两种通讯方式，具有多种拓拔实现结构，可根据现场情况合理选择；同时读卡器和控制器上提供了大量可自定义的I/O功能口，可实现与第三方系统（如楼宇对讲、火警检测等）或一卡通其他子系统（如消费、巡更）等进行联动；读卡器提供多种通讯接口，包括W26/W34/RS232/RS48/USB传输。其中RS485的通讯距离可达1200米，质量稳定可靠。    

38、60;    便捷：读卡器尺寸符合美国/欧洲/亚洲等标准被盒设计，安装时无须额外开孔；设备排线部分采用接插件设计，极大的方便工程安装与维护排查；部分款式的读卡器具有液晶显示屏、生物触摸按键设计，具备人性化的门禁短信提示、密码开门等功能。1.4 门禁系统的分类随着科技的发展电子类的科技的更新日新月异，门控系统的应用已不局限在单一的出入口控制。它不仅可以应用于智能大厦或智能小区的门禁系统，还可以应用在远程控制、停车场控制、电梯控制、交通管理或与其他系统联动控制等多种控制场合。所以经过多年的发展，门禁系统发展很快。门禁系统可分为三类： （1）密码门禁系统电子密码锁是一种

39、通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。（2）刷卡门禁系统顾名思义此系统需要刷卡,通过刷入射频卡，对射频卡的辨别来实现开门和关门任务的功能，目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式IC卡，非接触式IC卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比较多，接触式IC卡，以前在公共电话中用的比较多，但接触式IC卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式IC卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、

40、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。（3）生物识别门禁系统采用生物识别技术的门禁系统在安防行业应用已经越来越多,包括银行、监狱、部队等单位已经采用生物识别的门禁系统来加强其管理的安全性和使用的方便性。生物识别系统按照识别对象来分主要有：   1. 指纹：是目前较成熟和适合于大规模应用的生物识别特征。  2. 掌形：技术和产品也比较成熟，但是由于其体积大和价格较贵，限制了应用。    3. 虹膜：是目前误识率最低的产品之一，可以达到百万分之一的精度，但是由于其使用的不

41、方便和价格昂贵及体积较大受到较多的使用限制。  4. 面相：由于其使用的方便性，这也是一种可以大规模推广应用的生物特征，但是由于目前的误识率比较高和受到周围环境的影响（如 灯光、气候等）任务2、门禁管理系统功能需求分析与方案设计门控电路的硬件部分主要由主要供电电源电路、备用电源电路、单片机外围电路、键盘电路、LED显示电路、报警电路、通话电路等电路模块组成。分为三块电路设计，一块电路实现电源电路，第二块电路是与单片机直接控制相关的电路，第三块是对讲电路，采用这种设计是根据各个电路模块之间的距离和功能来划分的，说明起来也更加合理。2.1 基于单片机的单元门

42、禁系统的系统框图和基本工作原理智能控制器由主要供电充电锂电池电路、蜂鸣报警电路、单片机及其外围电路、（键盘电路、 LED显示电路）通话门铃电路的等电路模块组成。主框图如图2.1 所示。通话电路键盘矩阵4*4AT89C52单片机LED显示供电充电锂电池电路错误报警电路单片机开锁电路AT24C02开锁密码存储密码门禁系统PAS5001-N如上图所表示，电源由主要供电充电锂电池电路和变压电路组成，主要供电电路是由市电通过变压滤波整流稳压后直接向各部分电路供12V和5V电压。当断电时有锂电池供电。51单片机是整个电路的核心部分，其中单片机IO口的输入有 4x4矩阵键盘、AT24C02 E2ROM的储存

43、器等，输出LED显示、报警电路、门铃通话电路2.2 各模块的功能变压电路：将市电压滤波整流稳压后对锂电池充电。充电锂电池电路：在断电的情况下能够继续想门控系统供电。4x4矩阵键盘：实现住户输入密码开门，访客输入门号进行通话。AT24C02 E2ROM：实现对用户密码的储存。LED显示：显示相关的信息。报警电路：当用户密码输入错误时报警提示。通话电路：访客通过输入门号，对住户进行通话。任务三 门禁管理系统电路设计3.1 门禁系统的硬件电路原理硬件总体电路原理图如下所示，其中包括LED显示模块，蜂鸣器报警模块，键盘模块和存储模块等，包括晶振电路复位电路、电源电路和锂电池充电电路。图3.1 电路原理

44、图 3.2 各分电路设计3.2.1 供电电源电路设计和锂电池充电电路设计 如图3.2.1.1所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器B，桥式整流电路D1D4，滤波电容C1、C3，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。图3.2.1.1Proteus仿真：仿真图220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳

45、压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件锂电池充电电路设计：如图3.2.1.2采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的

46、压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充12小时。使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W可以对充电电流进行大范围调节。图3.2.1.23.2.2 报警电路的设计此电路设计相当简单可以实现简单的提示及报警功能，由单片机输出一开关信号使报警灯和蜂鸣器工作。如下图2.2.2所示。开锁电路设计 当正确开启门禁时，开锁电路工作：引脚24变为低电平，Q2导通，Q3导通，此时继电器线圈导通，继电器工作，开关被拉下，实现开锁功能，而D5是

47、用来保护电路的。 3.2.3 门号选择电路的设计本设计假想了本单元有7层楼，每层楼有一位住户，从下到上依次是101、201、301、401、501、601、701。在设计门号选择电路时考虑到了使用3线8线译码器。当呼叫的为101用户时单片机输出三位编码提供给译码器译码，在通过译码器呼叫该用户。3线8线译码器工作原理： 引脚图 真值表如当呼叫101住户时，单片机端口输001，而译码器输出端输出10111111，从而控制101用户进行通话功能。仿真图如下图3.2.3.1图3.2.3.13.2.4 矩阵键盘的设计本设计是用AT89S52的并行口P1接4×4矩阵键盘，如图2.2.4a所示，矩

48、阵键盘的每个按键有它的行值和列值 ，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。对键盘的处理程序功能：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能及其键值。设计中方案中的键值及其功能如图中下标所示，其中键值15为访客、键值16为住户，键值11为确认，键值12为取消，键值14为呼叫，0-9为相应数字。矩阵键盘Proteus仿真图3.2.5 LED显示电路的设计 本设

49、计采用了共阴极的LED数码管来实现显示，此LED数码管是有一个共阴极端，然后有a,b,c,d,e,f,g,DP为控制数码管的显示，显示原理如下表：数码管编码显示数码管编码显示数码管编码显示0x3fO0x73P0x79E0x37N0x40-0x76H0x3f00x0610x5B20x4F30x6640x6D50x7D60x0770x7F80x679仿真图：3.2.6 断电保护电路 本电路主要是对用户密码的一种储存防止断电后密码丢失的作用，采用了AT24C02芯片。该芯片是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含256x8位储存空间，具有工作电压宽（2.5-5.5V）、擦写次数多（大

50、于10000次）、写入速度快、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。该芯片采用I2C总线式进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和I/O线，并且支持在线编程，进行数据实时的存取十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或者读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。通过SDA及SCL两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。而因为用了I2C规程，使用主从机双向通信，主机和从机均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号并发出控制字，控制总线的传送方向，并产生开始和停止的条件。其电路图如下图3.2.6.1图3.2.6.1图中AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于