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单片机下自动门禁控制系统设计研究

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【摘要】自动门禁栏杆系统主要由单片机、红外传感器和舵机组成。本文以单片机为核心,控制舵机运转,达到感应外界物体经过而使栏杆抬、落的功能。系统功能操作方便、反应灵敏,可以应用于小区、车库等地的出入口。

【关键词】单片机 ;红外传感器; 自动门禁

1前言

自动门禁系统就是一种自动控制系统,通过传感器感知外接环境的变化,再由单片机的控制驱动机械实现门禁的自动开合[1]。门禁系统应用广泛,从图书馆到小区,从车库到实验室都有使用[2-3]。使用的技术也是各式各样,包括红外传感技术、无线射频识别技术、指纹识别、人脸识别技术[4],因为这些技术的使用自动门禁系统变得更加智能化、人性化。本文基于单片机设计了自动门禁控制系统,其基本功能是当物体靠近时栏杆抬起,离开后栏杆落下,起到一个隔离限流的作用。

2自动门禁控制系统需求

自动门禁系统正常使用时根据附近物体反射的信号自动开关,有特殊情况时可用手动按钮来控制。控制要求如下:(1)当有车辆(人)从一侧靠近时,红外传感器检测到信号,单片机控制舵机执行抬起动作,从另一侧离开时关闭;(2)杆抬起后为确保安全,在车辆(人)离开2秒后落下;(3)在落杆过程中有车俩(人)靠近,再执行抬起动作。

3自动门禁控制系统构成

自动门禁系统由STC89C52单片机和它的外围电路、红外传感器检测电路、舵机、稳压电路、按键电路、电源等部分组成。系统工作时,红外传感器电路和按键电路的输出信号传输给单片,由机单片机循环检测,单片机根据得到的信号产生舵机的控制信号,舵机运转带动栏杆抬起、落下。红外传感器有发射端和接收端,发射端发出红外线,接收端就通过检测接收来自物体表面反射的红外线,来实现自动检测的。因为红外传感器在使用的时候和被测物体之间不需要接触,所以没有摩擦、损耗的问题,而且它的灵敏度很高,响应速度也很快,因此就根据它的工作原理研究出了很多科学探测的仪器,广泛的应用到了各个领域,起到了很大的作用。系统中采用了红外避障模块,是因为红外避障模块使用起来简单方便而且准确度也比较高,能够实现本次设计所需的检测功能。这个传感器的性能比较稳定,周围环境的光线对它的影响比较小。它和大多数红外传感器相似,有发射端和接收端,发射端可以发出红外线,当在传感器前方有障碍物,这个时候接收端会检测到被反射回来的红外线,接收端的晶体管的状态发生变化,电压发生改变,经过电路的处理,低电平信号(数字信号0)从输出引脚输出,并且信号指示灯亮起。传感器上还有一个电位器,探测的灵敏度可通过调节它来改变,最小检测距离为2厘米,最大为30厘米,工作电压可以从3.3伏到5伏。这个传感器因为使用方便、性能稳定,从而被广泛的应用到电路设计之中,如机器人、小车等设计就有很多使用的案例。

4控制系统软件设计

在硬件电路基础上,需要编写程序控制舵机运转的两个按键和一个红外传感器。按键按下,该单片机引脚接地,程序判断为0,控制舵机抬起栏杆;当传感器前方有物体经过,输出电平为0,程序控制舵机抬起栏杆;当传感器前方物体离开,输出电平为1,控制舵机放下栏杆。首先调整舵机的旋转角度,通过按键电路通过让栏杆抬起与落下,判断舵机转动角度,再修改程序中控制舵机旋转角度的参数k值,使舵机的旋转角度调整到九十度。然后测试红外传感器的性能,多次运行后发现外界的光线较强时传感器信号接收指示灯常亮,较强的外接光线对传感器有影响,这时需要在传感器对面放置黑色吸光背景,这样传感器就可以正常运行了。当室内光线不强的时候,不需要黑色背景传感器也可正常运行。此时传感器前有障碍物经过时,传感器反应也比较灵敏,可以控制舵机迅速的抬起栏杆。

5结语

本文提出的自动门禁控制系统设计,主要由红外传感器电路、按键电路、单片机控制电路和舵机组成,构造简单,可靠性高,响应灵敏,使用起来也很简单,而且成本比较低,具有良好的应用前景。

参考文献:

[1]田雪玲,高云照,王怡斌.自动门门禁系统的实现[J].电子计算机与外部设备,2000(02):35~49.

[2]王利生.网络自动门禁系统在图书馆管理中的作用——兼谈华铭AGM—9905M型门禁系统[J].图书馆学研究,2007(11):21~22,15.

[3]吴焱明,牛卫东,朱家诚,吴天星,汪进.升降横移式立体车库的监控管理系统[J].起重运输机械,2010(07):22~25.

[4]李倩.人脸识别技术及应用[J].黑龙江科技信息,2011(01):60.

作者:刘晓萌1,2 单位:1.安徽职业技术学院铁道学院/合肥铁路工程学校,2.合肥工业大学计算机与信息学院

单片机下自动门禁控制系统设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次