門禁系統(tǒng)課程設計報告書

1、目錄第一章緒論31.1 課題研究背景31.2智能門禁系統(tǒng)在國外的研究現(xiàn)狀41.3 課題主要研究容與結構4第二章系統(tǒng)總體設計方案與論證52.1 門禁系統(tǒng)工作原理52.2 門禁系統(tǒng)的總體結構圖52.3 門禁系統(tǒng)方案選擇62.3.1主控芯片的選擇62.3.2顯示器的選擇62.3.3溫度傳感器的選擇7第三章門禁系統(tǒng)主要硬件電路設計73.1 系統(tǒng)主控芯MSP430F14973.1.1 MSP430主要性能73.1.2 MSP430x14x引腳功能83.1.3電源電路113.1.4 時鐘電路133.1.5 復位電路143.1.6異步通信143.2 通信模塊USR_WIFI232173.2.1 模塊功能描述

2、173.2.2 模塊設置與使用193.3 顯示電路283.3.1 LCD12864 的基本參數(shù)與引腳說明283.3.2 LCD12864的指令說明與時序303.3.3 LCD12864屏幕與DDRAM地址的對應關系313.3.4 LCD12864與單片機接口電路313.4 溫度讀取電路323.4.1 DS18B20主要特性323.4.2 DS18B20的引腳功能323.4.3 DS18B20的測溫原理333.4.4 DS18B20與單片機的接口電路373.5 開鎖控制電路373.5.1 28BYJ48電機驅動方法與參數(shù)373.5.2 電機主要參數(shù)特性383.5.3 ULN2003驅動芯片簡介3

3、83.5.4 電機與單片機的接口電路40第四章軟件設計414.1 軟件設計的流程414.2 開發(fā)環(huán)境424.3 部分程序代碼43第五章結語59參考文獻60第一章 緒論1.1 課題研究背景出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機自動識別技術和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉與電子，機械，光學，計算機技術，通訊技術，生物技術等諸多新技術。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防管理的有效措施。使用各種機要部門，如銀行，賓館，機房，軍械庫，機要室，辦公室，智能化小區(qū)，工廠等。在數(shù)字技術網絡技術飛速發(fā)展的今天門禁技術得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單傳的門道以與鑰匙管理，它已經逐漸發(fā)展成為一套

4、完整的出去管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全，人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。門禁, 又稱出入管理控制系統(tǒng)，是一種將信息技術、電子技術和機械鎖有機地結合在一起，對進出人員進行適當級別的權限鑒別，并進行相應控制的數(shù)字化管理系統(tǒng)。目前門禁系統(tǒng)是基于非接觸式感應IC卡識別技術，由管理系統(tǒng)、控制器、感應式讀卡器、電子鎖等組成的一個功能強大的智能型網絡門禁系統(tǒng)，人員手持一合法的感應式IC卡即可通過IC卡識讀設備自動控制授權允許開啟的電子鎖。可是IC卡也很容易丟失，而且到了小區(qū)門口還要停下來刷卡，浪費汽油，況且下雨天這樣會很麻煩。1.2智能門禁系統(tǒng)在國外的研究現(xiàn)狀門禁系統(tǒng)是隨著自動識別技術的發(fā)展而迅

5、速發(fā)展起來的，國外門禁系統(tǒng)的知識品牌有美國的休斯（HID）、西屋（WSE）、洛泰克（NTK），以色列的DDS、英國的集寶等品牌。國從事門禁系統(tǒng)有紅門、門吉利、捷順、青云等公司。目前，國外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應用最為廣泛。隨著計算機圖像處理和模式識別理論以與大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)的體積不斷縮小，其價格也不斷降低。據(jù)國際生物認證團（IBG）的預測：美國生物認證市場2002年突破7億美元，其中指紋識別占近50%，虹膜識別占8%。美國生物認證市場到2005年將達到19億美元，指紋識別占近40%，

6、虹膜識別占10%左右。美國生物識別市場在未來幾年中仍將會保持高速增長的趨勢，縱觀門禁市場發(fā)展，預計未來13年中國門禁市場的平均增長比例將達20以上。目前國外生產的門禁系統(tǒng)安全性較高，但是價格昂貴，感應式門禁系統(tǒng)控制器的價格從4000到3萬元不等，包括讀卡器、門鎖、控制器、軟件在的一套系統(tǒng)報價在萬元以上。國生產的感應式門禁系統(tǒng)和指紋門禁系統(tǒng)價格較國外同類產品價格低大約10%-50%，但系統(tǒng)的可靠性稍差。高級智能型門禁控制系統(tǒng)是當前門禁系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，高級智能型門禁系統(tǒng)是一種聯(lián)網式門禁系統(tǒng)，功能也比較完善。但對于一般的企業(yè)住宅小區(qū)來說，并不是最理想的選擇。這種門禁系統(tǒng)常用于國防、軍事等單位。1

7、.3 課題主要研究容與結構本課題主要研究基于wifi的簡易門禁系統(tǒng)的設計，應用wifi模塊實現(xiàn)車載控制端對道閘的開關，系統(tǒng)主要包括發(fā)送模塊，顯示模塊，道閘模塊等，這些模塊構成一個綜合的系統(tǒng)，能夠滿足普通小區(qū)停車場車輛不停車狀態(tài)下的出入。課題結構如下：第一章 緒論介紹了課題的背景知識，智能門禁系統(tǒng)在國外的研究現(xiàn)狀以與研究的意義。第二章 系統(tǒng)總體設計方案與論證本章對設計前的方案進行了選擇和分析，最終確定一種方便，可行的實施方案。第三章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設計本章對系統(tǒng)中的主要硬件模塊做了闡述，并且給出了各部分的電路圖。第四章 軟件設計本章對系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境已經部分源程序做了解釋，給出整個系統(tǒng)的軟

8、件流程圖。第二章 系統(tǒng)總體設計方案與論證2.1 門禁系統(tǒng)工作原理基于wifi的門禁系統(tǒng)主要依靠PC或手機終端對無線模塊發(fā)送開鎖信號，wifi模塊接收到信號之后傳遞給主控模塊進行分析處理，若信號有效，則打開道閘，在道閘打開的前提下，系統(tǒng)會在道閘打開之后5S自動將道閘關閉，若車輛出門，則置于部的紅外對管會獲取車輛信息，并且在無需開門信號的前提下自動將道閘打開。若信號無效，則不打開道閘，在一般狀態(tài)之下系統(tǒng)給出當前溫度以與時間信息。2.2 門禁系統(tǒng)的總體結構圖2.3 門禁系統(tǒng)方案選擇2.3.1主控芯片的選擇方案一：采用AT89S51 作為系統(tǒng)控制器。它的功耗低，技術成熟，成本低，引腳較少，硬件布線較簡

9、單。但實時性不好，復雜的控制算法難以實現(xiàn)；另外，增加的外圍電路數(shù)據(jù)轉換速度慢，因此放棄此方案。方案二：采用MSP430單片機，430系列是一個16位的，具有精簡指令集的，超低功耗的混合型單片機，另外430系列單片機集成了豐富的片外設，由于本設計需要較多的I/O口，因此430具有強大的綜合優(yōu)勢。綜上，此方案選用MSP430F149作為系統(tǒng)主控芯片。2.3.2顯示器的選擇方案一：LED數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，結構簡單，顯示亮度高，價格便宜，使用簡單，可是顯示效果會受外部環(huán)境影響較大，加上單片機掃描顯示會導致亮度不均勻等情況，短時間的電流過載也可能會發(fā)光管造成永久性的損壞，由于本次設

10、計需要顯示的容較多，因此此方案局限性太大。方案二：LCD12864液晶顯示器畫質高并且不會閃爍，和單片機系統(tǒng)的借口簡單可靠，操作方便。而且12864作為128*64點陣的液晶屏可以顯示數(shù)字，字母和漢字等，適合本設計。綜上，此系統(tǒng)選用LCD12864作為顯示器。2.3.3溫度傳感器的選擇方案一：數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。測溫圍為55125，固有測溫分辨率是0.5。最為重要的是單片機可以直接讀取溫度，方便，高效。方案二：集成溫度傳感器

11、AD590實質上是一種半導體集成電路，線性好、精度中、靈敏度高、體積小，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。測溫圍為-55+150。非線性誤差為±0.3?？墒菧囟戎狄ㄟ^A/D轉換器才能被單片機讀取，且線路連接比較麻煩。綜合上述，選擇方案一。第三章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設計3.1 系統(tǒng)主控芯MSP430F1493.1.1 MSP430主要性能MSP430F149具有如下主要性能：l 功耗低。典型功耗是：2.2V時鐘頻率1MHZ時，活動模式為0.2MA，關閉模式僅為0.0001 MA，且具有5種節(jié)能方式。l 高效16位RISC-CPU，27條指令，8MHZ時鐘頻率時，指令周期時間125ns,

12、絕大多數(shù)指令一個時鐘周期完成；32KHZ時鐘頻率時，16位MSP430單片機的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機20MHZ時鐘頻率時的執(zhí)行速度。l 低電壓供電、寬工作電壓圍：1.8V-3.6V。l 靈活的時鐘系統(tǒng)（兩個外部時鐘和一個部時鐘）l 低時鐘頻率可實現(xiàn)高速通信。l 具有串行在線編程能力。l 強大的中斷能力。l 喚醒時間短，從低功耗模式下喚醒僅需0.006ms。l ESD保護，抗干擾能力強。3.1.2 MSP430x14x引腳功能如圖3-1為MSP430F149的引腳圖。引腳具體說明，如下表所示：3.1.3電源電路本系統(tǒng)需要5V供電，因此供電電路利用LM2576設計5V穩(wěn)壓電路。LM2576的

13、特性如下：（1）有3.3V、5V、12V、15V和可調電壓輸出多種系列。（2）輸出電壓可調的圍為1.23V37V (HV型號的可達57V),負載電壓的輸出容差最大為±4。（3）最少只需要4個外圍元件,可達3A的輸出電流。（4）寬的輸入電壓圍,HV型號甚至可達40V60V。（5）部振蕩器產生52KHz的固定頻率。（6）可用TTL電平關閉輸出,低功耗待機模式,典型待機電流為50A。（7）BUCK式降壓器,較高的轉換效率。（8）過熱和過流保護。（9）可實現(xiàn)Buck-Boost式正-負電壓轉換器。5V穩(wěn)壓電路外圍元件的選擇：（1）輸入電容CIN1電容作為旁路電容,防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓

14、。還有,當你的輸入電壓波動較大,輸出電流有較高,容量一定要選用大些,470F-10000F都是可行的選擇;電容的電流均方根值至少要為直流負載電流的1/2;基于安全考慮,電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。千萬不要選用瓷片電容,會造成嚴重的噪聲干擾。（2）續(xù)流二極管首選肖特基二極管,因為此類二極管開關速度快、正向壓降低、反向恢復時間短。（3） 儲能電感LM2576既可工作于連續(xù)型也可非連續(xù)型,流過電感的電流若是連續(xù)的為連續(xù)型,電感電流在一個開關周期降到零為非連續(xù)型。（4）輸出端電容COUT推薦使用1F-470F之間的低ESR的鉭電容。若電容值太大,反而會在某些情況（負載開路、輸入端斷開）

15、對器件造成損害。COUT用來輸出濾波以與提高環(huán)路的穩(wěn)定性。如果電容的ESR太小,就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定,導致輸出端振蕩。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性,包括LDO等也有這一現(xiàn)象。利用LM2576芯片實現(xiàn)5V電源電路的設計如下圖所示：3.1.4 時鐘電路MSP430x14X系列單片機基礎時鐘模塊結構如下圖：從圖中可以看出，它有3個時鐘源輸入端：l LFXT1CLK低頻時鐘源，按低頻時鐘晶體，也可接高頻時鐘晶體，瓷諧振器或直接外接時鐘信號源。l XT2CLK高頻時鐘源，按標準高頻晶體，也可接瓷諧振器或直接外接450kHz8MHz時鐘信號源。l DCOCLK片可以數(shù)字控制的RC振蕩器。本系統(tǒng)使用XT2高頻時

16、鐘源，晶振電路如下圖：3.1.5 復位電路在單片機系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)上電時進行初始化，上電后REST管腳被CR1上拉電阻為高電平，當按鍵CS1被按下時REST被置低電平。復位電路如下圖所示。 3.1.6異步通信l 異步通信寄存器MSP430系列有些型號的期間中有兩個通信硬件模塊USART0和USART1，因此它們有兩套寄存器，如MSP430F149。USART0的寄存器如下表所列：MSP430 USART模塊配置為異步模式時的結構如下圖：l 波特率的產生所謂波特率，是指單位時間傳送的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)，以bit/s為單位，是衡量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標和參數(shù)。在異步串行通信時，波特率的產生

17、是必須的。MSP430單片機的波特率產生部分如下圖所示，由時鐘源輸入選擇與分頻，波特率產生器，調整器和波特率寄存器等構成。其中，整個模塊的時鐘源輸入通過控制寄存器UxTCTL中的SSEL0和SSEL1選擇來自部的3個時鐘或外部輸入時鐘，以決定最終進入模塊的時鐘信號BRCLK的頻率，時鐘信號BRCLK進入一個15位分頻器，通過一系列的硬件控制，當計數(shù)器的計數(shù)值減到0的時候，輸出觸發(fā)器翻轉，最終輸出兩個移位寄存器使用的移位時鐘BITCLK信號，所以BITCLK信號周期的一半就是定時器，即分頻計數(shù)器的定時時間。圖 波特率產生器結構圖MSP430的波特率發(fā)生器首先使用一個16位計數(shù)器和一個比較器，當發(fā)

18、送和接受數(shù)據(jù)時，計數(shù)器裝載著INT（N/2），其中N是UxBR1和UxBR0存儲值。計數(shù)器重新裝載為版周期的計數(shù)值INT(N/2)，從而給出一個N個BRCLK時鐘的周期。對于給定的BRCLK時鐘源，分頻因子N由送到分頻計數(shù)器的時鐘頻率（BRCLK）和所需的波特率來決定，即如果使用常用的波特率與常用晶體產生的BRCLK，則一般得不到整數(shù)的N，分頻計數(shù)器可實現(xiàn)分頻因子N的整數(shù)部分，其次，調整器可使得小數(shù)部分盡可能準確，那么分頻因子N可定義如下：其中，N為目標分頻因子，UxBR為UxBR1和UxBR0中的16位數(shù)據(jù)值；n為總字符位數(shù)，m為調整器寄存器UXMCTL中的各數(shù)據(jù)位（1或0）波特率由下式計算

19、：3.2 通信模塊USR_WIFI2323.2.1 模塊功能描述1.無線組網 HF-A11x的無線模塊即可以配置成一個無線STA，也可以配置成AP。所以HF-A11x邏輯上支持2個無線接口，一個作為STA，另一個接口相當于一個AP，其它STA可以通過這個模塊的AP接口連入無線網絡。所以，利用HF-A11x可以提供十分靈活的組網方式和網絡拓撲。HF-A11x的功能模塊如下圖所示：HF-A11x的功能結構說明：AP：即無線接入點，是一個無線網絡的中心節(jié)點。通常使用的無線路由器就是一個AP，其它無線終端可以通過AP相互連接。STA：即無線站點，是一個無線網絡的終端，如筆記本電腦、PDA等。2.安全機

20、制 HF-A11x模塊支持多種無線網絡加密方式，能充分保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，包括：WEPWAP-PSK/TKIPWAP-PSK/AESWAP2-PSK/TKIPWAP2-PSK/AES3.地址綁定 HF-A11x模塊支持在聯(lián)網過程中（作為STA，去連接AP過程中）綁定目的網絡的BSSID的功能。根據(jù)802.11協(xié)議規(guī)定，不同的無線網絡可以具有一樣的網絡名稱（即SSID/ESSID），但是必須對應一個唯一的BSSID地址（即MAC地址）。非法入侵者可以通過建立具有一樣的SSID/ESSID的無線網絡的方法，是的網絡中的STA連接到非法的AP上，從而造成網絡的泄密。通過BSSID地址綁定，可以防止S

21、TA接入到非法的網絡上，從而提高無線網絡的安全性。4.以太網接口功能 HF-A11x模塊提供一個100M以太網接口，通過這個100M以太網接口，用戶可以實現(xiàn)WIFI口，串口，以太網口，三個接口互通。在組網方面，HF-A11x模塊支持橋接模式和路由模式來對應不同的具體應用。5.工作模式HF-A11x 模塊支持兩種工作模式：透明傳輸模式和協(xié)議傳輸模式。透明傳輸模式可以實現(xiàn)串口即插即用，從而最大程度的降低用戶使用的復雜度。協(xié)議傳輸模式可以實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的準確傳輸。用戶可以根據(jù)實際需要設置不同的工作模式，并保存在 Flash 中，上電起動后模塊會自動進入該工作模式。HF-A11x 模塊上電起動后，會根據(jù)

22、用戶預先設置好的參數(shù)，自動的去連接無線網絡與服務器，并且進行設置的工作模式，按預設的串口參數(shù)打開串口。用戶需要預設的參數(shù)有： 無線網絡參數(shù) 網絡名稱（SSID） 安全模式 密鑰 默認TCP/UDP連接參數(shù) 協(xié)議類型 連接類型（server或client） 目的端口 目的IP地址 串口參數(shù) 波特率 數(shù)據(jù)位 校驗位 停止位 硬件流控 工作模式 透明傳輸 協(xié)議傳輸模式6.網絡協(xié)議HF-A11x 模塊支持 TCP/UDP 網絡協(xié)議，協(xié)議端口可以通過 web 方式或串口的 AT+命令設置。HF-A11x 網絡側的接口可以是 server，也可以是 client，通過 web 方式或串口的AT+命令設置。

23、7.參數(shù)設置HF-A11x模塊支持web方式的參數(shù)設置，用戶可以使用IE瀏覽器十分方便的進行設置。如果模塊已經連接到某個無線網絡，則只要PC機也連入同一個網絡就可以進行設置，另外因為HF-A11x同時也是一個AP，所以PC機也可以連接到需要設置的模塊上進行設置。8.固件升級 HF-A11x模塊支持web方式的在線固體升級9.GPIO功能 HF-A11x模塊最多可以提供7個GPIO。其中包括3個指示引腳，4個UART引腳，根據(jù)需要都可以制定為GPIO引腳。作為GPIO時，可以從網絡發(fā)送幾個特定指令控制GPIO的輸出高、低電平，也可以讀入GPIO狀態(tài)。3.2.2 模塊設置與使用l 模塊設置 1.網

24、頁配置保持WIFI網絡連接，登錄10.10.100.254,即可進入設置網頁，默認用戶和密碼均為admin2.配置軟件通過串口配置將模塊的串口連接到計算機串口，安裝設置軟件運行庫，然后運行All_Config_serial_cn.exe，點擊連接模塊，成功后點讀取設置，即可進入配置3.配置軟件通過WIFI配置運行 A11_Config_net_cn.exeWIFI模塊上電，等待WIFI模塊啟動完成，讓WIFI網卡加入HF-All_AP這個無線網絡，WIFI建立連接成功后，模塊會自動和配置軟件建立連接，點擊讀取設置，即可進行設置。4手工AT指令配置發(fā)送三個加號+，注意無回車換行等任何其他字符，收

25、到字符 a，三秒之回應字符 a，收到+ok 的提示，即進入了 AT 命令模式，發(fā)送 AT+H 加回車，可以獲得幫助提示，發(fā)送 AT+ENTM 加回車回到數(shù)據(jù)透明傳輸模式。更詳細 AT 指令說明請參考詳細手冊文檔，測試過程截圖如下（發(fā)送的容看不到，只看到返回的容）模塊加入普通路由器的網絡1. 登錄WIFI路由器了解一些信息，SSID名稱，用戶名和密碼，加密方式。2. 輸入WIFI模塊默認的IP地址10.10.100.254進入配置界面，選擇模塊工作在終端模式3. 進入無線終端接口設置子界面，根據(jù)要連入的WIFI路由器的信息設置SSID（無線網絡名稱），用戶名和密碼，選擇加密方式。4.進入模塊管理

26、子頁面，重啟模塊，也可以斷電重啟4. 完成之后，從無線路由器的DHCP列表里面能找到模塊已經主動連入路由器創(chuàng)建的網絡l 模塊測試1. 硬件連接關于串口的連接，模塊的引腳引出為3.3TTL電平，不能直接和計算機相連，需要帶底板或者用戶有TTL轉RS232的轉接線再連接到計算機上。硬件連接妥當后，給模塊供電，紅色電源指示燈亮，等待大約20秒（部LINUX系統(tǒng)啟動），Ready燈亮起，表示系統(tǒng)啟動完成，可以操作了，進入下一步。2. 網絡連接搜索網絡，如下圖的HF-Allx_AP即是模塊的默認網絡名稱（SSID）加入網絡，選擇自動獲取IP，WIFI模塊支持DHCP Server功能并默認開啟此時模塊的

27、Link指示燈亮起。3. 收發(fā)測試 打開測試軟件 USR-TCP232-Test.exe ,選擇硬件連接到的計算機的串口號，這里是 COM3，選擇波特率57600，此為 WIFI 模塊部串口默認的波特率，點打開串口。 網絡設置區(qū)選擇TCP client模式，服務器IP地址輸入10.10.100.254，此為WIFI模塊默認的IP地址，服務器端口號8899，此為模塊默認監(jiān)聽的TCP端口號，點擊連接建立TCP連接。至此，就可以在串口和網絡之間進行數(shù)據(jù)收發(fā)測試了，串口到網絡的數(shù)據(jù)流向是：計算機串口->模塊串口->模塊WIFI->計算機網絡，網絡到串口的數(shù)據(jù)流向是：計算機網絡->

28、;模塊WIFI->模塊串口->計算機串口。測試過程可以看到模塊的TXD和RXD指示燈在有數(shù)據(jù)通過時閃爍。4.安卓手機和串口通訊保持計算機上的測試軟件開啟狀態(tài)，也依然開啟。手機開啟WIFI功能，找到并加入HF-AllX的WIFI網絡。在手機上啟動有人網絡助手軟件，切換到TCP Client界面，點擊增加，創(chuàng)建一個到10.10.100.254的8899端口的TCP連接，創(chuàng)建成功后，會建立和WIFI模塊的TCP連接。建立連接成功后，手機發(fā)送數(shù)據(jù)，計算機上的串口會收到信息，計算機的串口發(fā)送信息，計算機上測試軟件的網絡部分會收到信息，同時手機上的網絡助手也會收到信息。3.3 顯示電路3.3.

29、1 LCD12864 的基本參數(shù)與引腳說明帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于一樣點

30、陣的圖形液晶模塊。基本特性:（1）低電源電壓（VDD:+3.0+5.5V）（2）顯示分辨率:128×64點 （3）置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)（4）置 128個16×8點陣字符 （5） 2MHZ時鐘頻率 （6） 顯示方式：STN、半透、正顯 （7） 驅動方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8） 視角方向：6點 （9） 背光方式：側部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10 （10） 通訊方式：串行、并口可選（11） 置DC-DC轉換電路，無需外加負壓（12） 無需片選信號，簡化軟件設計（13） 工作溫度: 0+55 ,

31、存儲溫度: -20 +60芯片管腳：管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC35V電源正3V0-對比度（亮度）調整4RS(CS)H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)

32、數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅動電壓19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負端（見注釋3）*注釋1：如在實際應用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平。*注釋2：模塊部接有上電復位電路，因此在不需要經常復位的場合可將該端懸空。*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。3.3.2 LCD12864的指令說明與時序指令說明：模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令如下圖讀寫操作時序：l 寫操作時序l 讀操

33、作時序3.3.3 LCD12864屏幕與DDRAM地址的對應關系第一字第二字第七字第八字第一行80H81H86H87H第二行90H91H96H97H第三行88H89H8EH8FH第四行98H99H9EH9FH3.3.4 LCD12864與單片機接口電路3.4 溫度讀取電路3.4.1 DS18B20主要特性l 適應電壓圍更寬，電壓圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電l 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊l DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網多點測溫l DS18

34、B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件與轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路l 1.5、溫圍55+125，在-10+85時精度為±0.5l 可編程 的分辨率為912位，對應的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫l 在9位分辨率時最多在 93.75ms把溫度轉換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快l 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力l 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。3.4

35、.2 DS18B20的引腳功能DS18B20的引腳定義：(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；(2)GND為電源地；(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.4.3 DS18B20的測溫原理DS18B20通過使用在板溫度測量專利技術來測量溫度。通過門開通期間低溫系數(shù)振蕩器經歷的時鐘周期個數(shù)計數(shù)來測量溫度，而門開通期由高溫系數(shù)振蕩器決定。計數(shù)器予置對應于-55的數(shù)值將增量，指示溫度高于-55。同時，計數(shù)器用鈄率累加器電路所決定的值進行予置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進行補償，這種電路是必需的。時鐘再次使計數(shù)器計值至它達到零。如果門開通時間仍未結束，那么此過程再次重復

36、。鈄率累加器用于補償振蕩器溫度特性的非線性，以產生高分辨率的溫度測量。通過改變溫度每升一度，計數(shù)器必須經歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償。因此，為了獲得所需的分辨率，計數(shù)器的數(shù)值以與給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（鈄率累加器的值）二者都必須知道。此計算的DS18B20部完成以提供0.5的分辨率。溫度讀數(shù)以16位，符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供。表2-6說明輸出數(shù)據(jù)對測量溫度的關系。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。DS18B20可以以0.5的增量值，在-55至+125的圍測量溫度。對于應用華氏溫度的場合，必須使用查找表或變換系數(shù)。注意，在DS18B20中，溫度是以1/2LSB（最低有效位）形式表示時，產生以下

37、9位格式：111001110圖 存儲器幀格式最高有效（符號）位被復制到存儲器兩字節(jié)的溫度寄存器中較高MSB的所有位，這種“符號擴展”產生了如表2-6所示的16為溫度讀數(shù)。以下的過程可以獲得較高的分辨率。首先，讀溫度，并從讀得的值截去0.5（最低有效位）。這個值便是TEMP_READ。然后可以讀留在計數(shù)器的值。此值是門開通期停止之后計數(shù)剩余（COUNT_REMAIN）。所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（COUNT_PER_C）。于是用戶可以使用下式計算實際溫度： 溫度/數(shù)據(jù)關系l DS18B20初始化時序：（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，

38、但是盡可能的短一點）（3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4） 延時750微秒（該時間的時間圍可以從480到960微秒）。（5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6） 延時等待（如果初始化成功則在15到60微妙時間之產生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制）。（7） 若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。（8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結束。l DS18B20的寫操作（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2）

39、延時確定的時間為15微秒。（3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4） 延時時間為45微秒。（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6） 重復上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。l DS18B20的讀操作（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（2）延時2微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（4）延時3微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（6）延時5微秒。（7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。（8）延時60微秒。注：3.4.4 DS18B20與單片機的接口電路由于DS18B20只有一根數(shù)字信號輸出/輸入端，因此和單片機的接口電路很簡單，如下圖：3.5

40、開鎖控制電路3.5.1 28BYJ48電機驅動方法與參數(shù)l 28BYJ48簡介：步進電機28BYJ48型四相八拍電機，電壓為DC5VDC12V。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應轉子轉過一定的角度（一個步距角）。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉子轉過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）l 28BYJ48驅動方

41、法:按照圖示時序，通過單片機的I/O口給步進電機脈沖。3.5.2 電機主要參數(shù)特性l 電機主要參數(shù)：l 電機主要特性：1.步進電機必須加驅動才可以運轉，驅動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。2.28BYJ48是5V驅動的4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1：64，步進角為5.625/64度。如果需要轉動1圈，那么需要360/5.625*64=4096個脈沖信號。3.步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。4.改變脈沖的順序，可以方便的改變轉動的方向。3.5.3 ULN2003

42、驅動芯片簡介l ULN2003特點：1.ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路2.直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態(tài)時3.承受50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。4.ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封裝。l ULN2003作用：ULN2003是大電流驅動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域寗永^電器等負載。輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。ULN

43、2003是高耐壓、大電流達林頓列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。l ULN2003引腳介紹：引腳1：CPU脈沖輸入端，端口對應一個信號輸出端。引腳2：CPU脈沖輸入端。引腳3：CPU脈沖輸入端。引腳4：CPU脈沖輸入端。引腳5：CPU脈沖輸入端。引腳6：CPU脈沖輸入端

44、。引腳7：CPU脈沖輸入端。引腳8：接地。引腳9：該腳是部7個續(xù)流二極管負極的公共端，各二極管的正極分別接各達林頓管的集電極。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地,實際上就是達林頓管的集電極對地接通。引腳10：脈沖信號輸出端，對應7腳信號輸入端。引腳11：脈沖信號輸出端，對應6腳信號輸入端。 引腳12：脈沖信號輸出端，對應5腳信號輸入端。引腳13：脈沖信號輸出端，對應4腳信號輸入端。引腳14：脈沖信號輸出端，對應3腳信號輸入端。引腳15：脈沖信號輸出端，對應2腳信號輸入端。引腳16：脈沖信號輸出端，對應1腳信號輸入端。3.5.4 電機與單片機的接口電路第四章 軟件設計

45、4.1 軟件設計的流程開始是否有當前時間數(shù)據(jù)輸入否系統(tǒng)運行，顯示當前溫度以與時間是否有密碼數(shù)據(jù)是密碼正確？是開門否是4.2 開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)通常遵循4-9圖所示的流程：（1） 安裝IAR Embedded3.1軟件。（2） 創(chuàng)建一個新的工程。 雙擊IAR軟件圖標彈出如圖4-10所示的對話框選擇“Create new project in current workspace”。然后會彈出如圖4-11所示的對話框選擇“Empty project”然后點擊OK。然后輸入新的工程名字（不包含中文字符）。圖4-10（2） 編寫C程序源文件。點擊File >new>File，然后在空白的頁面里

46、編寫C語言的源文件。編寫完后保存程序源文件文件名以點C結尾。（3） 在工程中添加C程序源文件在IAR Embedded3.1環(huán)境下右擊workspace中的工程名。選擇add>add files找到編寫的C源程序，點擊ok。（4） 鏈結程序在IAR Embedded3.1環(huán)境下右擊workspace中的工程名，選擇options將會彈出如圖35所示的對話框。通過選擇General Options>Target>選擇MSP430F149。通過選擇General Options>Setup>Driver>FET Debugger。（5） 編譯下載程序Projec

47、t>compile初步編譯源程序如有報錯修改后保存在進行保存。Project>make>make and debug深層編譯遠程序。Project>GO下載到硬件設備。4.3 部分程序代碼l 溫度讀取函數(shù)：#include<msp430x14x.h>#include"temp.h"unsigned char q;void DelayNus(unsigned int n) while(n-);/*函數(shù)名稱：Init_18B20功 能：對DS18B20進行復位操作參 數(shù)：無返回值 ：初始化狀態(tài)標志：1-失敗，0-成功*/unsigned ch

48、ar Init_18B20(void) unsigned char Error; DQ_out; _DINT(); DQ0; DelayNus(700); DQ1; DelayNus(40); DQ_in; _NOP(); if(DQ_val) Error = 1; /初始化失敗 else Error = 0; /初始化成功 DQ_out; DQ1; _EINT(); DelayNus(400); return Error;/*函數(shù)名稱：Write_18B20功 能：向DS18B20寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)參 數(shù)：wdata-寫入的數(shù)據(jù)返回值 ：無*/void Write_18B20(unsigne

49、d char wdata) unsigned char i; _DINT(); for(i = 0; i < 8;i+) DQ0; DelayNus(6); /延時6us if(wdata & 0X01) DQ1; else DQ0; wdata >>= 1; DelayNus(50); /延時50us DQ1; DelayNus(10); /延時10us _EINT();/*函數(shù)名稱：Read_18B20功 能：從DS18B20讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)參 數(shù)：無返回值 ：讀出的一個字節(jié)數(shù)據(jù)*/unsigned char Read_18B20(void) unsigned char i; unsigned char temp1 = 0; _DINT(); for(i = 0;i &l