单片机下自动门禁控制系统设计探讨范文

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《机电元件》2017年第3期

【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：1,2刘晓萌单位：1.安徽职业技术学院铁道学院2.合肥工业大学计算机与信息学院