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多功能教室门锁

专家
2013-01-15 15:30:04    评分

作者:大庆师范学院 赵晶 孟宪伟
指导教师:董雷刚 崔晓微

  作品简介

  开发背景
  基于现在的教室门锁(办公场所)只是普通的家居门锁,在上课(会议)前需要有专人去开门,如果要开的教室门很多的情况下,会给工作人员带来很大工作量,而且不方便。因此,设计了这款多功能教室门锁。

  功能与使用说明
  1、红外遥控开门和锁门
  使用时,将遥控器对准门锁,按下三位密码(284),如果密码正确,则门锁自动打开;输入密码的机会只有三次,如果连续三次都输入错误,则遥控器的功能暂时失效,十分钟后该遥控功能重新开启。
  2、室内烟雾浓度过高时门锁自动打开
  当门锁上的烟雾传感器检测到室内烟雾浓度过高时,语音模块发出警报。如果烟雾浓度过高持续一分钟,则门锁会自动打开,同时语音模块警告工作人员检查是火灾情况。
  3、定时自动开锁
  利用电脑终端的上位机控制程序向门锁发送固定的开门时间。单片机接收到上位机发送过来的时间设定闹钟,闹钟时间到后门锁自动打开。上位机控制端可以一次发送十个开门时间给门锁。
  4、发短信开门
  由用户向门锁号码发一条短信(内容为开门密码)即可开门。
  5、按键开门和锁门
  (1)门内按键:有两个按键分别对应开锁和闭锁功能,方便室内人员开锁和闭锁。
  (2)门外按键:其中五个按键是密码输入键,用户输入密码正确可实现开锁;还有一 个锁门按键,按一下可以实现闭锁。

  平台选型说明

  1. 采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2 芯片。ISP/IAP,在系统可编程/在应用可编程,无需编程器,无需仿真器。可当仿真器使用。
  2. 增强型8051 CPU,1T,单时钟/机器周期,速度比普通8051快8-12 倍
  3. 61K字节片内片内Flash程序存储器,擦写次数10万次以上
  4. 片内大容量2048字节的SRAM
  5. 大容量片内EEPROM,擦写次数10 万次数以上
  6. 共8 通道10 位高速ADC,速度可达30 万次/秒,3 路PWM 还可当3 路D/A使用
  7. 共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)
  8. 内部高可靠复位,8级可选复位门槛电压,彻底省掉外部复位电路
  9. 内部高精度R/C 时钟,内部时钟从5MHz~35MHz可选,相当于普通8051的60MHz~420MHz
  10. 两组高速异步串行通信端口(可同时使用),可在5 组管脚之间进行切换,分时复用可当5组串口使用。
  11. 一组高速异步串行通信端口SPI。
  12.各种接口扩展齐全。
  13. 一根优质USB 线实现系统供电、程序下载、通信功能。

  设计说明

  设计方案
  1、需求调查
  现在的门锁都只能用固定的钥匙才可以打开。这就存在了一个问题,在大学里,学生上课没有固定的教室。每次上课前,都需要有人去取钥匙,若是管理钥匙的老师有事情出去了,就可能会耽误学生的上课时间。所以传统的门锁并不适用于大学教室这种半开放式的房间。因此,我们就研制了一种多功能的门锁。
  我们设计的门锁不仅具有按键密码、红外密码、短信密码进行开锁的功能,还可以运用计算机对其进行定时开锁(即将该班级的上课时间传到单片机上,单片机其中的时钟就会自动运转,当到达开门时间时,就会自动打开门锁)。更能利用烟雾模块检测到烟雾浓度过高来打开门锁,以更大程度上保障教室的安全。
  2、模块设计  

 

  红外遥控的工作流程
  使用者每按下一个控制键,CPU从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据,串行输出(位和位之间的时间间隔等于采样时的时间间隔)给信号保持电路,同时由调制电路进行信号调制,将调制信号经放大后,由红外线发射二极管进行发射,从而实现对该键对应设备功能的控制。

  在本作品中应用
  在作品中,使用红外遥控器作为远距离开锁的工具。它有抗干扰、体积小、低功耗、成本低、灵敏高等优点。可以降低作品的成本,增强其工作效果。

  (2)语音模块  

 

  语音模块的工作模式
  三线串口控制模式由三条通信线组成,分别是片选CS,数据DATA,时钟CLK,时序根据标准SPI 通信方式。通过三线串口可以实现对WT588D-U 语音模块进行命令控制、语音播放。三线串口模式下,所有按键均无效。
  在本作品中应用
  在作品中,将语音模块和喇叭配合使用,用来提示使用者门锁的状态。它有可录、放音十万次,存储内容可以断电保留一百年,可处理多达 255 段信息,多种采样频率对应多种录放时间 ,音质好,电压范围宽,应用灵活等优点。方便人们使用,实现作品的人机交互,让作品的功能更清晰。
  (3)、烟雾模块  

 

  烟雾模块的工作流程
  在没有烟雾的情况下,烟雾传感器的阻值较高(20K左右),烟雾进入传感器时其阻值急剧下降A、B两端电压下降。 烟雾传感器输出信号一般比较微弱需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整,再调节滑动变阻器就可以直接改变放大电路的参考电压。 当检测到可燃气或烟雾时信号经过电压比较后输出的是高电平的数字信号,反之是低电平。为了单片机更好地进行信号的处理,此电路还增加了一个NPN的三极管有高低电平转换的作用。这样烟雾传感器信号检测就完成了。
  在本作品中应用
  在作品中,烟雾模块将作为该锁的一种特色功能,可以减少火灾带来的巨大损失。
  (4)上位机
  C#语言的应用
  通用性,与JAVA这些大众语言差不多,易上手。VS编码工具强大,特别是应用式软件,编码速度非常快。封装的很好,适合初学者,语言简洁,保留了C++的强大功能。  

 

  在本作品中应用
  在作品中,利用电脑终端的上位机控制程序向门锁发送固定的开门时间。单片机接收到上位机发送过来的时间设定闹钟,闹钟时间到后门锁自动打开。利用此功能我们可以随时改变开门时间。
  (5)短信模块  

 

  短信模块介绍和启动
  1. GSM模块(TC35) 2. 电源接口
  3. 串口接口(DR9母口) 4. 启动按键(启动模块用)
  5. MAX232芯片
  在测试模块之前需要将硬件接好,电源为5V1A的电源适配器,将其接到如图所示的2号,这时接口旁边的指示灯会亮起来。说明已经上电了。之后需要将板子翻过来,在SIM插座上插入SIM卡。之后按下4号的按键,这时候按键旁边的指示灯会开始闪烁,频率为600ms亮600ms灭。大约维持10s-30s的时间后会变为75ms亮3s灭的状态!这说明模块已经联网成功!之后可以将串口接入到3号。
  在本作品中的应用
  在作品中,由用户向门锁号码发一条短信(内容为开门密码)即可开门。提升门锁的安全性、便利性、舒适性。

  3、作品原理图  

   

  作品特色

  实用性
  1、当需要提前开锁时
  (1)、由一名管理者使用红外遥控器对门锁进行远距离遥控开锁。
  (2)、提前给门锁号码发送一条短信(内容为密码),控制门锁自动打开。
  2、当需要定时开锁时
  使用前利用电脑终端的上位机控制程序向门锁发送固定的开门时间。单片机接收到上位机发送过来的时间设定闹钟,闹钟时间到后门锁自动打开。
  3、当没有携带任何开锁工具时
  门锁上有开门用的按键,不需要随身携带,直接输入密码就可以打开门锁。
  4、当疏忽引发火灾时
  烟雾模块会语音报警并自动打开门锁。

  创新性
  传统的门锁只有单一的开锁方式,使用起来十分不方便。为此,我们大胆创新,设计了这款多功能教室门锁。它可以通过短信开门、遥控开门、按键开门、定时自动开门,更能在室内发生火灾时自动打开门锁,减少火灾所引起的损失。它将给人们的生活带来极大的便利。

  先进性
  这款门锁的先进性体现在利用短信模块、烟雾模块、语音模块、红外遥控、时钟芯片等电子设备,实现对门锁的智能控制,让门锁使用起来更加的方便、快捷。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2414




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