基于RFID和单片机的自动闸机控制系统设计
摘要：本系统主要实现的是对人体通过闸机时的行为进行辨识和监控并及时控制阻挡机构动作使得乘客有序进出站。将系统任务分成三大部分，即研究闸机中的人体识别技术、设计传感器状态采集子模块和扇门控制子模块通过对人体识别方案的实测及电机的控制实验，本系统可满足预定要求，对今后进一步的研究工作具有参考价值。
关键词：RFID；无线传感器；嵌入式；单片机
The design of control system of automatic gate machine
Abstract: This system mainly realizes the identification and supervision on activities of human bodies’passing through the Gate，and promptly control on the retention mechanism to accomplish the designed movements which makes the passengers in or exit orderly．The system task is divided into three parts which are human body identification technology study,sub module design on status collecting of Sensor,and door control submodule This system Can satisfy the pre—ordered requirements by actual measurement on human body identification scheme and control experiments on electric machine，which could provide referential value for further study．
Keywords: Passenger Recognition;Sensor;Door Control;BLDCM
目 录
摘 要………………………………………………………………………………………...2
Abstract……………………………………………………………………………………….2
目 录………………………………………………………………………………………...2
1绪论…………………………………………………………………………………………4
1.1课题研究背景………………………………………………………………4
1.2课题研究意义………………………………………………………………4
1.3闸机国内外技术研究现状…………………………………………………5
1.4闸机技术的主要内容………………………………………………………………5
2总体方案设计…………………………………………………………………………6
2.1闸机简介………………………………………………………………………………6
2.2闸机通行控制…………………………………………………………………………6
2.3闸机总体结构…………………………………………………………………………6
3硬件电路设计……………………………………………………………………………7
3.1主控芯片部分…………………………………………………………………………7
3.2蜂鸣器控制部分………………………………………………………………………8
3.3扇门闭合控制模块……………………………………………………………………9
3.4LCD显示模块……………………………………………………………………………10
3.5指纹识别模块…………………………………………………………………………12
3.6电源电路模块…………………………………………………………………………13
3.7人脸识别模块…………………………………………………………………………14
4软件设计……………………………………………………………………………………15
4.1主程序流程图…………………………………………………………………………15
4.2指纹识别流程图………………………………………………………………………16
4.3人脸识别流程图………………………………………………………………………17
4.4电机控制流程图………………………………………………………………………18
5系统仿真与调试………………………………………………………………………18
5.1硬件调试………………………………………………………………………………18
5.2脱机检查………………………………………………………………………………18
5.3联机调试………………………………………………………………………………18
5.4软件调试………………………………………………………………………………19
5.5总体调试………………………………………………………………………………19
6附录……………………………………………. ……………………………………20
6.1电路原理图……………………………………………. ………………………20
6.2主程序……………………………………………. ……………………………20
6.3子程序……………………………………………. ……………………………22
6.4键盘程序……………………………………………. …………………………29
7结论……………………………………………. ………………………………………35
8谢辞……………………………………………. ………………………………………37
9参考文献……………………………………………. ………………………………39
一、绪论
1.1课题研究的背景
闸机通常作为人流集中地通道的出入口智能控制设备，既具有先进的物联网控制技术，又具有高精度，高细度的自动机械结构。目前主要的应用场所包括地铁站、火车站、娱乐场所、旅游景点的等人群流动性比较大的公共场所出入口，闸机的使用能够使人们更加快速并且有序的通过收费通道，大大推动了并且促进了城市轨道交通的现代化发展。
由于闸机的阻挡机构有一定的差异，目前闸机一般可以分为以下三种类型：三辊式、拍打门式还有剪刀式，首先三辊式闸机是以三个闸杆组成阻挡结构为基础的，它的缺点就是乘客通行速度较慢，特别是对于携带有大量物品的乘客，还有就是一旦出现紧急情况的时候很不利于乘客们的疏散；拍打式闸机相对于三辊式闸机在通行性方面有了极大的提高，但是其拍打门常常容易会因为外力而遭受到破坏，很容易造成乘客受伤，而且不利于货物的顺畅通行；剪式扇门闸机的开门速度相对于前两个是比较快速的，能够有效防止乘客受伤，同时还具有良好的指示功能，人性化的程度比较高。
从过去的制动控制系统，到现在拥有近三十年的发展历史，人性和控制性能随着时间的推移，其程度的不断改善和提高，早在上个世纪70年代，国际市场许多大型电子企业已经开始独立研发和生产单独约制动控制系统相关的设备，其中包括公司主要在这三个大的主，他们是韩国三星，美国摩托罗拉公司，还有日本，东芝公司，他们生产的产品目前占据最大的份额的整个市场大门。
1.2课题研究意义
现在，中国的自动售检票系统还不够成熟还有待进一步完善，随着国内高铁，地铁票系统为例。近年来，随着经济的不断发展，人们对国内轨道交通需求不断增长的不满，以目前人们的需求，尤其是对自动检票闸机需求不断增长，人民的呼声越来越高，许多企业和组织都自动门技术花了很大的功夫，在不断的研究和改进，技术的自动门不断提高。然而，一些关键零部件和核心技术与国外相比仍有相当大的差距，至今门的整体技术水平不是很高。
自动售检票系统用于铁路运输的开始，在20世纪80年代，发展至今，自动门技术变得越来越完善。然而，我们的亚冠技术起步较晚，但还有一个更成熟的产品门，所以大部分的AFC设备从国外购买，成本和维护成本都很高。经过这么多年的研究和开发，国内很多企业从国外技术并结合中国特色的学习，我们开发了一些产品已经通过国内用户。随着国家的快速发展和国家轨道交通的支持，我们的技术亚足联已大大提高。
总的来说，我国国内AFC技术的发展水平还跟不上城市轨道交通的需求，为了适应当前的发展形势，要积极提升国内AFC系统技术水平。
1.3闸机控制系统相关技术研究现状
制动控制系统具有车门控制模块和车门机制，两部分，其中第一门机构，由于早期的发展，再加上不断的研究和技术的后期变更已基本成熟这一块，倒是门控模块，由于不同的原因复杂和驱动电机上的门机构，使门控制模块电驱动技术已经有了很大的不同，现在一般使用的栅极驱动马达的直流或交流感应电机的两个主要的电机，因为与减速装置的感应电动机通常需要一定量，所以这会增加门控制系统的体积，而其开发成本也增加了。和它相比直流电机调速方便，低扭矩平稳，因此使用直流电机。
1.4闸机技术的主要内容
本次论文以无锡职业技术学院的图书馆扇门闸机控制系统的应用为背景，根据扇门控制的具体要求来完成了这次控制系统的总体设计，这其中包括电路的设计，器件的选择，电路安装与调试这三个部分等，该控制系统主要实现一次只通过一人，减少闸门控制的错误率，确保人能正确通过。
论文共分为九章，总体结构安排如下：
第一章：阐述了自动闸机控制系统的背景和意义，并且介绍了闸机门控制系统的国内外研究的现状。
第二章：主要分析并介绍了自动闸机控制系统总体方案设计。
第三章：首先是对整个闸机控制系统的硬件电路设计，这其中包括主控芯片部分，蜂鸣器控制部分，扇门闭合控制模块，LCD显示模块，指纹识别模块，电源电路模块，人脸识别模块,RFID读写模块这八个部分。
第四章：软件设计，主要包括主程序流程图，指纹识别流程图，人脸识别流程图，电机控制流程图。
第五章：对自动闸机控制系统进行仿真及调试。
第六章：电路原理图以及源程序。
第七章：结论。
第八章：谢辞。
第九章：参考文献。
二、总体方案设计
2.1闸机简介
自动闸机控制系统是最简单的通道阻挡装置，旨在规范和管理人员进，出之一，高速铁路系统，自动门，收费站的自动售票系统的主要应用。其核心是一个主要的功能仅由一个人，通常是在各种收费主设置，存取场合入口
由于机芯的控制方式各有各的不同，目前主要分为以下三种类型，它们分别是：机械式闸机、半自动式闸机、全自动式闸机,通常一些厂商会把半自动式闸机称为电动式闸机，还有就是把全自动式闸机称为自动式闸机。
2.2闸机通行控制
在这个闸机系统中，用户每人会有张智能卡，在刷卡区域出示此智能卡，闸机控制器会根据这个智能卡上的数据读入相应的卡号，并与之前已经从电脑输入在存储器上的数据进行对比，如果它们的卡号一致，说明此张智能卡是合法的，并在闸机上安装的显示器显示用户姓名，且闸机内部蜂鸣器响一声长音，提示成功。
控制器通过天线会扇门发出一个信号，电机驱动会自动打开扇门，在这时用户可以顺利通过这个扇门。以此类推，在此基础上控制器增加了指纹以及人脸的识别，在用户没带智能卡的情况下，验证通过也可通过闸机。
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