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设计报告
1
一、方案选择
1.1 方案分析与比较
1.1.1 门锁方案的选择
方案一:使用继电器。使用继电器作为本系统的门锁,继电器事具有隔离
功能的自动开关元件,通过继电器来显示门的状态,继电器开代表门开,记得
奶骑关闭代表门关闭。
方案二:使用步进电机。使用步进电机作为本系统的门锁,步进电机是将
电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元件,本题目选用步进电机,
通过步进电机的转动模拟门开,步进电机转动表示解锁成功,步进电机不转动
表示解锁失败。
经过对题目的分析,综合分析便捷程度本设计最终选择方案二。
1.1.2 控制器方案的选择
方案一:选择 51 系列单片机作为主控芯片。STC89C52 是采用增强型 8051
核的可编程芯片,最高工作时钟频率为 80MHz,芯片内集成了通用 8 位中央处
理器和 ISP Flash 存储单元,能够满足本系统最基本的设计要求。其缺点是对于
深度优化程序的相应速度和并行处理事件的能力。
方案二:选择 STM32 系列单片机作为主控芯片。STM32F407 拥有非常丰富
的软硬件资源,内核为 32 位高性能 ARM Cortex-M4 处理器,采用高速嵌入式存
储器,最多 4 字节的备份 SRAM,时钟频率高达 168MHz,外部接口丰富。
由于本题目要求,STM32F407 可以满足本题目的响应速度,本设计最终选
择方案二。
1.2 系统方案设计
2
硬件方面,系统整体由 STM32F407ZG 作为主控 MCU,使用 AS608 指纹识别
模块实现指纹识别解锁,使用 RFID-RC522 射频模块实现刷卡解锁,使用 HC-05
蓝牙模块实现手机解锁,使用 4*4 矩阵键盘模拟键盘,达到输入密码解锁、修
改密码、录入指纹及卡片的目的,使用步进电机旋转模拟门锁开关,通过 OLED
显示屏显示相关信息。软件方面,采用 C 语言编程,将功能分模块编写代码,
模块化编写代码使得系统整体有序,并且易于修改。
二、理论分析与实验原理
2.1 步进电机控制原理
步进电机是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机,它旋转是以固
定的角度(称为步距角)一步一步运行的,故称步进电机。控制步进电机,需
要使用步进驱动器控制。步进驱动器是一种能使步进电机运转的功率放大器,
能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移,电机的转速与脉冲频率
成正比,所以控制脉冲频率可以精确调速,控制脉冲数就可以精确定位。步进
电机控制原理图如图 1 所示。
图 1 步进电机控制原理图
因此,只需使用主控单片机输出相应 PWM 波,便可通过步进驱动器对步
进电机进行控制,从而控制步进电机旋转模拟门锁开关。
2.2 指纹识别原理
3
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