基于MSP430的無(wú)線門(mén)禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前門(mén)禁控制系統(tǒng)的功耗大、成本高、控制不靈活等缺陷，設(shè)計(jì)了一種基于MSP430系列CC430F5135單片機(jī)的低功耗無(wú)線門(mén)控系統(tǒng)。介紹了CC430F5135及其內(nèi)部集成的RF無(wú)線通信模塊和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法，并詳細(xì)地分析了門(mén)控模塊、電子密碼鎖模塊和RF無(wú)線通信模塊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了采用CC430F5135設(shè)計(jì)門(mén)控系統(tǒng)的可行性。
關(guān)鍵詞：門(mén)控系統(tǒng)；MSP430；CC430F5135；RF無(wú)線通信模塊；電子密碼鎖

引言
隨著人們生活水平的不斷提高，家庭防盜這一問(wèn)題也變得尤為突出。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性差等缺陷，已經(jīng)逐漸被淘汰，電磁鎖由于其保密性高、使用靈話、安全系數(shù)高，逐漸進(jìn)入千家萬(wàn)戶。如果在一個(gè)家居系統(tǒng)中有多個(gè)門(mén)，就需要一套綜合的門(mén)控系統(tǒng)，這樣就可以監(jiān)控所有樓門(mén)的開(kāi)關(guān)。
參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的門(mén)控系統(tǒng)是以AT89S51單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)功耗較大，使用成本較高，所以其應(yīng)用具有一定的局限性。參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的門(mén)控系統(tǒng)利用局域網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)控制，所以制作成本較高，而且應(yīng)用范圍有限。針對(duì)以上缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用MSP430系列單片機(jī)CCA30F5135芯片為控制核心，其不但具有MSP430系列單片機(jī)的低功耗性能，而且具有RF無(wú)線收發(fā)器的功能，RF無(wú)線功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)進(jìn)行無(wú)線控制，方便用戶使用，而且低功耗特性使得使用成本較低，達(dá)到了目前應(yīng)用的要求。

1 門(mén)控系統(tǒng)運(yùn)行原理
本系統(tǒng)主要由兩部分組成：一部分是中央控制中心，其主要作為管理中心，用戶可以監(jiān)控所有樓門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；另一部分是門(mén)控模塊，其作用主要是控制門(mén)的開(kāi)關(guān)，并且將門(mén)的開(kāi)關(guān)信息傳送給中央控制中心，包括鍵盤(pán)電路、顯示電路、報(bào)警電路和開(kāi)鎖控制電路等。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)采用電子密碼鎖控制開(kāi)關(guān)門(mén)，電子密碼鎖相對(duì)于射頻卡成本較低，而且可以隨時(shí)更改密碼，安全性較高。當(dāng)需要開(kāi)門(mén)時(shí)，首先從矩陣鍵盤(pán)輸入6位數(shù)密碼，其初始密碼由程序設(shè)定，輸入完密碼后按開(kāi)門(mén)鍵開(kāi)鎖，如果想清除輸入可以按取消鍵，按鍵時(shí)均會(huì)有“短滴”聲提示。若輸入的密碼正確，密碼輸入正確指示燈亮，LCD顯示“密碼正確”，并且輸出一個(gè)打開(kāi)電磁鎖的信號(hào)；若密碼輸入錯(cuò)誤，則密碼輸入錯(cuò)誤指示燈亮，LCD顯示“密碼錯(cuò)誤”。如果在6 s內(nèi)無(wú)任何操作，則清除所有輸入內(nèi)容。如果某個(gè)門(mén)控模塊有密碼輸入情況，門(mén)控模塊內(nèi)部的CC430F5135單片機(jī)會(huì)通過(guò)內(nèi)部集成的RF無(wú)線收發(fā)器，將有人輸入密碼開(kāi)門(mén)的信號(hào)傳輸給中央控制中心，這樣中央控制中心就能知道所有樓門(mén)的情況，中央控制中心通過(guò)一個(gè)LCD顯示所有的樓門(mén)開(kāi)關(guān)情況。如果用戶想打開(kāi)或者關(guān)閉某個(gè)門(mén)，則只需要通過(guò)鍵盤(pán)找到門(mén)號(hào)并輸入相關(guān)指令。門(mén)控模塊和中央控制中心均以CC430F5135為控制核心，如果在40 s之后無(wú)任何操作，單片機(jī)就會(huì)進(jìn)入到低功耗模式。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
門(mén)禁控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括中央控制中心設(shè)計(jì)和門(mén)控模塊設(shè)計(jì)，下面就各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2．1 中央控制中心設(shè)計(jì)
中央控制中心和門(mén)控模塊都是以MSP430系列單片機(jī)CC430F5135為控制核心，其內(nèi)部集成的RF無(wú)線模塊節(jié)省了外部擴(kuò)展的無(wú)線通信模塊，降低了成本。CC430F5135是TI公司MSP430F5xx MCU與低功耗RF收發(fā)器相結(jié)合的產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無(wú)需維修即可工作長(zhǎng)達(dá)10年以上；此外，微型封裝所包含的高級(jí)功能性還可為創(chuàng)新型RF傳感器網(wǎng)絡(luò)提供核心動(dòng)力，以向中央采集點(diǎn)報(bào)告數(shù)據(jù)。CC430F5135為16位超低功耗MCU，具有16 KB閃存、2 KB RAM、CC1101無(wú)線電收發(fā)器、AES-128和USCI，供電電壓為1．8～3．6 V，正常工作模式消耗電流為160 μA／MHz，低功耗模式3消耗電流為2．0μA。