基于MSP430的無線門禁控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對目前門禁控制系統(tǒng)的功耗大、成本高、控制不靈活等缺陷，設(shè)計了一種基于MSP430系列CC430F5135單片機的低功耗無線門控系統(tǒng)。介紹了CC430F5135及其內(nèi)部集成的RF無線通信模塊和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方法，并詳細(xì)地分析了門控模塊、電子密碼鎖模塊和RF無線通信模塊。實驗結(jié)果驗證了采用CC430F5135設(shè)計門控系統(tǒng)的可行性。
關(guān)鍵詞：門控系統(tǒng)；MSP430；CC430F5135；RF無線通信模塊；電子密碼鎖

引言
隨著人們生活水平的不斷提高，家庭防盜這一問題也變得尤為突出。傳統(tǒng)的機械鎖因其結(jié)構(gòu)簡單、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，逐漸進入千家萬戶。如果在一個家居系統(tǒng)中有多個門，就需要一套綜合的門控系統(tǒng)，這樣就可以監(jiān)控所有樓門的開關(guān)。
參考文獻設(shè)計的門控系統(tǒng)是以AT89S51單片機為控制核心，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。參考文獻設(shè)計的門控系統(tǒng)利用局域網(wǎng)進行組網(wǎng)控制，所以制作成本較高，而且應(yīng)用范圍有限。針對以上缺點，本系統(tǒng)采用MSP430系列單片機CCA30F5135芯片為控制核心，其不但具有MSP430系列單片機的低功耗性能，而且具有RF無線收發(fā)器的功能，RF無線功能可以實現(xiàn)對門進行無線控制，方便用戶使用，而且低功耗特性使得使用成本較低，達到了目前應(yīng)用的要求。

1 門控系統(tǒng)運行原理
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)控所有樓門的開關(guān)狀態(tài)；另一部分是門控模塊，其作用主要是控制門的開關(guān)，并且將門的開關(guān)信息傳送給中央控制中心，包括鍵盤電路、顯示電路、報警電路和開鎖控制電路等。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關(guān)門，電子密碼鎖相對于射頻卡成本較低，而且可以隨時更改密碼，安全性較高。當(dāng)需要開門時，首先從矩陣鍵盤輸入6位數(shù)密碼，其初始密碼由程序設(shè)定，輸入完密碼后按開門鍵開鎖，如果想清除輸入可以按取消鍵，按鍵時均會有“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”，并且輸出一個打開電磁鎖的信號；若密碼輸入錯誤，則密碼輸入錯誤指示燈亮，LCD顯示“密碼錯誤”。如果在6 s內(nèi)無任何操作，則清除所有輸入內(nèi)容。如果某個門控模塊有密碼輸入情況，門控模塊內(nèi)部的CC430F5135單片機會通過內(nèi)部集成的RF無線收發(fā)器，將有人輸入密碼開門的信號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的情況，中央控制中心通過一個LCD顯示所有的樓門開關(guān)情況。如果用戶想打開或者關(guān)閉某個門，則只需要通過鍵盤找到門號并輸入相關(guān)指令。門控模塊和中央控制中心均以CC430F5135為控制核心，如果在40 s之后無任何操作，單片機就會進入到低功耗模式。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
門禁控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括中央控制中心設(shè)計和門控模塊設(shè)計，下面就各個部分進行詳細(xì)介紹。
2．1 中央控制中心設(shè)計
中央控制中心和門控模塊都是以MSP430系列單片機CC430F5135為控制核心，其內(nèi)部集成的RF無線模塊節(jié)省了外部擴展的無線通信模塊，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，可實現(xiàn)極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無需維修即可工作長達10年以上；此外，微型封裝所包含的高級功能性還可為創(chuàng)新型RF傳感器網(wǎng)絡(luò)提供核心動力，以向中央采集點報告數(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。