基于MSP430的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁控制系統設計

摘要：針對目前門(mén)禁控制系統的功耗大、成本高、控制不靈活等缺陷，設計了一種基于MSP430系列CC430F5135單片機的低功耗無(wú)線(xiàn)門(mén)控系統。介紹了CC430F5135及其內部集成的RF無(wú)線(xiàn)通信模塊和系統的結構原理，給出了系統硬件設計和軟件設計方法，并詳細地分析了門(mén)控模塊、電子密碼鎖模塊和RF無(wú)線(xiàn)通信模塊。實(shí)驗結果驗證了采用CC430F5135設計門(mén)控系統的可行性。
關(guān)鍵詞：門(mén)控系統；MSP430；CC430F5135；RF無(wú)線(xiàn)通信模塊；電子密碼鎖

引言
隨著(zhù)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。傳統的機械鎖因其結構簡(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(huà)、安全系數高，逐漸進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。如果在一個(gè)家居系統中有多個(gè)門(mén)，就需要一套綜合的門(mén)控系統，這樣就可以監控所有樓門(mén)的開(kāi)關(guān)。
參考文獻設計的門(mén)控系統是以AT89S51單片機為控制核心，系統功耗較大，使用成本較高，所以其應用具有一定的局限性。參考文獻設計的門(mén)控系統利用局域網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)控制，所以制作成本較高，而且應用范圍有限。針對以上缺點(diǎn)，本系統采用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(wú)線(xiàn)收發(fā)器的功能，RF無(wú)線(xiàn)功能可以實(shí)現對門(mén)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)控制，方便用戶(hù)使用，而且低功耗特性使得使用成本較低，達到了目前應用的要求。

1 門(mén)控系統運行原理
本系統主要由兩部分組成：一部分是中央控制中心，其主要作為管理中心，用戶(hù)可以監控所有樓門(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、報警電路和開(kāi)鎖控制電路等。系統整體框圖如圖1所示。

本系統采用電子密碼鎖控制開(kāi)關(guān)門(mén)，電子密碼鎖相對于射頻卡成本較低，而且可以隨時(shí)更改密碼，安全性較高。當需要開(kāi)門(mén)時(shí)，首先從矩陣鍵盤(pán)輸入6位數密碼，其初始密碼由程序設定，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；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內無(wú)任何操作，則清除所有輸入內容。如果某個(gè)門(mén)控模塊有密碼輸入情況，門(mén)控模塊內部的CC430F5135單片機會(huì )通過(guò)內部集成的RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，將有人輸入密碼開(kāi)門(mén)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(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(hù)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，單片機就會(huì )進(jìn)入到低功耗模式。

2 系統硬件設計
門(mén)禁控制系統的硬件設計包括中央控制中心設計和門(mén)控模塊設計，下面就各個(gè)部分進(jìn)行詳細介紹。
2．1 中央控制中心設計
中央控制中心和門(mén)控模塊都是以MSP430系列單片機CC430F5135為控制核心，其內部集成的RF無(wú)線(xiàn)模塊節省了外部擴展的無(wú)線(xiàn)通信模塊，降低了成本。CC430F5135是TI公司MSP430F5xx MCU與低功耗RF收發(fā)器相結合的產(chǎn)品，可實(shí)現極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用無(wú)需維修即可工作長(cháng)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(dòng)力，以向中央采集點(diǎn)報告數據。CC430F5135為16位超低功耗MCU，具有16 KB閃存、2 KB RAM、CC1101無(wú)線(xiàn)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。