TC15单片机和nRF240I的无线门禁系统设计
TC15单片机和nRF240I的无线门禁系统设计
本文研究设计的基于STC15单片机和nRF2401的无线门禁系统，通过人脸识别上位机系统，能够实时检测和识别来访者身份。若数据库中包含来访者信息，则门禁执行终端打开门锁，并在LCD显示来访者信息;否则，报警器报警。
TC15单片机和nRF240I的无线门禁系统设计
STC15L2K61S2是STC公司生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强干扰的新一代8051单片机，采用第8代加密技术，加密性强，并且指令代码完全兼容传统的
8051单片机，但速度又比传统的8051单片机快8～12倍。STC15系列单片机内部集成高精度R/C时钟，可配置时钟的范围5～35MHz，同时STC15系列单片机内部集成了高可靠复位电路，因此STC15L2K61S2最小系统不需要外部晶振和时钟电路。
STC15L2K61S2具有3路CCP/PWM/PCA，8路10位高速A/D转换器，内置2K大容量SRAM，2组超高速异步串行通信端口和1组高速同步串行通信端口SPI，并且对于5TC15L2K61S2这款单片机来说，它的供电电压只需要3.3V，因此它的功耗相比传统的8051单片机要低很多。
nRF2401的工作电压是在1.9～3.6V之间，单片机的供电电压是3.3V。为了让nRF2401正常稳定工作，必须给nRF2401接一个直流电源模块。经测试nRF2401在3.3V时工作比较稳定，并且STC15L2K61S2单片机的供电电压也为3.3V。系统采用USB供电，电压约为5V，因此需要将5V电压转换成3.3V电压。电源模块选用线性稳压电源LM317组成模拟电源，通过调节滑动变阻器。
TC15单片机和nRF240I的无线门禁系统设计
nRF2401是由Nordic公司出品的单芯片无线收发芯片，工作于2.4～2.5GHz的全球免申请频率。芯片内置地址解码器、先入后出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。
nRF2401工作模式有4种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN三个引脚决定。nRF2401的收发模式有EnhancedShocKBurstTM收发模式、ShocKBurstTM收发模式和直接收发模式三种。为了节能，本系统选择使用EnhancedShockBurstTM收发模式进行无线传输，nRF2401射频模块与STC15L2K61S2的连接电路如图3所示。CSN为芯片的片选线，当CSN为低电平时，芯片工作。SCK为芯片控制的时钟线。MISO与MOSI为芯片控制数据线。IRQ为中断信号，无线通信过程中MCU主要是通过IRQ与nRF24L01进行通信。CE为芯片的模式控制线。在CSN为低的情况下，CE协同nRF24L01的CONFIG寄存器共同决定nRF24L01的状态。
Nokia5110是诺基亚公司生产的一款液晶显示屏，既可以显示字符也可以显示图形，采用低压供电时，正常显示的工作电流在200μA之下，并且价格便宜。一块带有驱动芯片的Nokia5110模块只要15元，而1602液晶显示屏需要20元，12864液晶显示屏则需要50～70元，并且Nokia5110的接口只有8个引脚包括背光，相比1602和12864来说引脚少了很多，在硬件设计上也更加方便。Nokia5110的8个引脚分别为RST、CE、D/C、SDIN、SCLK、VCC、BL和GND，其中RST为复位引脚，CE为芯片使能引脚，D/C为模式选择引脚，SDIN为串行数据线，SCLK为串行时钟，VCC为3.3V工作电压，BL为背光引脚，GND为电源地。
本文采用L298N构成电机驱动电路，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15引脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A;额定功率25W。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，正好满足本系统的设计需要。
通过多次大量实验测试，本文设计的无线门禁系统有较好的实时性和准确性，在有障碍物条件下，数据传输也能满足实用性要求，达到了预期的设计目标。
