竞赛作品-门禁系统全面设计方案（含原理图、PCB源文件及源代码等）-电路解决方案

简介：
本项目提供了一套完整的门禁系统设计，包括详细的原理图、高质量的PCB布局以及完整的源代码。旨在为用户提供一个可靠且易于实施的安全访问控制系统方案。 门禁系统设计要求：基于ATmega328单片机进行设计，包括通话、振铃、摘机、开锁等功能，并且需要有键盘和显示电路。 设计思路： - 系统使用AD转换器（ADC）、UART通信接口、PWM信号生成以及SPI总线。 - 为满足体积要求，采用Arduino Nano作为主控板。语音采样通过驻极体麦克风完成，经过200倍前置放大后进行8位AD采样，采样率为8kHz，确保电话音质标准。 - 考虑到通信的多对一特性以及10~100m的距离需求，选择485通信方式，并设定通信速率达到512Kbps以满足语音和控制信号传输的需求。同时采用PWM进行音频播放支持。 硬件设计分析： - Arduino Nano主控板直接使用Arduino Nano版本，通过拨码开关切换485通信与下载程序的0、1脚功能。 - 整个系统由外部提供12V电源供电，用于驱动继电器和LM386功放芯片。此外，使用LM2940将电压转换为所需的5V，并且Nokia 5110显示屏直接采用Nano板上的3.3V电源供电。 - ADC键盘电路中由于Arduino接口数量有限制，因此选择ADC键盘实现按键输入功能，最多支持一次性挂载20个按键。每个分压电阻使用的是1kΩ规格的元件，并且具有良好的线性度表现。 - 485通信模块采用了两片MAX485芯片构建全双工通信架构，在实际测试中发现即使在较远距离（如10米网线）或较高波特率（2Mbps）下也能保持稳定不丢包的性能。 - 麦克风采样电路部分，使用普通驻极体麦克风作为音频采集设备，并通过LM358运算放大器进行前置放大处理后送入AD转换模块完成数字化过程。 - 功放设计采用经典方案——LM386芯片。PWM信号经过积分滤波之后再输入功放，在12V供电条件下声音质量更佳，噪音和失真现象减少至可接受范围内。 - 开锁功能通过继电器实现，并且在电路中增加9014晶体管以提供额外电流支持并用二极管吸收反向电动势防止损坏。 最终测试结果表明：系统能够在12V供电环境下清晰地完成语音通信，声音响亮并且几乎没有噪音干扰。可以灵活调整从机地址（范围为001~999），同时其他功能如开门操作和交互界面等也已基本实现。