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基于Arduino与Python的实验室联动门禁报警系统设计
资料介绍
为满足高校实验室信息化建设中的安全需求,设计了基于Arduino和Python的实验室联动门禁报警系统。提出基于Arduino开源单片机为核心模块的设计方案,该方案利用开源的Python语言编写API接口连接各部分功能,使它们能互相通信,解决了传统门禁的弊端,提高了实验室的安全性。
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（完整内容请下载后查看）基于
与
的实验室
Arduino P thon
y
联动门禁报警系统设计
１
２
,
郑 禄 常 佳
(
１．
;
,
)
４３００７４
中南民族大学 实验教学与实验室管理中心 中南民族大学 计算机科学学院 湖北 武汉
２．
:
,
.
的实验室联动门禁报警系统
摘
要 为满足高校实验室信息化建设中的安全需求 设计了基于
和
Arduino Pthon
y
,
提出基于
开源单片机为核心模块的设计方案 该方案利用开源的
语言编写
接口连接各部分功
API
Arduino
Pthon
y
,
,
,
.
能 使它们能互相通信 解决了传统门禁的弊端 提高了实验室的安全性
:
;
;
;
关键词
实验室安全 联动报警
ArduinoPthon
y
:
/
j
DOI１０．１１９０７rdk．１６２７３３
:
TP３１９
:
A
:
( )
中图分类号
文献标识码
文章编号
１６７２-７８００２０１７００１-００７６-０２
/
,
,
的 晶 体 振 荡 器 个
１ Micro
数字
引 脚
个
IO １ １６MHz
,
,
,
.
个复位按钮
接口
个
接口
个
接口
引言
USB １ DC １ ICSP １
０
使用的 控制器中最新的多功能微型
是
Leonardo Arduino
,
,
通信功能 减除了
ATmea３２u４ USB
、
控制器 直接使用
的
高等院校实验室承担着学校实验教学 科研等重要任
g
[]
１
.
芯片程序
转
USB UART
,
.
务 安全保 障 越 来 越 受 到 重 视
随 着 物 联 网 技 术 的 发
联动报警基本原理
１．２
,
.
展 门禁报警系统成为最主要的安保系统之一 门禁报警
/
.
协议 系统将各 种 门 禁
联动报警功能使用
TCPIP
地址嵌入在
,
系统应用是高校实验室信息化建设的一个重要组成部分
设备的
地址与
单片机代码
Arduino
IP
MAC
,
是实验室安全管理的必然要求 也是保障实验室安全开放
,
,
中进行绑定 并用代码标记对应的位置 用来区分不同实
[]
２
.
的必要手段和方法
.
验室的不同设备 报警功能实现方式是将控制报警的中
实验室联动门禁报警系统与传统的门禁安保设备不
,
断函数写在
单片机代码中 报警函数通过
协
IP
Arduino
,
.
同 它变被动的监控与报警为主动模式 传统实验室门禁
,
.
协议进行功能通信
议找到目的地址 利用
TCP
,
系统只是简单实现控制学生进出事务 采用机械式门锁和
系统结构
１．３
[]
３
,
,
钥匙
若管理人员钥匙丢失则直接影响实验教学 严重
实验室联动门禁报警系统可以接收到所有区域门禁
,
发送的信息 实验员通过门禁控制器按钮发送报警信息到
.
者会造成教学事故发生 本文利用
和
技
Arduino Pthon
y
.
,
本地单片机 本地单片机调 取 报 警 中 断 函 数 通 过
TCP
端的主控制中心 主控制中心将接
,
、 、
术设计的门禁系统 具有很好的联动性 扩展性 安全性和
.
协议
端口传到
PC
８０
,
,
.
实用性 能够满足复杂的环境要求 适应实验室建设发展
,
收到的信息传送到实验室联动门禁报警系统 系统根据数
,
.
据库中的设备信息进行比对 判断是否是报警信息 如是
系统硬件设计
１
,
系统报警则将信息记录在数据库中 同时开启多线程将报
.
,
警信息发送到其它门禁系统 报警 功 能 开 启
显 示
LED
.
屏显示报警位置 以此判断找到安全出口 快速安全撤离
简介
１．１ Arduino
,
,
,
是基于单片机的人机互动产品开发平台 具
Arduino
.
系统结构原理如图 所示
１
,
“
”.
有丰富易用的模块 常被称为 电子积木
的硬
Arduino
,
件平台是开源项目 任何人都可以在
的硬件平台
Arduino
系统软件设计
２
.
上做二次开发
硬件平台有基于
的单片机
AVR
Arduino
[]
４
, /
,
.
主控板 各式
电子模板 以及丰富的外围模块
本
个
简介
IO
２．１ Pthon
y
,
系统开发环境采用
微控制器板 它有
是一种面向对象的解释型计算机程序设计语
ATmea３２u４
２０
Pthon
y
g
:
(
)
基金项目 中南民族大学大学生创新训练项目
XCX１５０７８
:
(
１９８９－
), ,
,
,
,
作者简介 郑禄
男 内蒙古乌兰察布人 硕士 中南民族大学实验教学与实验室管理中心助理实验师 研究方向为计算机技
、
.
术 实验室管理
, :
禄 常 佳 基于
第
期
郑
与 的实验室联动门禁报警系统设计
Arduino Pthon
y
· ·
７７
１
:
( )//
获取其他
.
,
协议 语法简洁
GPL
言
的源代码和解释器遵循
６ doorsInfo＝ etOtherDoorInfodoorID
g
Pthon
y
门的
地址
IP
,
、
,
清晰 具有简洁性 易读性以及可扩展性 同时具有丰富的
[]
５
:
!
:
７ ifdoorsInfo ＝－１
,
.
库函数支持
可 以 快 速 生 成 程 序 的 原 型 本 系 统 采 用
:
:
foritindoorsInfo
８
.
语言编写部分核心代码
Pthon
y
:
_ _
(
,([],
９
thread．startnewthreadechoInLED it０ it
[], ))//
开启
线程
２ doorID
LED
foritindoorsInfo
_ _
:
１０
:
:
(
,([],
１１
thread．startnewthreadalarmWarnit０it
开启门的线程
[]))//
１
:
:
１２ else
:
１３
_ _ ,())
(
thread．startnewthreadstartStoThread
p
//
停止所有的线程
图
五门联动门禁报警系统结构
１
:
( )
p
１４returnson．dumsret
j
,
LED
联动报警功能由 语言完成
屏显示由 语
C＃
C
,
.
言完成 由
语言搭建系统整体环境 各种功能对
系统实现
Pthon
y
３
接 使 用
的
接
Pthon A licationProramminInterface
pp g g
y
,
. ,
口 它能够便捷地对系统进行维护和管理 同时
.
,
以两门联动报警为例 当门禁系统处于正常状态时
Pthon
y
的
接口可以快速将不同编程语言实现的功能模块对
API
.
,
号门接收到报警联动信
２
如图 所示
当
号门报警时
３
１
,
接在一起实现相互通信功能 解决了系统中多语言集成的
,
,
息
示
屏显示报警信息并正确显示报警地点 如图
所
４
LED
.
兼容性问题
.
,
,
号门接收到报警联动信息
LED
当
号门报警时
２
１
系统流程设计
, .
屏显示报警信息并正确显示报警地点 如图 所示
５
２．２
,
单片机进行初始化设置 单片
程序开始时对
Arduino
,
机通过判断触发报警按钮检测是否有报警信号传来 当检
,
/
测到有报警信号传来时 单片机会通过
协议将报
主控制器
TCPIP
图
正常状态
３
.
端的 主控制器
PC Pthon
警信号传给
Pthon
y
y
,
,
LED
会将报警信号传递给其它场所 进而联动报警
屏显
.
.
示报警场所信息 系统流程如图 所示
２
图
号门报警
号门报警
４
１
２
图
５
结语
４
基于
和
搭建的实验室联动门禁报警系
Arduino Pthon
y
图
系统流程
２
,
统在一个实验室发生紧急情况时 其他实验室实验员可立
系统核心代码设计
,
即通过本系统收到紧急报警信息 迅速通过安全出口撤离
２．３
.
实验室联动门禁报警系统实现了多门联动报警功能
,
.
学生 为师生人身安全及实验设备安全提供保障 本系统
,
有报警信息时快速触发 控制器中心及时判断报警信息并
,
,
借助先进的信息技术 消除了实验室门禁间的信息孤岛 具
,
,
及时发送 实验相关人员能在第一时间得到报警信息 及
、 、
,
.
有安全 可靠 管理简单等特点 提高了实验室的安全性
.
时安全逃出实验室 系统的核心代码实现主要涉及接收
:
参考文献
、
、
、
请求的各种设备
地址 开启报警时间 增加报警日志
IP
[]
,
,
[]
王治文 陈俊武 洪慧 面向开放管理的实验室门禁系统 实验室
J．
、 、 .
线程 开启门禁线程 停止报警信息等 联动报
开启
１
．
LED
警核心伪代码如下
,
, ():
研究与探索
２００９２８６ ６０-６３．
:
[]
２
,
[]
实验
J．
李郁峰 高小明 基于网络的低成本实验室门禁管理系统
．
:
(/ )//
Procedure１LinkaeAlarmINPUT＠a ．route＇warn＇
g
pp
,
, ():
室研究与探索
２０１０２９６ １６９-１７１．
接口
API
[]
３
/
[]
架构的实验室门禁管理系统设计 数据库与信
J．
冯德尹 基于
． BS
:
//
报警信息
OUTPUTalarmWarn
:
,
, ( ):
息管理
２０１４１６３８ ５９-６１．
_ //
请求各种设备的
地址
IP
１ i＝reuest．remoteaddr
p q
[]
４
,
[]
的互动产品平台创新设计 单片机与嵌入
J．
杨继志 郭敬
．Arduino
:
!
:
２ ifdoorID ＝－１
,
, ():
式系统应用
２０１２１２４ ３９-４１．
:
(
( ))//
获取
３ lo eri．nfo＂warnfromNo．＂＋strdoorID
gg
[]
５
,
,
[]
中国信息技
罗亮 陈红 卢解卿 谈如何用
控制
．
Pthon ArduinoJ．
y
门的
地址
IP
:
,
():
术教育
２０１６８ ６５-６７．
()//
开启报警时间
４ startWarnTime＝time．time
(
:
)
责任编辑 杜能钢
:
( )//
增加门的日志信息
５ addWarnLo doorID
g
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