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1、项目训练三 门禁系统一、目的要求1掌握门禁系统的概念。2掌握非接触式IC卡门禁系统的组成。3通过门禁系统的训练，掌握串行静态显示的方法。4掌握卡号显示方法。5进一步掌握单片机的使用技巧和方法。二、任务目标利用单片机AT89S52构成一非接触式IC卡门禁系统，要现如下功能：1程序控制开锁当读卡器检索到合法IC卡时，由CPU提供一个低电平信号，因为，AT89S52单片机复位是高电平有效，并且实际电路必须有看门狗电路，一旦出现故障，也需高电平复位，因此，采用低电平作为控制门的开有效信号。2出门按钮开锁按钮按下，给出一个开关信号，此时门锁同样被打开。3从消防安全考虑，如果发生意外或危险，只要断开电源，
2、门锁同样可以被打开。4读卡显示当读卡器检索到合法射频卡时，七段数码管可以显示出此卡的卡号，以便识别出持卡人身份。5蜂鸣器报警当门锁处于开启状态时，超过延时时间，蜂鸣器发出蜂鸣，以提示用户及时关门。6工作指示灯红色指示灯提示电源正常供电。绿色指示灯提示门锁工作状态，刷卡合法，绿色指示灯亮。三、工具器材直流电源5V/500、门禁系统套件、编程器、PC机等。四、预备知识随着科学的进步、社会的发展，人们对生活质量有了更高的要求，对安全防有了更多的需求，如何有效地控制人员的出入成了一个新的课题。为此应运而生的门禁控制系统在众多安防产品中脱颖而出。门禁系统顾名思义，就是对出入口通道进行管制的系统，是一种管
3、理人员进出的数字化管理系统。门禁系统由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁以及相应的软件、电源和其他相关门禁设备等组成。目前非接触式IC卡门禁系统应用广泛。本训练项目将以天大银河科技研制的门禁系统为载体，重点讲解门禁系统的控制核心AT89S52 单片机。（一）非接触式IC卡门禁系统框图 图P3.1 非接触式IC卡门禁系统框图主控MCU单片机芯片（89S52）时钟电路传输模块（MAX232）中央控制电脑数据存储电路24C64EM9931模 块电 锁天线显 示键 盘出门按 钮报警及工作指示指示复位电路非接触式IC卡门禁系统包括读写器、中央控制电脑的软件管理系统、中央控制电脑与读写器之间的数据传输三
4、部分。其中读写器是核心，包括MCU、复位电路、时钟电路、报警及工作指示电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触式IC卡读写模块和电锁驱动部分。非接触式IC卡门禁系统框图如图P3.1所示。门禁系统采用AT89S52单片机作为控制核心，采用射频卡完成刷卡进门，按钮出门功能。其工作流程见图P3.2所示。（二）门禁系统中单片机口的资源分配为实现门禁系统的功能，需读卡：2条线（P1.1，INT1）；键盘：3条线（P1.5，P1.6，P1.7）；门控：6条线（上锁，门态，出门开关，音量，灯）；存储：3条线（P2.0，P2.1，P2.2）；通讯：5条线（RXD，TXD，P1.2，P1.3，INT0）
5、；显示：2条线（P1.0，P1.4）。表P1.1 门禁系统I/O口资源分配P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0键键显示键申请通讯通讯读卡显示P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0出门按钮蜂鸣器指示灯门态上锁SCLSDA“0”有效“0”响“1”亮“1”上锁24C64其中，存储芯片选用24C64，通信芯片选用75176。P1.2控制通讯芯片75176，“0”：收、“1”：发；P1.3控制通讯申请信号，“0”：申请、“1”：不申请；INT0控制通信的AB线，B2=0时接通、B2=1时断开。单片机口资源的具体分配见表P1.1。初始化装载权限寻 卡加
6、入权限？下一张卡提权执行报警执行开门取时间+卡号+BCC码发送数据写入24C64中数据指针加12纪录数加1发送纪录数清空24C64数据指针=0纪录数=0NNNYYY图P3.2 非接触式IC卡门禁机总体工作流程卡号在数据库？纪录满否？（三）各部分电路原理分析非接触式IC卡门禁机工作过程为当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭；当按下出门按钮时，继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。当遇到非法卡时，该系统不显示卡号，门锁不开。原理电路如图P3
7、.2所示。1门控锁电路门控锁电路如图P3.3所示。偏置电阻R3与三级管Q16、Q6构成复合驱动电路以提高驱动能力，控制锁的开与闭。当P2.3为高电平时Q16导通，Q6截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作。门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态。当P2.3口输出低电平时Q16截止，Q6导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作。继电器常闭端断开，门锁打开，门处于打开状态。图P3.3 门控锁电路图P3.4 蜂鸣器电路R26802蜂鸣器电路蜂鸣器电路由蜂鸣器、三极管Q1、Q2及电阻R2组成。电路如图P3.4所示。当P2.6输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响
8、。当P1.2输出高电平时，Q1截止，Q2导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。3串行口在门禁系统中的应用门禁系统读卡采用串口中断方式。a) 非接触式射频卡的基本原理每个卡片都有一个小芯片和感应线圈。价格低廉、国最普及的EM ID卡，大都为瑞士nEM或GK公司的4100、4102系列IC芯片线圈卡基封装而成。每卡有且只有一个唯一的、不可更改和复制的ID码（64位2进制加密的永不重复的卡号），因其安全可靠、价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领域。b) 非接触式IC卡系统的构成与特点非接触式IC卡(也称为“应答器”)是射频识别系统的电子数据载体，卡中嵌有耦合元件和微电子芯片。在读写器的响应围之
9、外，非接触式IC卡处于无源状态。通常，非接触式IC卡没有自己的供电电源(电池)，只是在读写器响应围之，卡才是有源的，卡所需要的能量以及时钟脉冲、数据，都是通过耦合单元的电磁耦合作用传输给卡的。c) 非接触式IC卡读写器典型的非接触式IC卡读写器(也称为“阅读器”)包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与卡连接的耦合元件。由高频模块和耦合元件发送电磁场，以提供非接触式IC卡所需要的工作能量以及发送数据给卡，同时接收来自卡的数据。d) 常见的卡号输出格式说明ID卡最常见到的五种读卡方式的卡号定义如下（其中H指十六进制Hex，D指十进制Dex）：（1）格式110位十六进制的ASCII字符串，
10、即10位十六进制格式。如：某样卡读出十六进制卡号为“01026f6c3a”。格式（1）是读卡器输出的最基本格式，其它几种格式都是基于这种格式转换而成的。（2）格式2将格式1中的后8位，转换为10位十进制卡号，即8H10D格式，如将“026f6c3a”转换为“0040856634”。（3）格式3将格式1中的后6位，转换为8位十进制卡号，即6H8D格式。如将“6f6c3a”转换为“07302202”。（4）格式4将格式1中的倒数第5、第6位，转换为3位十进制卡号，再将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“2H4H”格式。如将2H“6f”转换为“111”，4H“6c3a”转为“2770
11、6”。最终将2段号连在一起输出为“111,27706”。（5）格式5将格式1中后8位的前4位，转换为5位十进制卡号，再将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“4H4H”。照此转换结果为：00623,27706本教材中的门禁系统使用的卡格式是格式4。e) RS232卡号输出协议串行输出格式如下：0210ASCII Data CharactersChecksum03（a）9600 bps，N，8，1 即波特率9600bPS；数据位元：8bits；停止位元：1。（b）PIN5：TX非反相输出。（c）PIN6：TX反相输出。（d）卡片为62E3086CED，传送的HEX值如下10ASCI
12、I DATA：36H,32H 45H,33H 30H,38H 36H,43H 45H,44H（6 2 H E 3 H 0 8 H 6 C H E D H）CHECKSUM：（62H）XOR（E3H）XOR（08H）XOR（6CH）XOR（EDH）=08HChecksum为二进制格式数据。故MTP-K4射频模块输出的完整的二进制文档如下所示：02 36 32 45 33 30 38 36 43 45 44 08 03f) 串行口程序分析读卡是随机的，不确定的，并且软件开销大，会降低响应速度，因此不能采用查询方式。故门禁系统的读卡采用串口中断方式，随时读卡，随时响应。晶振必须是11.0592MHz
13、。（1）读卡单元图P3.5 读卡单元连接图门禁系统采用EM9913BF ID射频卡读卡器。电路如图P3.5所示。读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。EM9913BF各引脚功能见表P2.2。表P2.2 EM9913BF各引脚功能引脚号引脚名称I/O说 明1DC 5V输入+5V直流输入2ANT输入线圈引脚输入3NC空引脚4GND输入接地5NC空引脚6ENLED输入指示灯控制线，低电平使用7ENBEEP输入蜂鸣器控制线，低电平使用8OK_SD输出Wiegand 26数据输出指示9BZ输出蜂鸣器信号线10D0输出Wiegand 26数据DATA0输出11D1输出Wiegand 26
14、数据DATA1输出12LED输出指示灯信号输出13TXD输出RS232数据输出（2）波特率初值计算晶振为11.0592MHz，串行接口工作于方式1，波特率为9600bs。公式： 代入已知条件，计算出初值为FDH。（3）串口中断初始化程序SIC: ANL TMOD,#0FH ；串口始化子程序 ORL TMOD,#20H MOV TH1,#0FDH MOV TL1, #0FDH SETB TR1 MOV IE,#90H MOV SCON,#50H ；方式1十位异步收发 RET（4）串口中断子程序，该程序中加入不死机程序ZD: PUSH ACC ；中断子程序 PUSH 00H PUSH 02H MOV R0, #30H ；首地址 MOV R2, #0BH； 11个字节的ASC
