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1、 基于单片机的门禁系统的设计 摘 要 门禁系统采用 89C52 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及 LCD 液晶显示电路等。门禁系统主要由 CPU、工作指示电路、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、矩阵键盘、读卡模块、显示模块等组成。该门禁系统采用射频卡完成刷卡进门，按刷卡出门等功能。其工作原理为：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。当输入
2、初始密码时，若输入正确，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。此外，程序中还增加了射频卡权限判断的功能，当遇到合法卡时显示卡号，门锁打开，延时 10s 自动关闭，当遇到非法卡时不显示卡号门锁不开。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。 关键词：门禁，射频卡，电控锁，液晶显示，单片机控制 目录第 1 章 绪论. 11.1 课题背景.11.2 设计要求.1第二章 总体方案的设计. .42.1.选题论证. 42.2CPU 的选择. 52.3 射频卡的选择 .5 2.4 液晶显示的选择 .6第三章 硬件电路设计.93.1 门控锁电路.93.2 蜂鸣器电路.10
3、3.3 控制指示灯.113.4 44 矩阵键盘 .123.5 读卡模块.13第四章 系统软件分析. .144.1 主程序流程图. .164.2 子程序分析. .16 4.2.1 显示模块程序分析. .164.2.2 键盘程序. .164.2.3 读卡程序. .16 第 5 章 基 于 Proteus 的 软 件 仿 真 .175.1系 统 的 仿 真 测 试 .17第六章 总结.18参考文献.19附录.20第一章 绪论 1.1课题背景随着科学技术的发展和企业管理模式的日趋成熟，高度科学化的企业管理已成为企业生存的有力保障。出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现
4、代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间,智能化小区，工厂等。 在数字技术网络技术飞速发展的今天，门禁技术得到了迅猛的发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。 因此，将实现门禁考勤管理系统，充分的体现其优点，对人员进出、授权、查询、统计和防盗报警保安等多种功能，避免了早退，迟到，矿工等现象，使公司规律有序的进行，对考勤管理起到
5、很大作用，减少了很大的麻烦。 也正是由于门禁系统实用性强，市场需求大，应用广泛，我们便选此作为研究设计的课题。 1.2设计要求选择了不联网型门禁系统的设计：设计要求（1） 单台刷卡机就能工作；（2） 不用布线；（3） 安全可靠；（4） 易操作，方便简单；（5） 登录用户进出门信息和自动化管理系统；（6） 读卡，开关门和登录工作；（7） 对电路进行仿真测试。第二章 总体方案的设计2.1 选题论证 在现今社会，随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用范围越来越广泛，因此门禁系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。 目前，门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家
6、，门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展；门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品，如：闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动的控制替代了被动监视的方式，通过对主要通道的控制，大大的防止了罪犯从正常通道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围，制止犯罪或减少损失。此外，人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还可与其它系统联动控制等多种控制功能。安装有门禁系统的建筑具有以下优点: （1）具有对门户出入控制，
7、保安防盗，报警等多种功能。 （2）方便内部员工或住户出入，同时杜绝外来人员随意进出，既方便了内部管理，又增强了内部的保安。 （3）门禁管理系统作为智能建筑中不可缺少的安保自动化的一部分，为用户提供一个高效的工作环境，从而提高管理的层次。 也正是由于门禁系统实用性强，市场需求大，应用广泛，我们便选此作为研究设计的课题。 2.2 CPU的选择 我们在这个课题的设计上采用了 51 单片机系统，之所以采用单片机系统是由于成本较低，功能完全可以满足，发展也比较成熟且完善。而 DSP、ARM 系统虽然科技含量高于 51 单片机系统，但是其价格昂贵并且发展尚未成熟。因此，根据我们学的知识和市面上的应用，经过
8、比较我们选择了技术成熟、价格便宜、设计简单、使用方便的单片机平台。 2.3 射频卡的选择 目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式 IC 卡，非接触式 IC 卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比较多，接触式 IC 卡，以前在公共电话中用的比较多，但接触式 IC 卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式 IC 卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。 根据卡的分析，我们选择目前流行最广，可靠性高，成本低的只读卡，即采用 EM4000 型的ID 卡。 2.4 液晶显示的选择 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一种专门用来显示字母
9、、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个 57 或者 511 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能显示图形。 目前市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，基于 HD44780 写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。因此，选择LCD1602 能够满足门禁系统设计的需要。 第三章硬件电路设计3.1 门控锁电路 工作原理：当 P2.3 口输出高电平时 Q3 导通，Q4 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，
10、门锁闭合，门处于锁死状态。当 P2.3 口输出低电平时 Q3 截止，Q4 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。门控锁电路如图 3-1 示：3.2 蜂鸣器电路 工作原理：当 P2.4 输出高电平时， Q6 导通，Q5 截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。当 P2.4 输出高电平时， Q6 截止，Q5 导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。电路组成如图 3-2 示：3.3 控制指示灯 工作原理：当 P2.5 口输出高电平时， Q1 截止，发光二极管熄灭。当 P2.5 口输出低电平时，Q1 导通，发光二极管点亮。电路组成如图 3-3 示： 3.4 4
11、4矩阵键盘 工作原理： P1 口高四位为低电平，低四位为高电平。当有键按下时，P1.0-P1.3 给 P3.2口输入低电平，触发 INT0 中断，程序作出相应处理，如 3-4 示：3.5 读卡模块 设计上我们采用 ID 射频卡读卡器。EM9913BF 125KHz 感应式读卡模组是针对 125KHz非接触式 RFID 晶片而设计的读卡模组，它能针对目前市面上 125KHz 非接触式 RFID 晶片如凌航科技 GK4001 晶片或其它规格现相近产品进行资料读取与资料判断，使用者可以一次开发感应式读卡及相关应用系统，该模块主要范围为互动式玩具、门禁管制系统、人员考勤管理、动物或物品辨识及产品管理，此读卡模组主要优缺点叙述如下： 优点： （1）独立性高， （2）二次开发容易，安装简单资料读取稳定性高 （3）统安全性高，RFID 资料不重复且难以复制 （4）可选择数据输出
