《基于51单片机的RFID门禁系统毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机的RFID门禁系统毕业设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、湖南工业职业技术学院毕 业 设 计课题名称 基于51单片机的RFID门禁系统 摘要门禁对于我们日常生活来说应该可以说是非常常见的，智能门禁系统在现在自动化应用中也是非常广泛的；随着现代社会科学技术的发展，智能家具系统开始普遍出现在日常生活中，我们对安全的要求也越来越高；智能识别技术开始运用在各个领域，而智能识别技术运用在门禁系统中大大地提高了门禁系统的安全性及易用性而受到广泛关注。本文就RFID门禁系统的国内发展现状、未来发展趋势，提出了基于51单片机的RFID门禁系统的设计方案，简述了RFID门禁系统的组成、系统的基本工作原理，分析了系统的硬件电路设计、软件设计，对硬件子电路的设计、子程序设
2、计等作了详细介绍。RFID门禁系统主要采用了STC89C52RC单片机作为控制模块及FM1702SL读卡器作为识别模块。门禁系统能读写标准的非接触式射频卡，读取射频卡的距离约10cm左右。当有卡进入读取范围时则读取卡内数据然后通过单片机处理后程序自动判断是不是已注册RFID卡，并且将卡号显示到LCD1602显示屏上。如果是已注册的RFID卡则可以使继电器工作，以达到开门效果。关键词：RFID；智能门禁系统；STC89C52RC；FM1702SL目录摘要I目录II第一章 绪论- 1 -1.1 课题背景及意义- 1 -1.1.1 课题背景- 1 -1.1.2 课题意义- 1 -1.2 RFID门禁
3、系统国内研究现状及发展趋势- 1 -1.2.1 门禁系统国内研究现状- 1 -1.2.2 门禁系统发展趋势- 2 -1.3 本文主要内容与结构- 2 -1.3.1 本文主要内容- 2 -1.3.2 本文结构- 2 -第二章 RFID门禁系统理论- 4 -2.1 射频识别技术及其原理- 4 -2.1.1 射频识别技术- 4 -2.1.2 射频识别技术原理- 4 -2.2 RFID系统结构- 5 -2.3 RFID门禁系统设计基本原则- 6 -2.4 本章小结- 7 -第三章 RFID门禁系统电路设计- 8 -3.1 RFID门禁系统原理及电路设计主框图- 8 -3.2 FM1702SL读卡器-
4、9 -3.2.1 SPI总线协议- 10 -3.3 Mifare射频卡介绍- 11 -3.4 串行EEPROM存储电路- 12 -3.4.1 EEPROM存储器接口- 13 -3.4.2 I2C总线协议- 13 -3.5 时钟芯片- 14 -3.6 步进电机电路- 15 -3.7 红外传感器- 16 -3.8本章小结- 16 -第四章 RFID门禁系统软件设计- 17 -4.1 RFID门禁系统软件模块框图- 17 -4.2 门禁系统主程序介绍- 18 -4.3 读卡过程及程序设计流程图- 19 -4.3.1 寻卡- 20 -4.3.2 防冲突- 20 -4.3.3 选择卡片- 20 -4.3
5、.4 验证- 20 -4.3.5 读取卡号- 21 -4.3.6 卡挂起- 21 -4.4 其他程序设计流程图- 21 -4.4.1 LCD1602显示程序设计- 21 -4.4.2 按键控制程序设计- 23 -4.4.3 定时器模块程序设计- 24 -4.4.4 存储程序设计- 25 -4.4.5 开门模块程序设计- 26 -4.5 程序编译与调试- 27 -4.5.1 建立项目工程- 27 -4.5.2 程序编译调试- 28 -4.6 本章小结- 28 -结论- 29 -参考文献- 30 -致谢- 31 -第一章 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题背景射频识别，RFID（Radio
6、 Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，应用在各领域；经济水平的高速发展让人们越来越关心建筑内部的安全性。为了适应信息时代的需要，保证建筑内部的安全性，智能门禁系统由此而研发。门禁系统集电脑技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于一体，以智能卡的方式来控制门锁的开启，它不仅给管理者提供了更安全、更快捷、更自动化的管理模式，
7、而且也给使用者带来了极大的方便。本文研究的基于51单片机的RFID门禁系统就是这样的一种系统。1.1.2 课题意义随着时代的进步，科技的发展；机械锁已经无法满足人们对于门的安全要求，智能化的门禁系统已成为现代化管理的重要手段。智能门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统，作为一种新型现代化安全管理系统，智能门禁系统把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。本课题提出了基于51单片机的RFID门禁系统，具体分析和研究了其中的一个重要部分“门禁控制系统”。门禁控制系统作为居民人身和财产安全的重要措施，其研究结果具有深远的现实意义。1.2 RFID门禁系统国内研究现状及发展趋势1.2.1 门禁系
8、统国内研究现状我国本土厂商（如爱迪尔、华本、芯微）等已经成功研发了指纹识别芯片，国内对门禁系统的研究已经从认识研究阶段发展到自主研究阶段，而在系统的结构方面，国内的门禁系统的核心就是控制器，门控器大多由国外企业开发研制，但国内大部分厂家对门禁系统的研究仍然处于仿制阶段，没有对门禁系统核心技术惊醒自主研究开发1。1.2.2 门禁系统发展趋势传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道（像办公室，酒店客房）钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁
9、的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，
10、面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广2。1.3 本文主要内容与结构1.3.1 本文主要内容本文针对国内目前的市场需求情况，通过51单片机实现了一套基于RFID的门禁系统。论文在探讨了基于射频识别技术的门禁系统的发展现状和技术基础上，设计了门禁系统的硬件设计和软件设计，给出了以51单片机和RFID读卡器为核心的门禁系统设计方案，包括设计主程序流程图和模块子程序，并进行实际电路调试。1.3.2 本文结构第一章：绪论。简要论述了课题的背景及意义、探讨目前国内外研究现状以及发展趋势和论文结构等。第二章：RFID
11、门禁系统理论基础。主要概述了射频识别技术，说明了它的工作原理以及典型结构，介绍了门禁系统设计的基本原则，并且提出了论文拟解决的关键问题和解决方法。第三章：门禁系统硬件电路设计。主要讲述门禁系统基本工作原理和设计框图及外围模块电路的设计以及展示了门禁系统的硬件实物。第四章：门禁系统软件设计。主要讲述软件设计框图、主程序设计流程和各个子程序模块的设计，并且对程序的编译与调试做出了简要的说明。第二章 RFID门禁系统理论2.1 射频识别技术及其原理2.1.1 射频识别技术射频识别技术（Radio Frequency Identification）是从八十年代逐渐走向成熟的一种自动识别技术，它是一项利
12、用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别是无线电识别的简称，它源于无线电通信技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别等高新技术，顺应了电子商务、交通运输、物流管理的发展需要。是当前最受人们关注的技术之一。射频识别技术具有非接触、自动完成识别过程、不易损坏、可识别高速运动物体、数据存储量大等优点，极大地加速了有关信息的收集和处理，在近年来获得了极为迅速的发展3。2.1.2 射频识别技术原理通常情况下，RFID的应用系统主要由读写器和RFID卡两部分组成的，如图2-1所示： 图2-1 射频识别系统原理图其中，读写器一般作为计算机终端
13、，用来实现对RFID卡的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID卡则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路芯片及其外接天线组成，其中RFID卡芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路，有的甚至将天线一起集成在同一芯片上。RFID 应用系统的基本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后，由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理，所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。可见，RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线
14、。一方面，无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式4。2.2 RFID系统结构射频识别系统的典型结构如图2-2所示：主要是由两部份组成：读写器和射频卡。图2-2 RFID系统典型结构读写器同RFID卡之间通过无线方式通讯，因此它们都有无线收发模块及天线（或感应线圈）。RFID卡中有存储器，内存容量为几个比特到几十千比特。可以存储永久性数据和非永久性数据。永久性数据可以是RFID卡序列号，它是用来作为RFID卡的唯一身份标识，不能更改；非永久性数据写在EEPROM等可重写的存储器内，用
15、以存储用户数据。RFID卡可以根据读写器发出的指令对这些数据进行相应的实时读写操作。控制模块完成接收、译码及执行读写器的命令，控制读写数据，负责数据安全等功能。RFID卡分无源卡和有源卡两种，有源卡内置天线和电池，而无源卡只有内置天线没有电池，其能量由读写器提供，由于无源卡无需电池因此其尺寸较小且使用寿命长，应用越来越广泛。读写器内的控制模块往往具有很强的处理功能，除了完成控制射频卡工作的任务，还要实现相互认证、数据加解密、数据纠错、出错报警及与计算机通信等功能。计算机的功能是向读写器发送指令，并与读写器之间进行数据交换5。2.3 RFID门禁系统设计基本原则门禁系统作为一项先进的高科技技术防范手段，在经济发达国家的智能大厦及酒店、银行、医疗监护、监狱等得到了广泛应用，特别是由于系统本身具有隐蔽性、及时性等特点，其应用领域越来越广泛。门禁系统既要
