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1、1.绪论随着现代化经济建设和管理的开展，各种酒店、宾馆、写字楼、智能大厦、政府机关和企事业单位、高级物业管理部门等，对门禁系统的需求正发生着重大的变化。最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的开展，门禁系统得到了飞跃式的开展，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，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。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X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。通过本论文的研究，我不仅了解门禁系统的相关知识，还掌握了89S52 单片机的
2、性能特点与连接使用，编程方法，以与一些外围芯片的使用与模拟电路的设计。2.系统设计2.1系统方案的比拟2.1.1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X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X系统中极其重要的一局部，在一些兴旺国家，门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛开展；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
3、对通道门的控制限制罪犯的活动X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。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。2.1.2方案选择门禁系统有许多种方案：主要有联网和不联网型。 联网型：结构图如图示刷卡机N计算机管理机刷卡机刷卡机图2-1联网型门禁系统的优点：1) 实时联网2) 刷卡后立即把数据传输到主机上；3) 便于查询并能生成报表；缺点：1) 计算机要求24小时开机；2)
4、计算机或管理机万一有故障系统瘫痪；3) 有问题影响面大。不联网型门禁系统的优点：单台刷卡机就能工作，不用布线，操作简单方便。缺点：不便于查询。根据以上分析，我们的课题选择了不联网型。因为此设计简单，提交作品方便，易操作。2.3CPU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本钱较低，功能完全可以满足，开展也比拟成熟且完善。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开展尚未成熟。因此，根据我们学的知识和市面上的应用，经过比拟我们选择了技术成熟、价格廉价、设计简单、使用方便的单片机平台。我们在达盛科技提供的E-PLAY-89S51X系列
5、电子竞赛创新设计套件的根底上，自己设计了外围硬件电路、画原理图、制作PCB，然后焊接、编程调试、实现了设计需要的功能。2.3关于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拟多，接触式IC卡，以前在公共中用的比拟多，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，本钱低的只读卡，即采用EM4000型的ID卡。3.硬件电路的设计3.1根本原理：图3-1门禁系统主要组成：由CPU、
6、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、读卡模块、显示模块组成。如图1门禁系统的工作原理：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。当非法卡刷卡时，没有任何动作。3.2资源分配：软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下：1晶振采用11.0592MHZ2内存分配P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0
7、显示音响锁显示灯门态出门读卡0响0开0不亮0有效1不响1不开1亮3、计算：因为射频卡的读卡头选用EM4000型，读卡频率是11.0592MHZ，所以最小系统晶振，必须用11.0592MHZ才能读卡。1) 定时控制字确定：选用定时器T1，方式2，所以 TMOD是20H。2) 计算初值 X = 256 -foxc*SMOD+1/384*波特率 = 256 -11.0592 *106 *0+1/384*9600 = 253TH1= 0FDH TL1= 0FDH3.3最小系统设计：门禁系统数控局部采用89S52 单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU与片内振荡器和时钟产生电路，但
8、石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能存放器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位并行I/O输入/输出接口P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进展计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART通用异步接收发送器的串行I/O口。89S52 单片机外部有32个端口可供用户使用，其功能如下：图3-2在89S52 单片机的根底上，外围增加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以
9、与8位数码管显示电路等，构成了门禁系统的控制电路。图3-3 门禁系统原理图3.4各局部电路原理：门控锁电路：门控锁电路如图2以Q16的基极作为门控信号的输入端与P1.3口相连，此电路由12V继电器、限流二极管、5.1K偏置电阻以与9014与8050两个三级管复合成的驱动电路组成。在这里用到复合管的优点：是为了用低电平控制，考虑到由于AT89S52的I/O口输出高电平时的驱动能力可能会不足，所以本电路采用复合三级管就可以防止驱动能力不足的情况发生。工作原理：当P1.3口输出高电平时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P
10、1.3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3-4 控制锁电路蜂鸣器电路：电路组成如图3：以Q1的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与P1.2口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管与5.1K偏置电阻组成。工作原理：当 P1.2输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。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。图3-5蜂鸣器电路控制工作指示灯：电路组成如图4：以Q5的基极与P1.5口相连，由三极管9013、发光二极管、限流电阻组成。工作原理：当P1.5
11、口输出高电平时，Q5导通，发光二极管点亮。当P1.5口输出低电平时，Q5截止，发光二极管熄灭。图3-6 工作指示灯电路出门按钮：当按下时，给P1.7口输入低电平。图3-7 出门开关电路读卡模块：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展资料读取与资料判断，使用者可以一次开发感应式读卡与相关应用系统，该模块主要X围为互动式玩具、门禁管制系统、人员考勤管理、动物或物品辨识与产品管理，此读卡模组主要优缺点表示如下
12、：优点：1、独立性高，二次开发容易，安装简单2、资料读取稳定性高3、系统安全性高，RFID资料不重复且难以复制4、 可选择数据输出格式缺点：电脑必须24小时开机，便于数据传送。硬件/软件功能：125KHz感应式读卡机系统图示如下：使用EM9913BF模块，在5-15cm距离内读取GK4001的时间不超过70ms。感应式读卡系统电源DC 5V，感应线圈Antenna为系统必需，感应线圈可以与系统分开放置，亦可设计与系统中，为防止感应电磁场干扰，请勿将金属板置于感应线圈前后。软件功能模组：1、Manchester码解码2、组织输出格式3、相应输入控制信号4、控制信号输入5、卡片数据输出感应线圈读卡
13、器模组RS232outpu接CPU3.0图3-8 读卡器示意图硬件/软件规如此：1、读卡模块硬件结构RF电路为125KHz解码比拟电路，当EM格式卡片进入电磁场X围，引起感应电压振幅变化amplitude modulation时，用以解码。内部微控制器依据Manchester码的规如此将方波信号转成16进制码。2、读卡模块软件功能组成（1） 卡片进入感应X围，触发读卡模块进入读卡状态。（2） 读卡模块读入资料整理成输出格式。（3） 读卡模块将读入资料整理成输出格式（4） 读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。3、读卡模块资料输入/输出引脚NumberNameI/ODescri
14、ption1DC 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DATAO输出11D1输出Wiegand 26数据DATA1输出12LED输出指示灯信号输出13TXD输出RS232数据输出4、读卡模块输出规格：1RS232 串行口规格传输率9600BPS。 起始位元：0。数据位元：8 bits。 同位元检查：无。停止位元：1。 流量控制：硬件控制RS232数据由内部控制器产生，内部控制器将 40 bits 数据注：内码总计64 bits 其中9 bits作为数据头，15 bits 作为校验位，40bits为卡号数据转换为10 位 ASCII 码2外观尺寸图轮廓尺寸: 56.6 mm37.2 mm (不包括引脚长度) 外观形状:图3-9 读卡器外型图5、读卡原理：图8 读卡器引脚连接示意图非接触式射频卡的根本原理：每个卡片内部有一个小芯片和感应线圈，价格低廉，国内最普与的EM ID卡，大多为
