基于51系列單片機的智能IC卡門禁控制系統(tǒng)設(shè)計

1、-編 號：審定成績：郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計論文題目：智能門禁系統(tǒng)學(xué)院 名 稱 ：學(xué) 生 姓 名 ：專 業(yè) ：班 級 ：學(xué) 號 ：指 導(dǎo) 教 師 ：辯論組 負責人 ：填表時間：年月郵電大學(xué)教務(wù)處制摘要 本文介紹了智能IC卡網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，詳細分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，給出了制作非接觸式智能卡讀卡器的電路原理圖和印刷電路板制作PCB圖，以及主要程序設(shè)計的流程圖和程序。讀卡器主要由射頻天線、讀卡模塊、RS485通信接口及單片機控制系統(tǒng)組成，能讀寫荷蘭Philips公司的Mifare非接觸式智能射頻卡，讀卡距離約10cm。當沒有卡進入讀卡能量圍時，系統(tǒng)顯示時鐘，當有卡進入時則讀卡數(shù)據(jù)

2、并將卡號顯示在數(shù)碼顯示器上。通過RS485接口與PC機組成通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讀卡器平時可獨立工作，PC時機每隔一定時間讀卡器，用PC機上的時鐘統(tǒng)一校準讀卡器上的時鐘，并讀取存儲器的讀卡數(shù)據(jù)，以便讀卡器中的數(shù)據(jù)得到及時處理。經(jīng)過反復(fù)測試，系統(tǒng)運行正常，穩(wěn)定可靠。 讀卡器采用部集成有8K字節(jié)Flash程序存儲器的AT89C52單片機作控制器，擴展有帶備用鋰電池的實時時鐘、數(shù)據(jù)存儲器、8個LED顯示器及顯示驅(qū)動。除此以外還擴展有狀態(tài)指示燈和蜂鳴器用于讀卡狀態(tài)指示、校時成功指示和數(shù)據(jù)傳送成功指示。系統(tǒng)全部采用串行接口芯片，其接口管腳少、連線簡單，有利于縮小讀卡器的體積，降低功耗。本讀卡器除了用做管理門禁用

3、外，還可擴展其它別的用途，實現(xiàn)一卡多用。【關(guān)鍵詞】門禁系統(tǒng)讀卡器單片機串行接口AbstractThis paper introduces the design and development of network access control system of intelligent IC card, a detailed analysis of the hardware design and software design of the system, the flow chart and program are making contactless smart card reading

4、device of the circuit schematic and printed circuit board PCB drawings, as well as the main program design. Card reader mainly by the radio frequency antenna, card reader module, RS485 munication interface and MCU control system, can read and write Philips Mifare pany's contactless smart RF card

5、, card reader distance of about 10cm. When there is no card into the card reader in the energy range, the system will display the clock, when the card entered read data in the card and the card number to display on the digital display. Through RS485 interface and PC, constituting the munication netw

6、ork, card reader usually can work independently, PC every opportunity to a certain time access card reader, with unified clock calibration for PC card device on the clock, and read the memory card data, in order to read the data card to be timely processing. After repeated testing, the system runs n

7、ormally, and is stable and reliable. Card reader using internal integration with 8K bytes of Flash program memory AT89C52 microcontroller as the controller, with the e*pansion of the standby battery with a real-time clock, data memory, 8 LED display and display driver. In addition, the state indicat

8、ing lamp and the buzzer are e*tended to be used for indicating the status of the card, the success indication of the school and the successful indication of the data transfer. Serial interface chip is adopted in the system, which has few pins and simple connection, which is advantageous to reduce th

9、e volume of the card reader and reduce the power consumption. In addition to use the card reader to do the management of access control, but also can be e*tended to other uses, to achieve a multi-purpose card.【Key words】Access control system Card reader Microcontroller Serial interface. z-目 錄前言 2第一章

10、 門禁系統(tǒng)方案設(shè)計與選擇 2第一節(jié) 方案的選擇 2第二節(jié) IC卡的選擇 3第三節(jié) 設(shè)計原理 3第四節(jié) 設(shè)計功能 3第五節(jié) 本章小結(jié)第二章 門禁系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 4第一節(jié) 門禁系統(tǒng)電路根本原理 4 第二節(jié) 門禁系統(tǒng)構(gòu)造圖 4第三節(jié) 門禁系統(tǒng)各局部電路圖5 一、 主控芯片 AT89C51 5 二、 門鎖電路 8 三、 報警電路 9 四、 工作指示燈電路 9 五、 讀卡模塊 10 4 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計與調(diào)試154.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計根本思路154.2 系統(tǒng)軟件主流程圖16 4.3 軟件調(diào)試17 4.3.1 程序調(diào)試用到的軟件及工具17 4.3.2 KEIL C51簡介18 4.3.3 調(diào)試過程185

11、 門禁系統(tǒng)的仿真19 5.1 整體電路的功能仿真19 5.1.1 系統(tǒng)通電后無刷卡時的仿真19 5.1.2 合法卡刷卡時的仿真205.1.3 非法卡刷卡時的仿真215.2 調(diào)試分析21 結(jié)論 22 參考文獻23 致24 附錄A 程序清單25前 言在當今社會，隨著人們對門禁系統(tǒng)各方面要求的不斷提高，門禁控制系統(tǒng)的應(yīng)用圍越來越廣泛，因此門禁控制系統(tǒng)的研發(fā)已成為現(xiàn)代科技領(lǐng)域的一個熱門課題。目前，門禁控制系統(tǒng)已成為安防系統(tǒng)中極為重要的組成局部，在興旺國家中，門禁控制系統(tǒng)正在以遠高于其它安防類產(chǎn)品的速度迅猛開展。門禁控制系統(tǒng)之所以能夠在無數(shù)多的安防類產(chǎn)品中異軍突起，其根本原因在于門禁系統(tǒng)改變了以往的安防

12、類產(chǎn)品，如：防盜報警，閉路監(jiān)控等被動的平安防方式，以主動的控制替代了被動的監(jiān)視，通過對主要的通道控制，大防了犯罪分子從正常的通道侵入，并且還可以在罪案發(fā)生的同時通過對通道門的控制限制犯罪分子的活動圍，制止犯罪或減少損失。此外，人們對門禁控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)不再局限于單一出入口的控制，而且還將它應(yīng)用于智能大廈和高檔社區(qū)的門禁控制、安防報警、考勤管理、電梯控制、停車場控制、樓宇控制等。本文介紹了基于AT89C51單片機IC卡門禁控制系統(tǒng)研究與實施，以單片機為核心采用編程的方法來實現(xiàn)門禁控制系統(tǒng)的功能。 根據(jù)設(shè)計的要求，對卡號的比較和開關(guān)門的指令進展程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機的程序存儲器中。在

13、程序運行中，通過讀卡器讀取卡號，再將卡號傳送到單片機進展比對，從而實現(xiàn)門禁功能。第一章 門禁系統(tǒng)的方案設(shè)計與選擇 第一節(jié) 方案的選擇門禁系統(tǒng)有許多種方案：主要有聯(lián)網(wǎng)和不聯(lián)網(wǎng)型。聯(lián)網(wǎng)型的構(gòu)造圖如圖2-1所示。計算機管理機刷卡機N刷卡機刷卡機圖2-1 聯(lián)網(wǎng)型構(gòu)造圖一、聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)的優(yōu)點實時聯(lián)網(wǎng)。 刷卡后立即把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C上。便于查詢并能生成報表。二、聯(lián)網(wǎng)型的缺點計算機要求24小時開機。計算機或管理機萬一有故障系統(tǒng)癱瘓。有問題影響面大。三、不聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)的優(yōu)點 單臺刷卡機就能工作，不用布線，操作簡單方便。4、 不聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)的缺點 不便于查詢。出現(xiàn)問題后無法馬上知曉是哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。五、

14、結(jié)論根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了不聯(lián)網(wǎng)型。因為此設(shè)計簡單，提交作品方便，易操作。第二節(jié)IC卡的選擇目前市面上的卡有很多種類：條碼、磁卡、接觸式IC卡，非接觸式IC卡等，條碼和磁卡，在超市和銀行方面應(yīng)用的比較多，接觸式IC卡，以前在公共中用的比較多，但接觸式IC卡，芯片外露易壞、易折，而非接觸式IC卡既射頻卡，它把芯片和線圈封裝卡片，不容易損壞、不怕惡劣的環(huán)境，現(xiàn)在社會上很流行，可靠性也高。 根據(jù)卡的分析，我們選擇目前流行最廣，可靠性高，本錢低的只讀卡，即采用EM4000型的IC卡。第三節(jié)設(shè)計原理本設(shè)計中利用了AT89C51單片機作為主控元件，單片機是一個微型計算機，它包含了中央處理器CPU、

15、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通訊接口等。在設(shè)計中，利用了單片機與復(fù)位電路、振蕩電路、蜂鳴器電路、門控鎖電路、讀卡模塊、顯示模塊組成門禁控制系統(tǒng)。AT89C51是整個門禁控制系統(tǒng)的核心局部，通過程序的編寫和執(zhí)行，實現(xiàn)門禁功能，顯示功能以及警報功能。第四節(jié) 設(shè)計功能本設(shè)計為IC卡門禁控制系統(tǒng)。其門禁控制可實現(xiàn)的功能：當刷卡時，如卡權(quán)限獲得允許，顯示模塊顯示卡號，同時繼電器動作將門鎖翻開，指示燈熄滅。當遇到非法卡時不顯示卡號，門鎖不開，蜂鳴器發(fā)出警報。第5節(jié) 本章小結(jié) 在本章中，初步探究了智能門禁系統(tǒng)的適用前景和各種類型的門禁系統(tǒng)設(shè)計。并且對本設(shè)計有

16、一個初步的介紹：IC卡的選擇，設(shè)計遠離，設(shè)計功能等都有一個簡要的介紹。第二章 門禁系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計第一節(jié) 電路根本原理一、門禁系統(tǒng)構(gòu)造圖該門禁系統(tǒng)構(gòu)造圖如以下圖所示。蜂鳴器及指示燈顯示示門控 AT89C51門鎖 讀 卡 器圖3-1 門禁系統(tǒng)構(gòu)造圖二、門禁系統(tǒng)主要組成該門禁系統(tǒng)由CPU、復(fù)位電路、電源指示、工作指示、振蕩電路、蜂鳴器電路、門控鎖電路、讀卡模塊、顯示模塊組成。三、門禁系統(tǒng)的工作原理當刷卡時，蜂鳴器響一下，如卡權(quán)限獲得允許，顯示模塊顯示卡號，同時繼電器動作將門鎖翻開指示燈點熄滅。當非法卡刷卡時，不顯示卡號，門鎖不翻開，蜂鳴器發(fā)出警報，顯示器顯示該卡片為非法卡片。第二節(jié) 門禁系統(tǒng)電路

17、原理圖在AT89C51單片機的根底上，外圍增加蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、電控鎖控制電路以及8位數(shù)碼管顯示電路等，構(gòu)成了門禁系統(tǒng)的控制電路。其電路原理圖如以下圖所示。圖3-2 門禁系統(tǒng)電路原理圖第三節(jié)各局部電路原理一、主控芯片AT89C51AT89C51是一種帶有4K字節(jié)閃爍可擦除可編程只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微型處理器，俗稱為單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51輸出管腳和指令集相兼容。由于將閃爍存儲器和多功能8位CPU組合在單一芯片中，因此AT89C51是一種高效微型控制器。主要特

18、性：與MCS-51兼容。4K字節(jié)可編程閃爍存儲器。壽命：1000寫/擦循環(huán)。數(shù)據(jù)保存時間：10年。全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz。三級程序存儲器鎖定。128×8位部RAM。32可編程I/O線。兩個16位定時器/計數(shù)器。5個中斷源。可編程串行通道。低功耗的閑置和掉電模式。片振蕩器和時鐘電路。管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口是一個8位漏級開路雙向I/O口，每一個腳可以吸收8TTL門電流。當P1口第一次寫入1時，被定義為高阻輸入。P0能用于外部的程序數(shù)據(jù)存儲器，可以將它定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口為一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口的緩沖器能夠

19、吸收4TTL門電流。P1口的管腳寫入1之后，被部上拉為高電平，可用于輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將會輸出電流，這是因為其部上拉的緣故。P2口：P2口是一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸 入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進展存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時，它利用部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進展讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的容。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙

20、向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51些特殊功能，如下所示：P3.0 R*D串行輸入口P3.1 T*D串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷0 P3.3 /INT1外部中斷1P3.4 T0記時器0外部輸入P3.5 T1記時器1外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE

21、/PROG：當外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA端保持為低電平時，則在此期間外部程序存儲器，

22、不管是否有部程序存儲器。當加密方式1時，部會被/EA鎖定為RESET；當/EA保持為高電平時，則在此期間部程序存儲器。*TAL1：部時鐘工作電路的輸入以及反向振蕩放大器的輸入。*TAL2：來自反向振蕩器的輸出。AT89C51的芯片原理圖如以下圖所示 圖3-3 AT89C51芯片原理圖二、門鎖電路 門鎖電路如圖3-4所示，以Q16的基極作為門控信號的輸入端與P1.3口相連，此電路由12V繼電器、限流二極管、5.1K偏置電阻以及9014與8050兩個三級管復(fù)合成的驅(qū)動電路組成。在這里用到復(fù)合管的優(yōu)點：是為了用低電平控制，考慮到由于 AT89S52的I/O口輸出高電平時的驅(qū)動能力可能會缺乏，所以本電

23、路采用復(fù)合三級管就可以防止驅(qū)動能力缺乏的情況發(fā)生。 門鎖電路的工作原理：當P1.3口輸出高電平時Q1導(dǎo)通，Q2截止，此時繼電器的控制線圈為開路，繼電器不動作。門鎖接于繼電器常閉端，門鎖閉合，門處于鎖死狀態(tài)。當P1.3口輸出低電平時Q1截止，Q2導(dǎo)通，此時繼電器的控制線圈閉合，繼電器動作。繼電器常閉端斷開，門鎖翻開，門處于翻開狀態(tài)。 圖3-4 門鎖電路 三、報警電路報警電路如圖3-5所示，以Q1的基極作為蜂鳴器控制信號的輸入端與P1.2口相連，主要由蜂鳴器、9013與9014兩個三極管及5.1K偏置電阻組成。報警工作原理： 當 P1.2輸出高電平時，Q3導(dǎo)通，Q4截止，蜂鳴器回路開路，蜂鳴器不響

24、。 當 P1.2輸出低電平時，Q3截止，Q4導(dǎo)通，蜂鳴器回路閉合，蜂鳴器發(fā)出響聲。 圖3-5 報警電路 四、工作指示燈電路 工作指示燈電路如圖3-6所示，以Q5的基極與P1.5口相連，由三極管9013、發(fā)光二極管、限流電阻組成。指示燈工作原理：當P1.5口輸出高電平時，Q5導(dǎo)通，發(fā)光二極管點亮。當P1.5口輸出低電平時，Q5截止，發(fā)光二極管熄滅。 圖3-6 工作指示燈電路五、讀卡模塊設(shè)計上我們采用IC射頻卡讀卡器。EM9913BF 125KHz感應(yīng)式讀卡模組是針對125KHz非接觸式RFID晶片而設(shè)計的讀卡模組，它能針對目前市面上125KHz非接觸式RFID晶片如凌航科技GK4001晶片或其它

25、規(guī)格現(xiàn)相近產(chǎn)品進展資料讀取與資料判斷，使用者可以一次開發(fā)感應(yīng)式讀卡及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)，該模塊主要圍為互動式玩具、門禁管制系統(tǒng)、人員考勤管理、動物或物品辨識及產(chǎn)品管理，此讀卡模組主要優(yōu)缺點表達如下：1、優(yōu)點獨立性高，二次開發(fā)容易，安裝簡單。資料讀取穩(wěn)定性高。系統(tǒng)平安性高，RFID資料不重復(fù)且難以復(fù)制。2、缺點電腦必須24小時開機。掉電后上電需要進展一系列恢復(fù)手段。 第四節(jié) 硬件/軟件功能125KHz感應(yīng)式讀卡機系統(tǒng)如圖3-8所示。使用EM9913BF模塊，在5-15cm距離讀取GK4001的時間不超過70ms。感應(yīng)式讀卡系統(tǒng)電源DC 5V，感應(yīng)線圈Antenna為系統(tǒng)必需，感應(yīng)線圈可以與系統(tǒng)分開放置

26、，亦可設(shè)計與系統(tǒng)中，為防止感應(yīng)電磁場干擾，請勿將金屬板置于感應(yīng)線圈前后。軟件功能模組：1、Manchester碼解碼2、組織輸出格式3、相應(yīng)輸入控制信號4、控制信號輸入5、卡片數(shù)據(jù)輸出感應(yīng)線圈讀卡器模組RS232outpu接CPU3.0圖3-7 讀卡器示意圖 第五節(jié) 硬件/軟件規(guī)則一、讀卡模塊硬件構(gòu)造RF電路為125KHz解碼比較電路，當EM格式卡片進入電磁場圍，引起感應(yīng)電壓振幅變化amplitude modulation時，用以解碼。部微控制器依據(jù)Manchester碼的規(guī)則將這些方波信號轉(zhuǎn)成16進制碼。1、讀卡模塊軟件功能組成卡片進入感應(yīng)圍，觸發(fā)讀卡模塊進入讀卡狀態(tài)。讀卡模塊讀入資料整理成

27、輸出格式。讀卡模塊將讀入資料整理成輸出格式。讀卡模塊將數(shù)據(jù)按RS232和Wiegand26格式輸出。 2、讀卡模塊資料輸入/輸出引腳NumberNameI/ODescription1DC 5V輸入+5V直流輸入2ANT輸入線圈引腳輸入3NC空引腳4GND輸入接地5NC空引腳6ENLED輸入指示燈控制線，低電平使用7ENBEEP輸入蜂鳴器控制線，低電平使用8OK_SD輸出Wiegand 26數(shù)據(jù)輸出指示9BZ輸出蜂鳴器信號線10D0輸出Wiegand 26數(shù)據(jù)DATAO輸出11D1輸出Wiegand 26數(shù)據(jù)DATA1輸出12LED輸出指示燈信號輸出13T*D輸出RS232數(shù)據(jù)輸出3、讀卡模塊輸

28、出規(guī)格1RS232 串行口規(guī)格RS232數(shù)據(jù)由部控制器產(chǎn)生，部控制器將 40 bits 數(shù)據(jù)注：碼總計64 bits 其中9 bits作為數(shù)據(jù)頭，15 bits 作為校驗位，40bits為卡號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為10 位 ASCII 碼。2外觀尺寸圖 輪廓尺寸: 56.6 mm× 37.2 mm (不包括引腳長度) 外觀形狀: 圖3-8 讀卡器外型圖3讀卡器原理圖 圖3-9 讀卡器引腳連接示意圖4、非接觸式射頻卡的根本原理 每個卡片部有一個小芯片和感應(yīng)線圈，價格低廉，國最普及的EM IC卡，大多為瑞士nEM或GK公司的4100、4102系列芯片+線圈+卡基封裝而成。每卡有且只有一個唯一的，不可

29、更改和復(fù)制的ID碼64位2進制的永不重復(fù)的卡號，因其平安可靠，價格低廉而大量應(yīng)用于身份識別、產(chǎn)品防偽等領(lǐng)域。讀卡器卡號輸出格式的說明：由于歷史的原因，或者不同領(lǐng)域習慣的原因，最常見到的有五種讀卡方式，我們采用的讀卡格式如下：將10位十六進制的ASC字符串，即10He*格式的倒數(shù)第5、第6位，轉(zhuǎn)換為3位十進制卡號，在將后4位，轉(zhuǎn)換為5位十進制卡號，中間用“，分開，即“2H+4H，即將“2H6F轉(zhuǎn)換為“111；“4H6c3a轉(zhuǎn)換為“27706，最終將2段連在一起輸出為“111，27706。二、顯示模塊顯示局部有二種方案可供選擇；一種是采用LCD液晶顯示，該方案具有低壓微功耗、平板型構(gòu)造、顯示的信息

30、量大、無電磁輻射、使用壽命長等優(yōu)點，但本設(shè)計要求顯示的數(shù)據(jù)量小，不能發(fā)揮其顯示容豐富的優(yōu)點，同時占用I/O口線較多。第二種方案采用LED數(shù)碼管顯示，該方案具有實現(xiàn)容易、發(fā)光亮度大、驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點，且其可靠性也優(yōu)于LCD的顯示，所以，通過比較，選用第二種方案數(shù)碼管顯示。顯示模塊由6個數(shù)碼管和6個74LS164組成，采用串行靜態(tài)顯示的方法。將數(shù)碼管的8個輸入端與74LS164的輸出端Q0Q7相連。P1.0和74LS164的CLK連接，P1.4接74LS164的A端。數(shù)碼管連接電路如圖3-11所示：74LS164原理：74LS164是一塊14個引腳雙面直插式芯片，它的工作電源比較寬，可以是3V至

31、12V的電壓；它工作的頻率圍也比較寬，從0-5MHZ都能正常工作。它是一個串行輸入，并行輸出的移位存放器，并帶有去除端的IC芯片，它為8位串入并出移位存放器，1、2為串行輸入端，Q0Q7為并行輸出端，CLK為移位時鐘脈沖，上升沿移入一位；MR為清零端，低電平時并行輸出為零。VCC與GND為工作電源腳：它一般正常工作電壓為正5V。CLR/MR端：為去除端，當此腳為低電平時，使得74LS164輸出全部為0；CLK端：時鐘脈沖輸入端，在CP脈沖的上升沿的作用下實現(xiàn)移位，在CLK為0，芯片不工作；CLR為1時，74LS164保持原始狀態(tài)不發(fā)生變化。 圖3-11 顯示模塊電路圖第六節(jié) 本章小結(jié) 在本章節(jié)

32、中主要介紹了智能門禁系統(tǒng)的各個硬件局部的設(shè)計和制作，并對各個局部的硬件使用器件做了一個比較詳細的介紹和解釋。特別是對非接觸式刷卡模塊進展了深入的介紹，對射頻開鎖原理進展解釋，探究了其部進展的轉(zhuǎn)碼規(guī)律和轉(zhuǎn)碼結(jié)果，讓我們知曉了它與一般的轉(zhuǎn)碼機制不同的所在。最后介紹了顯示模塊的顯示方法和數(shù)碼管顯示的電路圖，對整體的硬件有一個較為完整的介紹和解釋。第三章 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須要擁有完善的硬件作為保證，同時還必須要擁有相應(yīng)的設(shè)計合理的軟件作為支持。尤其是在微機應(yīng)用十分興旺的今天，許多需要由硬件來完成的工作，都可以通過軟件的編程來代替。甚至有些需

33、要采用非常復(fù)雜的硬件來完成的工作，有時采用軟件編程會使工作變得很簡單。因此充分地利用其部十分豐富的硬件和軟件資源，采用與51系列單片機相對應(yīng)的51匯編語言以及構(gòu)造化程序設(shè)計方法進展軟件編程。 程序設(shè)計的語言分為三種：機器語言、高級語言和匯編語言。機器語言是計算機唯一能“看懂的語言，用高級語言或匯編語言編寫的程序都必須要翻譯成機器語言的程序，這樣計算機才可以“看懂，然后再去逐一地執(zhí)行。高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也

34、便于學(xué)習和交流，因此本系統(tǒng)選用了高級語言。經(jīng)過多方面的考慮和實際因素。例如：如果該設(shè)計進入了尋常百姓的家中，在使用過程中會有程序出現(xiàn)問題，這幾乎是必然的結(jié)果，此時的調(diào)試人員不可能全由匯編語言精通的人員去進展調(diào)試，所以為了不埋下隱患，我們必須采取一種通俗易懂的計算機語言進展軟件的編寫和調(diào)試。又例如：使用匯編語言主要是對各大細節(jié)進展微調(diào)，我們需要的是對塑料大棚的一個整體的操控，不需要用到這樣的精細操作，所以c語言已經(jīng)完全能夠滿足我們的要求，而且我們使用的芯片存應(yīng)對這樣的設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)綽綽有余。所以無需再為自己的設(shè)計選擇不必要的麻煩，在有限的時間下不如將這些時間運用到開發(fā)新的塑料大棚的功能上面，所以完

35、全沒有必要因為跟風就使用對于自己來說，看明白就是一個挑戰(zhàn)的匯編語言來棘自己的手，使用c語言就能辦到的事情，我們就沒必要去糾結(jié)軟件設(shè)計的困惑了。第二節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計主流程圖初始化指示燈亮N 是否有卡刷Y 讀卡 報警 顯示“F 判權(quán)限 是否合法NY開鎖 指示燈熄滅 顯示卡號 圖4-1 系統(tǒng)程序流程圖第三節(jié) 軟件調(diào)試把編寫好的匯編語言程序的載入軟件調(diào)試工具，檢查軟件是否有錯誤，再根據(jù)軟件提示對程序進展修改，直到?jīng)]有錯誤再生成單片機能運行的機器語言，再用51開發(fā)板或其它寫入工具把機器語言寫入單片機進展實際的程序調(diào)試，根據(jù)實際情況再對程序的缺乏加以修改，直到滿足設(shè)計要求。一、程序調(diào)試用到的軟件及工具 調(diào)

36、試本程序需要用到KEIL C51，Protels以及51開發(fā)板一塊及其配套的下載燒錄軟件。二、KEIL C51簡介 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫函數(shù)，全Windows的界面。在大型軟件的開發(fā)時更加能夠表達出高級語言的優(yōu)勢。 C51工具包的整體構(gòu)造： uVision和Ishell分別為C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(

37、IDE)，能夠完成編譯、編輯、調(diào)試、連接以及仿真等整個的開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)立生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的He*文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進展源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進展調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。3、 Protel99SE軟件簡介 Protels的工作界面使用的是微軟公司的標準的界面，如以下圖，非常的清楚和清晰，各種工具的使

38、用是和我們用習慣的模板是一模一樣的，所以上手速度非?？?，不需要很辛苦的進展學(xué)習就能夠在很短的時間里掌握Protels的精華，因此我們選擇了Protels來進展模擬仿真、Proteus是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，可以仿真51 系列、AVR，PIC 等常用的MCU 及其外圍電路如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，AD/DA，局部SPI 器件，局部IIC 器件可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表。強大的全局編輯功能。在原理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中。同時運行原理圖和PCB，在翻開的原理圖和PCB圖間允許雙向穿插查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)。既可以進展正向注釋元器件標號

39、由原理圖到PCB，也可以進展反向注釋由PCB到原理圖，以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計上的一致性。滿足國際化設(shè)計要求包括國標標題欄輸出，GB4728國標庫，方便易用的數(shù)?；旌戏抡婕嫒軸PICE3f5。支持用CUPL語言和原理圖設(shè)計PLD，生成標準的JED下載文，PCB可設(shè)計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層。強大的“規(guī)則驅(qū)動設(shè)計環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計規(guī)則檢查。智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪。提供大量的工業(yè)化標準電路板做為設(shè)計模版四、調(diào)試過程首先翻開KEIL C51主程序，新建工程，新建文本框?qū)懭氤绦?，保存，檢查是否有語法錯誤，經(jīng)反復(fù)檢查無誤后匯編，生成51單片機可執(zhí)行的HE*

40、文件。然后用51開發(fā)板相匹配的燒錄軟件把HE*文件寫入單片機。調(diào)試過程如圖4-2所示。圖4-2 調(diào)試過程第四節(jié) 門禁系統(tǒng)的仿真本文的前幾章詳細介紹了器件的選擇，硬件電路局部的設(shè)計以及軟件設(shè)計流程，本章的工作是把各局部組合成一個總體，進展軟硬件的聯(lián)合調(diào)試以及系統(tǒng)整體功能的仿真。一、整體電路的功能仿真1、系統(tǒng)通電后無刷卡時的仿真 系統(tǒng)通電后無刷卡時的仿真結(jié)果如圖5-1所示，從圖中可以看出當系統(tǒng)通電后無刷卡時，紅色指示燈亮，數(shù)碼管無顯示，綠色指示燈不亮代表門鎖閉合，喇叭無響聲。 圖5-1 系統(tǒng)通電后無刷卡時的仿真圖2、合法卡刷卡時的仿真 合法卡刷卡時的仿真結(jié)果如圖5-2所示。事先存入單片機一個合法卡

41、號為“123456，當有合法卡進展刷卡時，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈發(fā)光代表門鎖翻開，數(shù)碼管顯示合法卡號“123456，喇叭無響聲。圖5-2 合法卡刷卡時的仿真圖3、非法卡刷卡時的仿真 非法卡刷卡時的仿真結(jié)果如圖5-3所示。當有非法卡進展刷卡時，紅色指示燈仍然發(fā)光，綠色指示燈不亮代表門鎖不翻開，數(shù)碼管顯示“FFFFFF，喇叭發(fā)出警報。圖5-3 非法卡刷卡時仿真電路圖4、調(diào)試分析 通過以上調(diào)試仿真的過程可以看出，IC卡門禁控制系統(tǒng)的根本功能都已經(jīng)實現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)卡號的比較，卡號的顯示，開鎖，聲光報警等功能。由于proteus中沒有IC卡讀卡器的仿真模型，在仿真中用鍵盤輸入卡號的方式代替讀卡器讀取卡

42、號并傳送給單片機的過程。此外為了更加直觀地表示門鎖是否翻開，采用綠色LED代替繼電器開鎖。 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計所采用的各類軟件和使用的編程語言。深入介紹了各類編程語言的優(yōu)缺點以及為什么選擇C語言來進展編程的原因。然后介紹了仿真軟件Protels的優(yōu)點和實用性，介紹其一般的工作模式和操作方法。接著對單片機和上位機的聯(lián)系即下載操作的使用軟件：Keil軟件進展全面的描述和介紹簡單的操作，工作模式等。最后對本系統(tǒng)的軟件設(shè)計進展一個簡單的概述。結(jié) 論本設(shè)計采用AT89C51 單片機作為控制核心，外圍加蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、電控鎖控制電路以及8位數(shù)碼管顯示電路等,來實現(xiàn)門禁控

43、制系統(tǒng)的功能。其中的主要工作有：本設(shè)計中采用AT89C51單片機作為主控元件，采用EM9913BF讀卡模塊。硬件系統(tǒng)主要設(shè)計了以下幾局部：讀卡器電路、數(shù)碼管顯示電路、工作指示燈電路、開鎖電路、控制電路、報警電路等。軟件采用C語言來實現(xiàn)初始化、卡號的比照、卡號的顯示和對設(shè)備的控制。完成了整個系統(tǒng)的調(diào)試與仿真，實現(xiàn)了系統(tǒng)的根本功能。本門禁控制系統(tǒng)還可以一些功能擴展，使其更符合實際應(yīng)用的需要?？梢赃M展的改進與完善工作如下：本系統(tǒng)可以增加輸入模塊，通過鍵盤輸入的方式直接添加或刪除合法卡號，這樣更有利于管理者管理用戶IC卡。本系統(tǒng)可以增加時鐘模塊和存儲模塊使系統(tǒng)功能更完善，管理者可以查詢歷史刷卡記錄，以

44、便統(tǒng)計人員出入情況。 致 在參加畢業(yè)設(shè)計之前我就已經(jīng)接觸過智能門禁系統(tǒng)方面的相關(guān)知識和實用設(shè)計，對這方面的創(chuàng)新十分感興趣。智能門禁系統(tǒng)的前景十清楚亮，開展方式多種多樣，各類高新技術(shù)都可以運用于新型的智慧型城市。因此，不僅僅處于興趣，加上對未來開展前景的展望，我在本次畢業(yè)設(shè)計中選擇了進展智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計，期望于對新型智慧型城市有一定的幫助。實踐是檢驗真理的唯一標準。在構(gòu)思過程中的天馬行空，毫無現(xiàn)實依據(jù)的增加各類系統(tǒng)根底軟件，實現(xiàn)各種高新功能技術(shù)等，都給我后續(xù)的硬件軟件構(gòu)思搭建帶來了巨大的困難。在基于經(jīng)濟條件，時間條件和各種外界因素的制衡下，我不得不放棄了很多很有創(chuàng)意的構(gòu)思系統(tǒng)。考慮到價格，運用

45、人群的因素，我采用了價格低廉但是功能完備的普通硬件設(shè)施。用簡單實用的51單片機作為主控芯片來控制繼電器的啟動。制作過程是一個考驗人耐力的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對電路調(diào)試都需要一步一步認真分析，千萬不能過分追求速度，在調(diào)速過程中對于遇到的問題要總結(jié)筆記為以后設(shè)計提供珍貴的經(jīng)歷，為以后的設(shè)計積累了珍貴的經(jīng)歷，這次設(shè)計制作過程過不斷訓(xùn)練讓我受益匪淺學(xué)習到了很多的科技制作方面的知識，掌握了這些根本的技能。總體來說，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅僅給我的大學(xué)畫上了一個完美的句號，也為我自己的學(xué)業(yè)交上了一份滿意的答卷。我希望我的畢業(yè)設(shè)計不僅僅是讓我順利畢業(yè)的作業(yè)，更可以在未來運用到實際生活中，給傳統(tǒng)的中

46、國家庭帶來翻天覆地的變化。參考文獻1 振輝.?改進式 MCS-51 單片機實驗? ，科學(xué)，20062 建領(lǐng).?51 系列單片機開發(fā)寶典?，電子工業(yè)，20073 恢先，黃輝先 .?單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與仿真調(diào)試? ,航空航天大學(xué)， 20054 王為青,程國鋼.?單片機 KEIL C*51 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)? ,人民郵電,20075 玉梅.?基于 MCS-51 系列單片機原理的應(yīng)用設(shè)計?，國防工業(yè),20066 群芳，黃建.?單片機微型計算機與接口技術(shù)?，電子工業(yè)，20077 黃菊生.基于智能IC卡的網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)D.碩士論文:大學(xué),20068 安靜宇.基于非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計.科技大學(xué),

47、20069 龍三.?8051單片機C語言控制與應(yīng)用?，清華大學(xué)，200710 沙占友，孟志永，王彥明.?單片機外圍電路設(shè)計?，電子工業(yè),200611 Ale*ander M.Meystel, James S.Albus. 1999. Intelligent Systems: Architecture,Design and Control. New York: John Wiley.12 Andrew S.Tanenbaum. The Test Technology of Single-chip Switching Power.ICEMI,200113 ATMLE Corporation,8-B

48、it Microcontroller AT89C51 DATE SHEET.0265F-A-12/9714 Olivier Nicole. Access control system. Internet data, Feb,202115 Wang Junbo. The Design of RF Card Entrance Management System Basedon AT89C51.East China Institute of Technology,2005,1附 錄一、英文原文:The  Access  control  s

49、ystem     Access control system is widely used  in recent years and it is one of the high-tech and safety equipment , has bee one of the intellig

50、ent signs of modern architecture. Access control , the e*port and the entrance control system, is to control the e*port and entrance channel system. Access control system

51、 is developed on the basis of the traditional locks (Entrance Guard/Access Control in English). Access control is, in reality, an everyday phenomenon. A lock on a ca

52、r door is essentially a form of access control. A PIN on an ATM system at a bank is another means of access control. Bouncers  standing in front of a&

53、#160;night club is perhaps a more primitive mode of access control (given the evident lack of information technology involved). The possession of access control is of pri

54、me importance when persons seek to secure important, confidential, or sensitive information andequipment .Item control or electronic key management is an area within (and possibly&

55、#160;integrated with) an access control system which concerns the managing of possession and location of small assets or physical (mechanical) keys. Physical access by a perso

56、n may be allowed depending on payment, authorization, etc. Also there may be one-way traffic of people. These can be enforced by personnel such as a border guard,

57、60;a doorman, a ticket checker, etc., or with a device such as a turnstile. There may be fences to avoid circumventing this access control. An alternative of access&

58、#160;control in the strict sense (physically controlling access itself) is a system of checking authorized presence, see e.g. Ticket controller (transportation). A variant is e*it&

59、#160;control, e.g. of a shop (checkout) or a country. In physical security, the term access control refers to the practice of restricting entrance to a property, a b

60、uilding, or a room to authorized persons. Physical access control can be achieved by a human (a guard, bouncer, or receptionist), through mechanical means such as locks&#

61、160;and keys, or through technological means such as access control systems like the Access control vestibule.  Within these environments , physical key management may also be employed as a means of further managing and monitoring access to mechanically keyed areas or access to&#