智能门禁系统设计分析

毕业论文(设计)题目智能门禁系统设计学生姓名学号院系电子与信息工程学院专业电子信息工程指导教师二Ｏ一三年五月二十二日目录1引言....................................................12系统总体设计及方案论证..................................22.1方案论证............................................22.2工作原理............................................32.3系统结构............................................33硬件电路设计............................................33.1控制模块............................................33.2射频卡识别模块......................................53.3显示模块............................................93.4存储模块...........................................143.5键盘模块...........................................173.6报警、提示模块......................................184软件设计...............................................194.1总体流程图.........................................194.2设置模块流程图.....................................204.3检测模块流程图.....................................204.4模块子程序.........................................205系统调试与分析.........................................226总结...................................................25参考文献.................................................25致谢.....................................................26ABSTRACT.................................................27附录一...................................................28附录二.....................................................29-1-智能门禁系统设计乔冬春南京信息工程大学电子与信息工程学院，南京210044摘要:门禁系统是日常生活里不可缺少的一个角色，因此，在此基础上提出了基于51单片机的多功能电子门禁系统。利用单片机作为控制核心，外围加键盘、射频卡识别电路、蜂鸣器提示电路、开门指示灯电路、密码存储电路、以及液晶显示电路等，设计一个智能型门禁系统。该设计采用射频卡完成刷卡进门，其门禁系统的工作状态为：刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示欢迎字样，指示绿灯点亮，延时一段时间指示灯熄灭，如果不匹配，红灯亮，显示屏显示“该卡未被授权”，蜂鸣器急促响起。按功能键进入设置状态，可以进行注册卡、注销卡和修改授权密码等。关键词:门禁系统；51单片机；智能卡；MFRC5221引言随着改革开放的深入和中国特色社会主义市场经济的深入发展，智能门禁系统作为一项重要的安防措施，在日益复杂的社会环境里，为保障人民群众的生命财产安全起到了至关重要的作用，像智能楼宇和智能小区等，早已在某些大城市中普及，而对于整个中国而言，智能门禁系统有着巨大需求和广阔的发展空间。进出口门禁安全系统是一种新型的现代化安全管理系统，它集现代安全管理和微机自动识别技术措施为一体，它涉及机械，电子，计算机，光学技术，生物技术，通讯技术等诸多新技术。它实现了对重要部门出入口实现安全防范管理。适用各种机要部门，如办公大楼、学校、军事基地、银行等。为了解决这个问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁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。随着感应卡技术，生物识别技术在这几年得到推广，门禁系统获得了飞跃式发展，跨了全盛期，出现了虹膜门禁系统，指纹门禁系统，感应卡式门禁系统，乱序键盘门禁系统，面部识别门禁系统等各种技术的系统，它们在方便性，易管理性，安全性等方面各有擅长，门禁系统也不断发展，应用领域越来越广泛。门禁系统为什么能在众多的安防产品李脱颖而出呢？其深层次原因为它和传统的安全产品的工作方式大相同，如：闭路监控，报警防盗等被动监控方式，以控制的主动性替代了监控的被动方式，通过控制主要通道，极大的防止了犯罪人员从正常的通道侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制权限限制罪犯的活动范围，减少和预防犯罪。-2-2系统总体设计及方案论证2.1门禁系统方案选择（1）密码识别通过检验输入密码是否正确来识别持卡人是否有权限进入。这类产品分为两类，一类是普通型，一类是乱序型（键盘的按键所代表数值不固定，会随机自动切换）。普通型优点：操作上方便简介，不需要携带卡片；成本比较低廉。缺点：同一时间内只可存在三组密码，容易泄露，安全性不能得到保证；而且没有进出的记录；只可以实现单方向控制。乱序型优点：操作简单方便，不需要携带卡片；安全系数略高。缺点：密码会被轻易地盗取，安全性仍然不是很高；依旧没有进出的记录；只可以实现单方向控制，成本比较高[1]。（2）卡片识别通过识别卡或者加上密码来鉴别使用者是否具有进出的权限，按照卡片的类别有可以分成射频卡和磁卡。磁卡优点：一人一卡（+密码），安全性一般；成本略低；可以联机，存有进出记录。缺点：卡片，读卡器会由磨损，寿命不长；卡片会很容易地被复制；不容易实现双方向的控制；卡片上的信息会受到外界磁场干扰而丢失，从而让卡片失效。射频卡优点：卡片，读卡器没有接触，开门较方便和安全；寿命比较长，理论上数据可存在十年以上；安全性比较高，可以联微机，存有进出记录；能够实现双方向的控制，卡片不能轻易被复制。缺点：成本比较高[1]。（3）生物识别通过检查进入人员的生物特征确认其是否有进出的权限，有指纹型，虹膜型，面部型等。优点：从识别的角度来看，安全性很好；不需要持卡。缺点：成本高，识别率较低，环境的要求较高，使用者的要求比较高（例如指纹不可被划伤，眼睛不能红肿或者出血，脸上不能被划伤，或留胡须）；使用不方便（比如虹膜型的和面部识别型的，系统安装高度是一定的，可是使用者的身高却各有所不同），值得留意的大多数觉得生物识别系统的安全性很高，其实并非如此，门禁系统的安全不仅仅指识别方式的安全性，还包括控制系统、软件系统、通讯系统，电源系统的安全，它们作为一个整体是-3-不能被割裂开的，如果某一部分不合格，将会威胁到整个系统的安全。例如有的指纹识别系统，它的识别和控制系统是一体的，如果都放在室外，整个系统将会受到威胁[1]。综合以上各种门禁系统，从成本、安全性、可用性等角度分析，选择射频卡作为本次门禁系统设计的主要器件。2.2门禁系统的工作原理智能门禁系统的核心是智能卡识别技术，利用单片机作为控制核心，外围加键盘、智能卡识别电路、蜂鸣器提示电路、开门指示灯电路、密码存储电路、以及液晶显示电路等，主要有三种工作状态。第一种状态：上电后进入主界面，显示请刷卡进入；第二种状态：按菜单键，输入密码获得权限，可以选择添加新卡或者注销所有卡，自动退出该界面；第三种状态：进入菜单界面，长按切换键，进入修改授权密码界面，可以选择修改授权密码。2.3门禁系统的总体结构图智能门禁系统采用了模块化设计，主要包括射频卡识别模块、液晶显示模块、存储模块、键盘模块、报警提示模块。智能门禁系统的硬件系统总体框图如图1所示：STC89C52报警电路显示电路存储键盘刷卡模块图1多功能电子门禁系统硬件系统总体框图3硬件电路设计3.1控制模块3.1.1STC89C52主要性能STC89C52具有下列主要性能：①8KB可改编程序FLASH存储器（可经受1000次的写入/擦除周期）。②32条可以编程的的I/O口。③两个16位的定时/计数器。④8×128个字节内部随机存取寄存器。-4-⑤6条中断源。⑥2个串行的中断，能编程的UART串行的通道。⑦可编程的串行通道。⑧时钟频率0-24MHz。⑨片内时钟振荡器[2]。3.1.2STC89C52的引脚及功能P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1GNDVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PORGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0S89C52*1U1VCCRSR/WEPSBRETRSTMISISCKGNDGNDC222pC322pX112MGNDDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7C130UFS1SW-2R310KRESVCCGNDSCLGREREDQCYWP图2STC89C52的管脚（1)主要电源引脚①VCC电源②GND地（2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2①XTAL1当采用外部振荡时，该引脚可以作为外部振荡的输入端；当采用内部振荡时，它与晶体的一个引脚相连接。②XTAL2当采用外部振荡时，该引脚悬空；当采用内部振荡时，它与晶体的另外一个引脚相连接。（3)控制或与其它电源复用的引脚RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP①RST复位输入端。当RST保持两个周期以上高电平时，单片机复位。②ALE/PROG地址锁存输出/变成脉冲输入引脚。正常工作时为ALE（允许地址锁存）功能，提供把低字节地址锁存到外部锁存器的信号。ALE引脚以不变的频率（时钟信号的1/6）周期地发出正脉冲信号，因此，它还可以对外部总线结构输出时钟信号，或用于计时目的。但要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE段输出可以驱动八个TTL电路。但对于EPROM型单片机，在用编程器对Flash编程时，次引脚接受变成脉冲（PROG功能）。ALE可以通过设置特殊功能寄存器8EH，使能或者禁止ALLE信号输出，在禁止时，只有MOVX和MOVC指令才能使ALE1有脉冲输出，平时ALE引脚有个弱上拉。-5-③PSEN外部程序的存储器读选通信号。在读外部ROM时PSEN（非）低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作，全拼为ProgramStoreEnable，在AT89C52/LV52从外部程序的存储器中取指令（或常数）时，每个周期有两个PSEN是有效的（即2个输出脉冲）。④/EA/VPP片内、片外程序存储器选择输出/变成电压输入引脚。要使CPU只访问外部程序的存储器（地址为0000H至FFFFH），则EA端必须维持低电平（即接地）。当EA端保持高电平（即接电源）时，CPU则运行内部程序存储器中的程序。（4）输入/输出引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7P2.0～P2.7和P3.0～P3.7①P0端口（P0.0～P0.7）P0口为一个8位的漏级开路的双向I/O口，每个脚可以吸收8TTL门电流，在P1口的管脚首次写1时，被定义作高阻输入，P0可以用于外部的程序数据的存储器，其能够被定义作数据地址的低八位。在Flash编程时，P0口当作