智能家居安防系统的设计.doc

毕业设计（论文） 题 目 智能家居安防系统的设计 学 院 电子信息学院 专 业 电子信息工程 学生姓名 向现定 学号 159121010 指导教师 李成勇 职称 讲师 2019 年 4 月 20 日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆工程学院本科生毕业设计 摘 要摘 要经济社会的发展，促进科学技术的进步的推动，人们对生活质量越来越高，安防意识不断提高，人们对安防的需求不断加深，对现有安防系统提出了更多的要求，本论文主要围绕RFID的门禁系统的设计与实现以及预防火灾的报警器设计为出发点，结合两种不同的设计来满足安全性的需求，将它们有机的结合在起，探索一种新的智能家居安防系统设计方案；实现“以人为本”的全新家居生活安防体验。本文主要完成了以下任务：1：基于RFID的门禁系统的设计与实现。本文开始对门禁系统的设计构想进行阐述，逐步对组成门禁系统的相关技术进行介绍，如射频识别技术；以及射频识别的组成，工作流程、门禁系统硬件电路、系统设计方案及特点、进行分析设计逐步实现门禁系统。2：基于预防火灾的报警器设计方案的选择以及误报警的设计。介绍预防火灾报警器组成结构以及关键技术。关键词：射频识别 门禁系统 读卡器 II重庆工程学院本科生毕业设计 ABSTRACTABSTRACTWith the development of economy and society and the advancement of science and technology, people's quality of life is getting higher and higher, their awareness of security is increasing, and people's demand for security is deepening. This paper mainly focuses on the design and implementation of the access control system of RFID and the design of fire alarm, combining two different designs. To meet the security needs, combine them organically, explore a new design scheme of smart home security system, and realize the "people-oriented" new home life security experience. This paper mainly completes the following tasks: 1: Design and implementation of access control system based on RFID. This paper begins with the introduction of the design concept of access control system, and gradually introduces the related technologies of the access control system, such as radio frequency identification technology, as well as the composition of radio frequency identification, workflow, hardware circuit of the access control system, system design scheme and characteristics, analysis and design to gradually realize the access control system. 2: Based on the selection of fire alarm design scheme and the design of false alarm. The structure and key technology of fire alarm are introduced。Keywords:accesscontrolsystem, RFID;technology,alarm重庆工程学院本科生毕业设计 目 录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 本课题的目的及意义11.2 研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状21.3 研究内容及方法21.3.1 研究内容21.3.2 研究方法31.4 组织结构31.5 本章小结32 系统设计与实现42.1 智能家居安防系统功能需求分析42.2 系统设计方案及特点42.3 安防系统设计流程图52.4 系统组成及模块设计方法52.5 系统安全性设计目标62.6 本章小结73 基于RFID的智能门禁系统设计83.1 门禁单元设计流程图83.2 射频识别技术概述93.2.1 射频识别系统的组成93.2.2 射频识别技术的工作流程103.3 RFID同其它自动识别技术的比较103.4 门禁系统硬件电路设计113.4.1 AT89C52单片机简介123.4.2 STC89C52主要特性：123.4.3 AT89C52的硬件结构图123.5 射频读卡器读写模块的设计133.5.1 MFRC500功能概述133.5.2 MFRC500特性143.5.3 MFRC500引脚图143.5.4 MFRC500连接图153.6 门禁系统的组成163.7 本章小结174 预防火灾报警器的设计与实现184.1 火灾检测模块的方案设计选择184.2 主程序流程图184.3 火灾检测模块电路设计184.3.1 烟雾检测电路设计184.3.2 烟雾报警器流程图184.4 一氧化碳气体检测电路设计184.5 火灾检测模块电路设计根据194.6 本章小结195 研究工作总结206 展 望21参考文献22致 谢23附 录 部分程序代码24重庆工程学院本科生毕业设计 1绪 论1 绪 论1.1 本课题的目的及意义随着城市的快速发展，城乡差距进一步缩小，居住区位置越来越集中，安全意识逐步提高。人们越来越关注他们所居住社区的安全性和可靠性，这对人们，家庭和居民区的安全提出了更高的要求。同时，随着经济的快速发展和城市流动人口的快速增长，城市社会保障也出现了新的问题。为了保证居住区的安全，防止盗窃，我们必须有自己的安全系统。人防安全模式难以满足我国的要求。智能安全已成为当前的发展趋势，安全问题也是人们选择生存的关键因素之一。如今，生活安全是人们生活的基础。随着生活质量的不断提高，科技的不断发展和创新，智能化，安全化，简单化的家居用品逐渐进入千家万户，因此不难发现大量企业已经出现他们渴望加快智能家居安防产品的产业布局，抢先抢占市场，这恰好说明了智能家居安防产品的广阔前景。其中以智能家居安防系统更受消费者的认可，智能家居安防系统重点突出了安全性问题，提供了几种解决安全隐患的技术方案。鉴于此目的，本课题研究意义主要表现为:解决传统家居门的开启状态，采用RFID门禁系统来达到智能化、安全化、简单化的防盗措施；同时采用报警器来解决所引起的火灾，及时报警，提醒人们及时果断采取措施预防火灾事故发生。1.2 研究现状1.2.1 国外研究现状发达国家因经济发展，生活比较富裕，人民逐渐重视生活质量，对家庭智能的需求相对较强。1984年，美国建立了世界上第一座智能建筑，出现了第一座智能建筑。欧洲，加拿大，日本和其他发达国家等其他国家提出了适合其国情的智能家居设计。程序。智能家居逐渐走向市场化、大众化，其中安防系统尤其重要它以保护我们的生命财产为核心的新型产品。现今在发达国家中智能家居安防系统也比较广泛应用生活的各个方面，有需求就有市场，有市场就有创新，智能家居安防系统不断突破技术瓶颈，需求越多技术就不断创新。而且智能家居安防系统的价格也比较亲民。发达国家生物技术实现的自动识别门禁系统极大的保障了人民的安全；生物技术的出现充分利用人体特有的生理特点和行为特征，利用这些特点它与计算机一起采用一种自动访问控制系统，声学，光学，生物传感器，高级技术，诸如生物传感器被组合以识别个人。生物识别技术比传统的识别技术的几个优点10：（1）随身性：人体自带的生理特征（如指纹、指静脉、脸、虹彩等）是人体固有的特点。他们是独一无二的、非再现性的，不可复制的。（2）安全性：人体固有的生理特性，满足各种安全需求，是个人身份的最佳证明。（3）独特性：每个人的生理特点和行为特征都是不一样的，它因人而异。（4）稳定性：指纹、虹膜等生物学特性，不会因时间或其他条件而改变。（5）扩展性：每个人都有这种特点。（6）方便性：生物技术不需要背诵密码和携带任何东西，也不需要失去它们进行特殊处理。（7）可采集性:选择的生物特征易便于测量采集。基于以上优势。1.2.2 国内研究现状在这些年里，智能安防，尽管该行业的普遍重视的发展，正在成为越来越流行，但智能家居安防技术的发展仍然充满了不确定性。有必要继续把重点放在如何提供更多丰富多彩的业务，降低设备使用的复杂性，提高运维管理能力，提高开放，并提高网络安全性。现在国内一些企业已经注意到了智能家居领域带来了巨大的好处。作为一个重要的模块，智能家居安防系统已逐渐发展起来。我们的技术已经非常成熟，但我们仍然面临着以下问题。一是我国人口分布不平衡。我国是人口大国，进城务工人员较多，流动性很大，居住条件不稳定，大家都把居住当成零时性住房；智能家居安防设计就很难发展起来。二是宣传力度不够。现在依然对智能家居还不是很了解更何况安防系统这块，这就会导致企业的不肯大量投入资金去研发相应安防设备。平安城市、智慧城市、智能社区是国家重点支持建设项目。安全系数是建设城市必须要提高的一部分。安防系统就孕育而生；同时智能安全系统已在许多领域得到应用。随着科学技术的发展，安防行业必将走向整合，网络化和智能化。1.3 研究内容及方法1.3.1 研究内容本论文对智能家居中出现安防系统进行研究探索，并主要围绕安防系统的门禁单元和预防火灾单元为内容展开研究工作。针对目前市场上面没有很多智能化、便携化、简单化的智能防盗以及防火装置；提出一些可行性方案。一基于RFID的门禁系统的设计与实现。本文开始对门禁系统的设计构想进行阐述，逐步对组成门禁系统的相关技术进行介绍，如射频识别技术；以及射频识别的组成，工作流程、门禁系统硬件电路、系统设计方案及特点、进行分析设计逐步实现门禁系统。二预防火灾的报警器设计方案的选择以及误报警的设计。介绍预防火灾报警器组成结构以及关键技术。1.3.2 研究方法本设计以室内房屋为研究对象，主要基于RFID的智能门禁系统设计和预防火灾的烟雾报警器为设计，通过前期的文献资料查找、分析，并最终确定设计作品，对作品完成后进行检查，确保作品功能性完整。1.4 组织结构本论文将通过对智能家居安防的研究设计与实现分别主要以四个阶段不同的来完成。第一阶段:通过前期对专业书籍的阅读，寻找跟论文相关的专业知识，打下专业技术知识储备对当前国内外同类产品的研究现状及应用情况进行调查研究；对目前市面上的智能家居安防系统设计进行分析；参考相关资料文献，了解并加强本系统涉及的原理、基础知识与基本技能。第二阶段:基于RFID的智能门禁系统设计通过市场需求分析以及对相应技术进行比较，来对系统的目标大致勾画一个设计蓝图，综合以上情况来进行合理规划，主要分为硬件设备和技术方案。第三阶段:预防火灾的报警器设计与实现。第四阶段:总结和展望，在研究设计门禁单元和预防火灾单元的基础上进行总结，了解前期研究的内容分析其中的不足之处，以便学习掌握相关的技术知识；对未来改安防系统的发展进行分析了解，掌握相关行业的最新动态和最新技术。1.5 本章小结在本章中，首先主要介绍了论文设计的背景以及研究方法，国内外的智能家居安防系统的发展趋势以及研究的内容作为出发点；为了分析智能家居安防系统的技术，本文将智能家居安防系统的设计分为两类，第一类基于RFID的智能门禁系统设计，系统设计方案及特点。第二类预防火灾的报警器设计方案的选择以及误报警的设计；介绍报警器组成结构以及关键技术。其次分析对比了国内国外的一些技术和研究状况，最后提出了具体的设计目标。根据这些要求和目标一边进行下一步的设计和操作，更好的设计出符合学校要求的毕业设计。28重庆工程学院本科生毕业设计 2 系统设计与实现2 系统设计与实现本文主要设计智能门禁系统以及预防火灾的报警器的安全性，简单性，便携性等出发，结合RFID技术和预防火灾的报警器设计，同时结合实际情况提出智能家居安防系统设计与方案。2.1 智能家居安防系统功能需求分析依据得出的数据加以分析结果显示，由于当前国内经济的快速发展和人们生活水平具有很大不同特点，大部分的人们对智能家居设备的需求是不一样的，存在不同的差别。有一些用户只需要具有非常简单的报警功能的设备来满足自己对预防安全措施需求；相对比较而言收入高的人群，由于他们对生活质量和生活环境都有比较高的要求，从而对整个智能家居安防系统提出了更高的要求。但无论是低收入人群还是高收入人群，他们对安防的需求重来没有变过，只有更高的要求，没有降低过，家居的简单化、家居舒适性、设备的安全性、设备的智能性以及个性化等都是人们对生活质量的追求。根据目前市面上出现的家居中，它们都具有大众对安全需求的一些功能，智能家居安防逐渐能够实现自动检测和自动报警功能。2.2 系统设计方案及特点总结起来近年来智能家居安防系统设计存在以下特点4:（1）以主机为中心的各种预备部件的设计这个方案的主要特征是所有种类的构成设备都是完整的。家庭小偷警报控制主机系统启动程序后，其工作配件包括温度探头、烟探头红外线护栏等，收集数据并将其送回主机。当某人强制进入时，一旦发生什么事情，主机接收警报信号，并经由通信网络将警报信息发送到主机装置的终端。如果连接到网络，它可以直接发送到社区警报中心或110报警中心，并发出警报铃。构成的缺点是，没有监视视频，入侵者信息不能被收集起来帮助情况调查，警报铃可能起到否定的作用。（2）计算机设计是监视中心+电脑摄像机+监视闹钟的软件。该方案的特点是，提供了通过摄像机拍摄实时照片的特定情况的实时照片，以及通过摄像机检测案例的证据。这种方式的成本很低。它可以用电脑或摄像头完成系统设置，只需购买软件安装。缺点是，摄像机自身摄影能力弱、距离小、主计算机的安全性低，容易出现影像数据丢失或泄漏。（3）网络摄像机的方案在这个方式中，用户只需要购买网络路由器和相机，通过互联网构成路由器，连接后就可以在家使用它们。网络摄像机本身具有摄影、保存功能，比较安全。用户可以通过因特网直接看到终端的视频数据。缺点是网络摄像机的成本高，系统的可扩展性低。2.3 安防系统设计流程图图2.1 安防系统设计流程图2.4 系统组成及模块设计方法人们对安全需求日益提高，促进市场的快速发展，同时伴随着硬件设备的更新换代和网络信息技术不断深入，为满足人们多样化的安全需求安防系统也呈现出巨大的不同，但绝大部分的安防系统功能结构、工作原理等设计都是差不多的，我们通过对设计分析发现绝大部分的系统功能模块如图2.2所示。图2.2 能家居安防系统功能模块2.5 系统安全性设计目标各种硬件设备和软件系统共同组成智能家居安防系统，它复杂的技术给予系统运转的动力成为可能，其开发过程中不单单涉及开发员的技术知识储备，还要要求设计人员综合运用到信息的管理、计算机技术以及通讯技术、布局设计，重视美感、重视用户体验。所以要求在系统开发设计开始过程中要多加使用系统分析设计，要求运用科学化、工程化、标准化的手段来进行设计，以此来协调各个配件之间的联系，通过组织各附件功能对设计和实施过程进行分析，系统在开发过程中不断完善，提高了系统开发效率，缩短了开发周期。本章通过对现有家庭安全系统的分析，总结了以往系统设计的成功经验。在现有成熟的网络和技术支持下，展望市场和未来需求，不断给智能家居安防系统创新提供可能，在未来市场需求下，不断要求安防系统在设计之初时就要考虑智能家居安防系统是否符合市场需求，它可以创造什么样的价值等等进行数据分析，这便是实现系统设计的基础。综合各方面因素，智能家居安防系统的设计应达以下目标:（1）可靠性:门禁管理系统主要是以预防损失、预防犯罪为主要目的，由此可见它就需要有极高的安全可靠性。按照这些年的市场分析普通的一个门禁管理系统，工作的时间越长，几乎不存在的，这是不必要的报警，报警是在一般之后。（2）权威认证：出现警报的概率一般较低，但如果警报系统在这一小范围内失灵，则通常与灾害同义。因此，为了确保产品和系统的高可靠性，必须设计和管理所有系统的可靠性。此外，系统的设计、选择、测试和安装必须严格符合国家和工业标准，必须防止这种情况的出现。（3）安全性：访问控制和安全系统的保护人和财产的安全，使该系统本身必须是安全的。一方面，安全性高具有自然、半自然特色的产品和系统、设备和系统的安全以及工人的安全等，设备热、冷、暖、暖、雨、烟，模具，辐射电磁干扰（EMC），防止碰撞和碰撞的情况，另一方面安全系统的功能，以防止损害的人，如保护免受损坏以及防拆卸报警、防短路和分闸的功能。（4）功能性：市场需求需要的多样性，对门禁系统的用户功能要求提出了更高的要求，访问控制系统，其适用范围越来越广泛。（5）多功能：接入控制、出席管理、安全警报、停车场控制、电梯控制、建筑自动控制和智能大楼或智能社区的其他控制功能。（6）可扩展性：允许进行一步访问控制管理系统应选择使用多种通信方式的硬件开放平台，为其它各种设备的连接、集成打下良好的基础。此外，还要求系统具有标准化、模块化的组件，具有很大的灵活性和可扩展性6。2.6 本章小结本章对安防系统应该要实现的具体功能进行了说明，以及对该系统的市场需求和其他系统设计方案进行了比较，选择合适、适当的方案来进行设计，对系统组成及模块设计方法也进行了介绍；同时对系统安全性设计目标进行讲解，以便更好的完成毕业设计。重庆工程学院本科生毕业设计 3 具于RFID的智能门禁系统设计3 基于RFID的智能门禁系统设计门禁管理系统是一种的现代化管理方式，它无需人工进行管理，极大的节约了成本，释放生产力，提高管理效率；它能自由的控制、检测人员的出入情况；其中的门禁管理单元可有效对门的开关工作状态进行控制管理，确保已授权人员自由出入不受限制，限制非法人员入门，提高安全率。能门禁系统集成计算机自动识别技术和远程监控技术。本课题研究设计的是基于射频识别(RFID)技术和智能卡技术相结合。它使用简单、成本低、效率高、易于维护和控制等优点。它不仅能有效地防止非法进入同时能控制某些重要区域或通道的进出。3.1 门禁单元设计流程图图3.1 门禁单元设计流程图3.2 射频识别技术概述射频识别(RFID)是指通过自动检测和自动识别特定目标的一种具有真实性技术，并确定目标的"钥匙"是否合法。如果是合法的，它是通过，否则报警信号发送；它运用了通信技术和无线电信号技术之间的特点相互配合组成的一种新型技术的结合。RFID技术具有扫描速度快，体积小，形状多样，耐污染，耐用，可重复使用，安全等优点，在各个领域得到广泛应用。人民的生活水平正在逐步提高。住房的选择是人们内部安全的关注点。为了满足人们的需求，同时顺应时代的发展，为了确保建筑物内部的安全，开发了智能门禁系统。3.2.1 射频识别系统的组成图3.2 射频识别系统的组成阅读器、应答器、应用软件系统这都是射频识别单元系统的重要组成部分应答器:应答器应有耦合组件、天线和芯片设备组成。通常，使用标签。标签是独一无二的。它是发送应答器的电子代码。它通常与物体结合并附着在物体表面上。为了区分特定目标对象，标签还存储有关需要识别的对象的信息，以便添加差异，例如位置，规格，产品编号，颜色和其他类型的信息。阅读器:是指对标签信息进行读取或写入和天线，耦合元件，芯片共同组成的信息管理设备。应用软件系统:它最大功能是对相关数据的收集和进一步分析并对数据信息进行处理。3.2.2 射频识别技术的工作流程RFID技术其实并不复杂。如果RFID信息进入磁场时，射频信号通过感应电流获得能量，读写器将发送和存储在芯片中的信息（无源标签或被动标签（T）的特定频率的信号）有源标签发送出去的信号。他通过读写器来读取和解码，来读取理解信息和标签上的信息内容并进行处理，最后传输把信息内容传输给信息管理系统。其原理如图3.3所示9。图3.3 RFID 技术原理图3.3 RFID同其它自动识别技术的比较射频识别(RFID)是指通过自动检测和自动识别特定目标的一种具有真实性技术，并且确定目标"密钥"是否合法。如果合法，则通过，否则发送报警信号；它运用了通信技术和无线电信号技术之间的特点相互配合组成的一种新型技术的结合。RFID技术具有扫描速度快，体积小，形状多样，耐污染，耐用，可重复使用，安全等优点，在各个领域得到广泛应用。射频技术的历史大约在20世纪30年代。射频技术最早出现于军事研究中。无线电广播技术是19世纪发明并运用的，射频识别(RFID)技术的物理原理与无线电广播技术相同。射频识别技术具有一对多读取、远程控制、轻小型化、信号渗透和防污、可重复使用、存储容量大等特点，使其在自动化管理领域的应用越来越受到重视。对于物流和零售商来说，他们希望通过这项技术加强商品管理过程的自动化，提高供应链运营的整体效率。世界领先的百货公司沃尔玛(Wal-Mart)要求其前100名供应商采用射频识别(RFID)系统，使这一微型芯片立即成为炙手可热的明星。根据沃尔玛对RFID标签的全面使用，每年节省84亿美元，公司库存减少5%，仓库管理人员成本减少7%。与其他自动识别技术相比，射频识别的主要特点包括以下四个方面。（1）数据读写功能。RFID读取速度每秒钟可高达上千次，它能同时处理多个标签数据信息，只要RFID阅读器不会接触到与它接触，可以将信息直接读入数据库，出现多个标签信息时它就需要进行同时处理，当同时处理多个标签信息就会进行分析数据，并把分析数据写入到下一阶段，根据下一阶段分析数据的结果进行处理。（2）小型化和形状的多样化。RFID技术在读取使用信息数据时不受限于外在形状、尺寸大小的限制。在读取使用精度等功能方面，它不需要用固定的形状、尺寸大小或不必过多要求承载标签信息数据物品的品质问题。另外，RFID标签也可以进行小型化，并可以为不同产品的不同应用单独进行开发设计。当纸张遇到其他影响纸张质量的时，它不会受到影响，因为它采用的是电子数据所以它无形的。（3）循环重复使用。由于RFID中是信息标签，信息标签是电子数据，不易丢失，易于保存程序，同时它可以反复写入、读取，使用周期十分长，这样的信息标签数据可以循环使用，同时可以回收再利用。3.4 门禁系统硬件电路设计门禁系统设计一般包括PC机，接口设备，发卡机，读卡器，射频卡，电子门锁，RS23转换电路和访问按钮部分共同组成。完整的门禁系统核心设备是IC读卡器和卡发机构。IC读卡器和卡发机构主要负责读取/发卡，控制器接收来PC机与IC读卡器和卡发机构之间通信的信息来控制信号。（1）发卡机构为IC卡专用读卡机构。在发卡机构和发卡机构之间采用一对一的通信方法。其功能是完成IC卡与PC之间的信息交换。它实际上是一个特殊的卡片编写器，它初始化Mifare1卡并更改卡的控制和密码。系统管理员直接操作PC机接收发卡机构RS232串行口发送的数据信息。写入卡片里面的数据信息首先要在PC机上设置清楚明白，并在特定或指定的卡片上写入相应命令程序后完成制备。在设置写入数据信息时要求发卡机构和读卡机构硬件设备要相同兼容，才能保证数据不冲突，但应用软件可以不同，只需要他们互相兼容共存，各种独立开始进行工作。因此，详细介绍读卡器的硬件结构和工作原理对门禁系统的设计至关重要。（2）读卡器是门禁系统的核心部件。读取数据信息的方式是属于非接触式。IC卡与射频信号通信，验证密码，确定数据正确，读卡器就开始读取和写入并把他们之间的数据直接存储在卡中。只要在有效刷卡范围内，整个过程就可以实现门禁功能。它可以独立工作，也可以在互联网上工作。它通过RS232串行端口与主机相连。通过互联网，读卡器可以根据PC管理器的要求将存储在内存中的数据传输到PC。根据射频读卡器单元的特点来采用单片机进行设计，外围是由多种电路而组成，核心部分由微处理器组成。本文所撰写的关于门禁系统的全部功能基本都采用AT89C52单片机作为整个射频读卡器单元的核心电路。它由射频阅读器，天线耦合电路，天线和RS232通信接口组成。整个门禁系统的框图如3.4所示图3.4 门禁系统的框图门禁系统的工作流程是:主控单片机芯片（AT89C52）控制射频识别，射频识别利用读卡器读取到IC卡中的标签信号，然后AT89C52根据收集到来的数据信息来直接控制输出开关，便于及时控制锁定继电器的工作状态。读取数据信号，整个系统进行通信。PC获取指令并发送系统状态等。以下主要是从硬件部分到系统分析。3.4.1 AT89C52单片机简介AT89C52单片机计算机具有8K8K字节程序存储空间和256K字节RAM。Atmel公司使用高密度和非易失性存储技术制造AT89C52单芯片计算机。AT89C52单片机计算机与MCS-51命令系统的兼容性规格一致3。3.4.2 STC89C52主要特性：（1）8K字节程序存储空间、512字节数据存储空间、256字节RAM；（2）响亮的2级中断结构、32位I/O端口线、片上晶体振荡器和时钟电路；（3）内带4K字节EEPROM存储空间、3个16位定时器/计数器、全双工串行端口；（4）可直接使用串口下载。由此可见，AT89C52单片机的优点更加适合制作门禁系统。3.4.3 AT89C52的硬件结构图如图3.5所示，为AT89C52的硬件结构图。图3.5 1AT89C52的硬件结构图Atmel公司制作生产的AT89C52单片机与Intel公司制作生产的MCS-51系列单片机内部结构基本一致，它们之间可以相互兼容，极大的提升了器件的使用。硬件部分中的核心器件是中央处理器(CPU)，CPU核心器件由控制器和运算器两部分组成。运算器主要对各种数据进行算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与或非异或）以及移位操作。控制器是单片机（MCU）的指令和控制部分。根据指示的性质，它指定主要的工作指示，为确保单片机（MCU）的构成要素能够自动、协调地工作，控制单片机（MCU）的功能性构成要素。那个程序存储器是8K字节可改写的闪存。数据存储器比51系列单片机大256字节。AT89C52MCU的命令系统和引脚功能与MCS-51具有完全兼容性。P3端口的端口线的一部分连接到MFRC500芯片的控制总线，剩余的其他部分端口线的连接到MAX232接口芯片。3.5 射频读卡器读写模块的设计 在读写器模块设计中有一小部分模块十分重要，它就是Philips公司生产MFRC500模块，采用MFRC500模块可以用于读写MIFARE1非接触IC卡。单片机计算读取和写入模块的控制mfrc500，以此来实现mfrc 500的mifare 1卡的工作状态。他是整个MCU和IC卡之间的数据传输的交流桥梁。3.5.1 MFRC500功能概述MRCRC500是13.56 MHz非接触通信应用的高集成卡读书IC系列之一。读卡器IC系列利用先进的调制解调概念，将13.56 mh下被动的非接触通信模式和协议的全部类型完全整合。MRC500模块支持ISO14443A功能。内部发射机部分可在发射机的内部距离（100毫米）上直接驱动天线，而不添加有源电路。接收机部分为ISO14443A兼容应答器信号提供坚固、高效的解调和解码电路。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测奇偶校验CRC7。另外，为了确保Mifare系列产品方便的并行接口能够直接连接到8位微处理器，它支持快速的crypto1加密算法8。3.5.2 MFRC500特性（1）内部工作电路具有解调和解码的功能，更好的解读信号。 （2）天线驱动仅具有少量的外围元件。（3）具有距离适合，它工作操作时距离可达10cm。 （4）内部有并行接口控制电路，他可以检测判断外部接口类型。（5）加密并保护内部非易失性密匙存储器；适合于高安全性的终端。 （6）带有内部地址锁和IRQ线路的平行微处理器接口。（7）具有高度的灵敏中断处理功能，可以准确无误的执行中断程序。（8）具有唯一的序列号；支持MIRFARE有源天线。（9）方便的64字节发送和接收FIFO缓冲区。 （10）带低功耗的硬件复位；软件实现掉电模式。3.5.3 MFRC500引脚图图3.6 MFRC500引脚图表3.1 各个引脚功能说明名称类型功能TX1 TX2输出缓冲天线驱动器WMID模拟参考电压RX输入模拟天线输入信号TVDD电源发送器电源电压TGND电源发送电源地AVDD电源模拟部分电源电压AGND电源模拟部分电源地DVDD电源数字部分电源电压DGND电源数字部分电源地D0D7带施密特触发器的I/O双向数据总线A0.A7带施密特触发器的I/O地址线NWR/RNW带施密特触发器的I/O写禁止/只读NRD/NDS带施密特触发器的I/O读禁止/数据选通禁止NCS带施密特触发器的I/O片选禁止ALE带施密特触发器的I/O地址锁存使能IRQ输出中断请求MFIN带施密特触发器的输入MIFARE接口输入MFOUT输出MIFARE接口输出3.5.4 MFRC500连接图图 3.7 AT89C52与MFRC500连接电路图在本论文章节中所研究设计RFID的门禁系统中,AT89C52单片机的P0.1至P0.7端口控制与MFRC500模块的引脚的D0至D7数据总线进行连接，读写芯片程序的工作时由MFRC500模块进行,MFRC500和AT89C52作为射频卡读写器的地址输入输出端口，他们要实现共同完成数据之间的无线传输。MFRC500芯片的NCS与AT98C52芯片的P2.7端口终端相连。作为芯片选择端口，它在低电平下是有效的。INT0连接到IRQ，从射频卡读卡器接收并执行中断程序。3.6 门禁系统的组成门禁系统的组成部分很复杂；但大致的是由门禁监控管理中心、RS232通讯转换器和智能门禁控制这几个模块共同组成。其中智能门禁控制模块又分为控制器、电子锁、开门、门磁按钮、读卡器、识别卡共同组成1，如图3.8所示：图3.8 门禁系统结构图门禁系统的核心设备是门禁控制器，门禁系统具有物理防御功能、脱离和早期警报功能。它可以支持所有类型的电子门锁和黑白名单。访问控制模块的自动卡检查有效性、权限、期间、有效期以及是否是丢失卡，仅通过限定卡判断之后，门被打开，关联信息被记录在监视管理中心。读卡器是输入门禁访问控制系统信号的重要设备。主要读取RF卡的相位。将相关数据或相关生物信息(诸如指纹或面部的特征)发送给用户。访问控制器。识别卡相当于密钥的作用，起到智能访问控制系统中数据的写入和读取的作用。同时，出入境管理员的证书。电子锁是整个系统的中心；分为阴极锁和阳极锁。当卡读取器进入卡读取器的读取范围时，读取器自动读取卡，访问控制单元接收卡。卡读取器通过识别卡信息，判断卡是否是有效的卡。在数据处理、访问控制之后，是否在可用时间范围内允许打开此门，控制器指示电子门锁，打开电子门锁，访问控制器记录开门事件和时间。并且，用户向存档的控制及管理中心的计算机发送信息。做这个的目的是促进在将来的使用过程中的咨询。同时，也可以使用智能接入控制系统。监视器的人们内外。只要读者读取卡片，它将记录并自动发送当前事件。请发送到管理中心的计算机，作为今后的询问的记录保存。3.7 本章小结首先介绍门禁单元中的重要组成部分射频识别技术，其次在此基础上进一步比较了射频识别技术和其它自动识别技术的区别，根据门禁单元和射频识别技术来分析设计，最后分析AT89C52单片机以及硬件部分；同时对射频读卡器读写模块的设计进行介绍。重庆工程学院本科生毕业设计 4 预防火灾报警器的设计与实现4 预防火灾报警器的设计与实现4.1 火灾检测模块的方案设计选择根据国家相关标准规定，房间高度的不同对火灾报警器的功能要求及选型也不相同:当房屋高度超过八米时，不适合安装感温火灾报警器；当房屋高度超过十二米时，不适合安装烟雾火灾报警器；当建筑物内即