基于ic卡的楼宇门禁系统设计大学本科毕业论文.doc

青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）摘 要本文主要是从门禁系统的起步开始出发来表述了非接触式IC卡在门禁系统中是如何进行工作的，然后进行图书的查阅来进行学习探索设计和制作，同时对系统的控制器进行了特别的讲述。最开始的工作是对硬件进行选择，并配合非接触式IC卡技术，采用的单片机是51系列的STC89C52，而外围的设备是RC522读卡模块，接下来是对软件方面的讲解，先深入的了解和研究了控制器的工作流程是如何进行的，然后再对其进行科学的分析，让自己能够充分的吸收做到对控制器的主程序能重点讲述出来，进而再对程序进行研究与设计，当然还要对I/O口状态的子程序的设计做到非常熟练的程度等。本次的设计可以说达到了满意的程度，顺利的地将非接触式IC卡技术作用于门禁系统中，而门禁系统的最主要部分就是控制器，它在门禁系统中起到灵魂的作用。这次设计让门禁系统达到了使用简单、快速、安全的效果，使他的的实际应用价值得到了很好的发挥，同时赢得了良好的市场，而且还拥有很高的性价比和良好的扩展性。在科学技术迅猛发展的今天，门禁系统定会变得更加方便快捷、经济适用，也会因人们的需要而让功能发展到越来越强大。关键词：门禁控制器；非接触式 IC 卡；单片机IIAbstract This article is from the access control system development process starting, and as a background to introduce the work based on the principle of non-contact IC card access control system, and its research design and manufacture of access control system controller focuses careful about and design. Select the start is to start from the hardware selection, using a non-contact IC card technology, using SCM is the 51 series STC89C52, and peripheral devices are RC522 reader module, followed by work on the software side of the controller the process was carefully studied to understand analysis, focuses on research and design of the main program controller, read I / O port status routine design.The design can be said to achieve a satisfactory level and smooth to the role of non-contact IC card technology in access control systems, access control systems and the most important part is the controller, which serves the soul role in access control systems. whereas the most important part of the access control system is a controller, it acts as a soul in the access control system. Quality and performance of the controller has a direct impact on whether the stable operation of the access control system, and the stability of the system will be directly related to the access control system can work and life of consumers normal operation, that can be a serious threat to life and security of property. The design is mainly for out personnel management, can promote the use of living quarters, office buildings, hospitals and other intelligent systems. You can reach the entire access control system is simple to use, fast, safe and other effects, have good practical value and good market prospects, and have a high cost and good scalability. In the near future, the access control system will be more convenient, safe, economical, practical and user-friendly, functional and certainly more colorful.Key words：access system controller; non-contact IC card; single chip目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 设计的意义11.2 课题背景及目标11.3 本文研究内容22 基于非接触IC卡门禁系统的概述42.1 非接触式IC卡简介42.2 门禁系统概述63 门禁系统的硬件选择与设计83.1 门禁系统的基本组成83.2 门禁系统方案设计83.3 门禁控制器硬件设计方案93.4 门禁系统入口设备114 门禁系统的软件设计164.1 门禁系统开发工具选择164.2 非接触式IC卡读卡器主程序设计164.3 MFRC522应用子程序设计184.4 蜂鸣器驱动程序的设计205 门禁系统的软、硬件调试225.1 硬件调试225.2 软件调试225.3 软、硬件设计注意事项22结 论24致 谢25参考文献26附 录271 绪论1.1 设计的意义 采用非接触式 IC 卡技术的门禁系统在现在的市场中占有非常有力的地位，拥有广大的市场，随着使用者人数的越来越多，对现代人们要求的智能化楼房的建造具有越来越重要的意义：1）智能钥匙功能： 一张看似普普通通的非接触式 IC 卡在经过授权激活处理就可以打开它允许的小区的门，反之没有被授权的IC卡的拥有者将被拒绝通过门口，可以让居住的用户只可以打开他自己家的门，当然我们可以让保安具有足够的权限来打开大部分的门，为了让保安可以实现他们在具体时间可以打开具体的门口的功能。这样就可以减轻保安的工作量，就不用随身挂一大串很重的钥匙来回巡逻，更不用担心钥匙被盗配而带来的风险，也不用担心别人记住自己家的开门密码而被盗，也不必担心外人可以随便盗取进入小区的开门密码泄漏给别人，或者已经搬走的住户回来做一些不法的事情而损坏了小区的声誉。 2）提升小区档次，美化物业形象： 门禁管理系统的实现能够给居住者提供安全的居住条件，有利于开发商提高楼盘的声誉，智能化的小区门禁管理给居民的居住环境提供了保障，做到了安全防盗，避免无故被打扰的困扰，这样然们自然就会选择拥有门禁系统的小区。3）安全可靠便于扩展： 取用国际先进的内部加密协议，外人没有办法采用机械手段来打开电锁。而一些经常见到的密码锁可以采用让电路短路来打开，而机械锁可以通过万能钥匙来轻松打开进入，所以他们都太容易被破解打开，缺乏相应的安全手段。而门禁系统拥有良好的扩展性，同时可以进行大规模的联网，也可以通过低成本的改造来增加新的控制门。更为方便的是它也可以根据所住小区的停车场系统，小区超市购物等系统等来扩展为小区一卡通。1.2 课题背景及目标 1）课题背景 现在正处于建设经济社会阶段，城市楼房的建设也正在发生着翻天覆地的变化，各种高楼大厦也正在如火如荼的建设着，呈现出高楼林立的景象，随之而来的安全隐患也变得越来越多，犯罪者利用先进的科技手段来犯罪的事情也变得越来越频繁。面对这样的境地我们该怎样去弥补这样的弊端呢，怎样才能让我们让我们不落后于犯罪者的脚步呢？如果还是依赖原来的传统方法采用密码锁和防盗门的话已经无法阻止他们的步伐，因此，我们就必须采用有效的方法来制止，而这个方法就是智能门禁系统，它采用先进的计算机技术和非接触式IC卡技术有效的组织了犯罪事件的发生，而且也将门卫从传统的站岗模式中解放了出来，不用再在白天辛苦的站在烈日之下，晚上牢牢的将大门通过锁链锁住，而只是通过一张看似普通的IC卡在读卡器前轻轻刷一下就可以将大门打开，简单方便。而遇到传统的非法入侵者时因为没有IC卡尔无法打开门，当他们进行破坏门口时就会触动报警器，发出警报，提醒保安人员。这样门禁系统应用于现在的楼房小区内定会给人们的生活带去一份安心，给环境增添一道亮丽风光。2）课题目标 本课题的目标是在非接触式 IC 卡的基础上利用单片机控制来完成一个完整的门禁控制系统。研发设计出一个智能的非接触式 IC 卡门禁控制器产品同时能高效、低成本的广泛适用于生活小区、办公楼、医院等系统。而在系统中控制器的作用是显而易见的重要，控制器在单片机的指令下控制人员的进出，从而实现门禁的智能化管理，把没有被授权的人员挡在门外，让通过授权的人员能够自由的进出，简单而方便。设计本系统的好处： （1）减轻了保安、门卫等劳动者的辛苦程度，方便了人员的出行，提高了大家的工作效率； （2）保证了人们居住环境的安全；（3）为其它安防产品提供相应功能。1.3 本文研究内容 本设计主要是对门禁系统进行一次简单的改良设计，首先通过对门禁系统资料的查阅来进行深入的了解和研究，再根据实际设计中所需要的元器件进行了解学习来选取价格低廉而又比较适用的元器件进行设计，这样既降低了设计的成本又能实现系统所要求的功能。本文将侧重点放在了门禁控制器的选取与设计上，首先行了大量的资料查阅来了解它的硬件，通过对硬件的深入学习后进行了设计，然后是在软件方面进行学习了解，了解了它所需要的工具和编程环境并学习如何编程，从而完成软件的设计。本次为了让控制系统达到门禁系统所要求的功能实现进行的是简单的程序编写设计，如果有需求可以进一步进行开发。- 40 -2 基于非接触IC卡门禁系统的概述2.1 非接触式IC卡简介非接触式IC卡又称射频卡，射频卡不需要特意的提供电源,它的芯片是内含在卡的内部的，因此不用担心碰到水而造成故障，由于它与读卡器进行刷卡时不必进行接触,从而不必担心由于不断接触而造成的摩擦损坏出现接触不良的故障,更不用担心发生静电击穿及弯曲损坏等问题。使用IC卡刷卡时由于芯片在内部所以不用考虑其正反面，而且非接触式IC卡具有使用寿命长、操作简捷、反应迅速等特点。非接触式IC卡本身没有电源，也无法自己产生,而是通过读卡器对非接触式IC卡进行充电,读卡器在一定范围内发出射频信号，当IC卡进入读卡器的信号范围内后会与卡内部的LC形成谐振，谐振会产生能量，对于卡相当于电源，从而让卡进行工作，与读卡器进行信息的传递。而读卡器的信号还可以通过解调传递给控制芯片，让控制芯片来处理信息，完成验证密码、读取数据、存储数据等操作，再将解密出的数据返回给读卡器。由于系统是在非接触IC卡的基础上设计的，所以系统的硬件和软件控制达到了不少简化，同时依赖于于现在或未来的先进科技技术管理可以众多领域得到很好的发挥。非接触式IC卡不同于传统的接触式IC卡,它不仅拥有传统卡的功能优点，还有众多传统所不能及的特色，它解决了由于芯片在卡的外部而容易造成磨损损坏出现刷卡易失败、寿命使用段等问题。而且他也克服了磁卡容易被复制克隆的弊端，避免了被犯罪者复制使用的危险，提高了安全的系数。同时非接触式IC卡还有操作简单，使用寿命长，存储信息量大等优点。2.1.1非接触式IC卡结构（1）ATR模块：Answer To Request(“请求之应答”)（2）ANTICOLLISION模块：防(卡片)冲突功能（3）Select Application 模块：卡片的选择（4）Authentication & Access Control 模块：认证及存取控制模块（5）Control & Arithmetic Unit：控制及算术运算单元（6）RAM/ROM 单元（7）Crypto Unit：数据加密单元（8）EEPROM存储器及其接口电路：EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY 图2-1 非接触式IC卡的薄膜结构图图2-2 卡内部结构图图2-3 功能框图2.2 门禁系统概述2.2.1门禁系统的概念门禁系统,即管理进出口状态的门禁系统,就是对能够通行的入口进行管理控制，它可以通过系统的指令来判断要求不同权限的人员的进出和他们所能到达的区域。它的控制原理是：先对不同人们的活动范围进行调查分类，然后按照调查的结果进行分类规划设计相应的不同权限的卡来分发给不同的使用者，并在不同的区域的进出通道出安装读卡器，在读卡器的信号识别范围之内，将自己的卡在读卡器前刷卡，读卡器就会将卡中的信息传输给中心控制器，由控制器进行读取判断此卡的权限，然后将判断结果回馈给执行装置。如果持卡者的卡拥有进出此通道的权限，那大门就会自动打开。如果持卡者的卡没有此通道的门限的话，刷卡将不被通过，门将无法打开，如果强行打开就会触发报警系统。通过这样的门禁系统就可以有效地管理不同人员的活动，防止一些不法事情的发生，提高了安全防范措施，正因为这样它便可以广泛的被重要部门所采用，其中居民小区、银行、档案室、军械库等尤为突出。 2.2.2门禁系统工作原理本系统采用的技术为感应式技术,或称作射频识别技术,是一种在卡片与读卡器之间无需直接接触的情况下就可以读取卡上的信息。其工作原理是：读卡器内部的线圈在电源的激励下产生磁场，磁场不断发出激发信号，不过有一定的有效范围，当感应卡进入磁场的有效范围内就会发生励磁感应，从而产生电源，该电源就会成为卡内的电路电源，为电路供电。而卡内的集成电路存储着出厂制造时设置的唯一的数字辩识号码,由于电路被供电运行卡中的号码也就通过电路解调将信号传输给读卡器。读卡器又将接收到的信号传输给中心控制器，控制器通过对比判断得出结果，将结果再送给微处理器，由于微处理器只能识别二进制数字信号，一次就要将结果转换成数字辨识码。微处理器经过审核后将最终结果传回控制器，让控制器进行开关操作。使用感应式读卡器, 只需在读卡器的有效范围内晃动即可，操作简单，不用再担心传统模式下的接触磨损和复杂的操作。3 门禁系统的硬件选择与设计3.1 门禁系统的基本组成本次设计的门禁控制系统主要是由入口硬件设备、控制器、许可证等各个设备组合而成的。入口硬件设备主要是指读卡器、电磁锁、可上锁的门以及其它关卡等设备，它的作用是使获的授权的人员能够顺利进出，将未经授权的人员拒绝在门外。控制器的作用是对使用者出示的许可证进行判断，判断是否符合要求拥有权限，然后根据结果来控制门口是否打开。这里的控制器已经不是以前简单的一个机械锁制动拴了，而是一个具有逻辑判断能力的芯片了。因此控制器就成为了门禁系统中的核心部分，它的质量以及性能的好坏直接关系到门禁系统能否良好的运行，而系统的良好性又会关系到门禁系统使用者的正常生活和工作秩序，如果系统不好的话将导致犯罪者的入侵而威胁到人的生命和财产的安全。 许可证，主要是用来判定使用者的权限和活动范围。许可证分为以下几种： 第一种：密码； 第二种：接触式 IC 卡，其中包括铁码卡、磁卡等； 第三种：非接触式 IC 卡； 第四种：指纹、掌纹、视网膜、声音等。 门禁系统发展越来越快，对许可证的要求也越来越高。为了在生活中能够安全舒适的生活，人们对许可证也研究的越来越深，而在这当中第四种是最安全的。本课题采用的许可证是从经济实惠出发的，由于第四种的价格太昂贵，同时对技术要求也太高，所以我选择了第三种非接触式 IC 卡作为许可证。3.2 门禁系统方案设计本系统将采用单片机51系列的STC89C52、蜂鸣器、电子门锁、按键开关、1602显示屏、RC-522读卡模块等构成。当有人持卡进入读卡器的有效范围之内进行刷卡时，门禁控制器依据读卡器传输的IC卡卡号是否符合权限来判断是否让其通行。本门禁系统主要是通过接收使用人员刷卡时的信息,将信息转换成电信号传给控制器，再由控制器进行判断审核。最后根据控制器的指令,对门口进行开门、闭锁、报警等功能。如图所示。读卡模块门禁控制器蜂鸣器接口电路电子门锁图3-1 门禁系统结构框图3.3 门禁控制器硬件设计方案3.3.1控制器的工作流程图 本设计的控制器的工作流程是持卡者先在读卡器前刷卡，然后由控制器对读卡器传输的卡号信息进行判断是否拥有权限，有权限的卡会在显示屏显示open，蜂鸣器会发出一声嘟的声音同时指示灯亮提示把门打开，打开后延迟10s后灯会熄灭，门就会自动闭锁关门。没有权限的卡刷卡时会在显示屏上显示错误（error），蜂鸣器会发出三声嘟的声音提示，指示灯将不会点亮，门将没有反应表示则被禁止进入，如果连续三次刷卡失败门禁系统将锁死一分钟，蜂鸣器会发出报警。如图 3-2 所示。图3-2控制器的工作流程图3.3.2门禁控制器的功能及特点（1）读卡功能:当用户从外面回家想要进门时就要将卡放在读卡器的有效范围内进行刷卡,从而让读卡器读取到信息,然后将信息传送给控制器,由控制器传给单片机，再由单片机进行信息对比判断该信息是否符合要求，然后将结果传回来决定是否开门。（2）异常报警功能:当门被不法分子进行破坏或者强行计入时就会触动报警系统，叫来保安将入侵者拿下，同样门打开的时间超过固定时间后,也会发出报警。3.3.3门禁控制器选择本设计的控制模块主要由单片机和一些外围电路组成。而单片机的选择非常重要，选择时要考虑众多因素，要从整体角度出发，要考虑单片机的兼容性是否良好，处理数据的速度是否达到要求等多个方面下手。再依据自身的经济状况去选择市场上的单片机。于是从现在市场上众多的8位微处理器中选取了STC89C52(其指令与MFRC522系列兼容)。考虑到本设计所需的程序量不大,接口比较简单直观,所以不再需要用扩展程序存储器。所以本设计选择STC89C52芯片。如图3-3所示图3-3 STC89C52单片机3.4 门禁系统入口设备3.4.1 RC 522读卡模块 1）RC 522简介“MFRC522 模块采用了先进的调制和解调技术，完全集成了在13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，支持ISO14443A的多层。应用其内部的发送器部分可以驱动读写器天线实现与 ISO 14443A/MIFARE®卡和应答机的通信，不再需要其它的电路接收器部分。应用的解调和解码电路坚固而有效可以处理 ISO14443A 兼容的应答器，信号数字部分用于检测错误和处理 ISO14443A 帧”。 此外，它同样支持加密算法来验证 MIFARE 系列产品。而且 MFRC522的非接触式通信更高速，速率高达 424kbit/s。 作为 13.56MHz 高度集成的读写卡系列的新产品，MF RC522和 MF RC500 、MF RC530 有很多的相通的地方，当然也有不少独有的特色。它的通信应用少量连线的串行通信，并且可依据客户的要求，选取不同模式例如 SPI、I2C 或串行 UART模式等，这样可以方便操作设计。 2）RC 522内部框图图3-4 RC522内部框图 3）RC 522电路图图3-5 RC522电路图图3-6 天线电路图3.4.2蜂鸣器 本设计采用蜂鸣器报警提示1）蜂鸣器的原理图图3-7 蜂鸣器原理图2）工作原理蜂鸣器的正极接到VCC（5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管上，单片机的P3.4引脚控制电流能否流过蜂鸣器，当P3.4输出高电平时，三极管截止，电流将无法流过线圈，自然就不能让蜂鸣器发声；当P3.4输出低电平时，三极管导通，这样电流流过蜂鸣器形成回路，从而使蜂鸣器发出声响。因此，我们可以通过设计程序来控制单片机的P3.4脚的高低电平来让蜂鸣器是否发声发。3）功能说明（1）刷卡时蜂鸣器响一声，说明读到用户卡。（2）刷卡时蜂鸣器响三声，说明读到的卡失败。（3）连续三次刷卡失败，蜂鸣器连续声响，发出报警。3.4.3显示屏本设计采用1602显示屏显示，通过程序设计让显示屏提示进入时进行刷卡，刷卡后显示刷卡是否成功，成功后显示open，失败后显示error。显示屏的原理图如图所示。图3-8 显示屏原理图4 门禁系统的软件设计4.1 门禁系统开发工具选择C语言是一种操作比较简便使用比较普遍的编程语言,单片机的C语言具有传统C语言的大多数基础知识层面,基本的逻辑语法和思维都是大同小异的,但本身又在其特殊的硬件部分添加了许多知识的扩展层面比如keywords:sbit、data、idata、pdata、xdata、code等等。学会应用C语言对单片机编程序，首先需要学习和了解单片机的内部知识,从而加上C语言知识的结合才可以。C语言的优越性：(1)单片机的初学者可以很灵活容易的掌握单片机的编程，即使单片机基础不懂指令集也能够编写完美的单片机程序；(2)无需对硬件进行细致的了解就可以进行完美的编写程序；(3)对于不同的函数进行全面的覆盖，完全充分的利用ram空间；(4)程序具有坚固性: 只有数据被破坏，要不不会出现错误的代码。C语言对数据和许多专业数据处理进行相结合；(5)C语言提供复杂的数据类型其中有：数组、枚举、结构、联合、指针等)很有效的增强了数据的优越性；(6)提供经常使用的标准函数库，以供编程者直接使用；(7)头文件中如果有定义宏、复杂数据类型和函数原型，有助于程序的移植和支持单片机的系列化产品的开发；(8)有严格的句法检查，错误很少，非常容易的查出单片机语句的错误之处，并明确标明错误的地点和行数。因此在本设计中使用C语言进行程序设计。4.2 非接触式IC卡读卡器主程序设计 读卡器的操作流程如图:图4-1读卡器对卡的操作流程图 复位应答操作的功能是从有效的天线工作范围(距离)内让MFRC522寻找到MIAFRE卡片。如果在此范围内发现存在有MIAFRE卡片时,本操作将与范围内的每一张MIAFRE卡片分别进行通信,MIAFRE卡片上的卡片类型号ATGTYPE(两个字节)会被MFRC522模块读取出来传递给MCU进行识别处理。如果在有效的天线工作范围内的读卡器发现有不少于一张MIAFRE卡时,就一定要执行防重叠操作,也就是从多张卡片中选出一张卡片作为本次操作的对象读取该卡的序列号。而其它卡片处于等待状态。在完成此操作之后 ,就要与所选卡片进行数据传输，同时返回选择卡片的size(容量)字节信息。为了能顺利的对卡片完成操作，就要保证操作的合理，因此就要对读卡器和卡片进行认证操作。任何一张MIAFRE卡片进行任何操作时读卡器都要经过以上几个操作过程,然后就可以具体地对卡片进行相应的读操作。读卡器主程序框图如图4-2所示:图4-2读卡器主程序框图4.3 MFRC522应用子程序设计 4.3.1初始化初始化部分就是设定寄存器的初始值、复位读卡模块、设置MFRC522模块和单片机的初始值、设定各端口的方向等操作。1）复位读卡模块即让受单片机控制的读卡模块上的RST管脚为复位脚,设置为高电平时有效,。当程序送出高电平时模块复位，延时一段时间后再自动回到低电平状态。2）设定寄存器初始值MFRC522芯片的内部寄存器按页分配, 每页的用于选择该寄存器页第一个寄存器称为页寄存器，而每页有8个寄存器, 共有8页，并按照对应寻址方法取得地址。每个寄存器由8位组成,其有读/写、只读、仅写和动态四种位特性。微控制器MCU可以预置和读出系统运行状况通过对内部寄存器的写和读,。在复位状态下的芯片可以设定寄存器的初始值。例如进行卡片读操作,就一定要分别判别每个状态，设置MFRC522内部的BCNTR寄存器,BCNTS寄存器,STACON寄存器 , 最终对读得的数据也一定要进行再次校验等。4.3.2发送询问指令 依据非接触式IC卡的工作原理和组成功能可以知道, MIAFRE l卡在刚进入射频区时通过吸收感应区内的磁场能量得电进入IDEL状态来工作, 它不会首先发出信号，因此MIAFRE l卡是以被动方式工作的,所以就要求读卡设备不断地发出请求信号,当卡进入有效范围达到条件要求时就会响应。卡响应会返回2字节卡的类型号,对于MIAFRE l卡来说返回的类型号为Ox0004。运用程序设计判断感应区是否有卡就要运用Mf500PiccCommonRequest()函数来连续循环发出请求信号, ,当发现有卡进入有效的感应区域后并判断卡已经选中,此时就会退出循环程序Request过程，进入下一防冲突操作步骤。Request指令分为Request std和Request all两个指令。1）Request all,在有效的天线范围内感应到的符合条件的所有的卡片,不论其论其处于什么状态都会发生响应。2）Request std,只对同时具备处于DIEL状态和在有效的天线范围内这两个条件的卡才会有效,否则无效。设计采用Request all机制,主要是因为考虑到当多张卡同时进入感应区时,只选中其中一张避免发生不少于一张卡同时出现响应的情况。当然在读卡操作结束后就要将该卡挂起,避免同一张卡被重复选中影响秩序，然后再对剩下的没有处理的卡进行依次操作。4.3.3防冲突 防冲突就是直接从多张卡中选出一张卡来进行操作,又叫防碰撞、防重叠。如果事先已经知道了卡片的序列号的话,就可直接进行下一步的选卡命令，跳过这一步。但是事先不知道卡片序列号的话,则必须得到感应区内卡的序列号SN，通过调用防碰Mf500PiccCascAnticoll()函数。 防冲突指令只是通过程序获得了一张Mifare 1卡的序列号,但没有真正意义上的选中这张卡。选中应由下一步Select指令完成。4.3.4选择卡片 选择卡片过程是通过Mf500PiccCascSelect()函数选出己经知道序列号的卡,并返回一字节的卡容量编码Size(88H)来实现的。经过这一步后才算正式选中了卡片以后的操作将都是对这张卡进行。4.3.5认证如果RC522模块中的密码与卡中指定扇区的密码相同,则认证成功,卡就可以进行读写操作。4.3.6读取卡片读取卡片是在前面几个步骤完成的前提下进行的,到达本操作说明卡已经通过了安全检查，已经证明是本系统的卡, 然后可以进行读取卡片了。PiccRead()函数一次只能读取已经通过密码认证扇区的一个16个字节的数据块。而卡号只需其中的一两个字节就可以了,其它的字节可以用0进行替代，如果单位的人比较多的话可以多用几个字节做卡号。4.4 蜂鸣器驱动程序的设计蜂鸣器发声是因为电流通过电磁线圈时产生磁场来使膜振动而发出声音的，因此要想驱动蜂鸣器就必须要有一定的电流通过才可以，而单片机I/O引脚的输出电流却比较小，无法达到蜂鸣器所需要的电流大小，所以需要在电路中增加一个电流放大的电路。因此单片机实验板通过一个三极管来实现电流的放大从而驱动起蜂鸣器，让其发出声响，在程序中可以通过改变单片机P3.4引脚输出波形的频率，来调整控制蜂鸣器发出不同的音调，产生各种不同音色的声音。另外，通过改变P3.4输出电平的高低电平占空比，就可以改变蜂鸣器声音的大小。5 门禁系统的软、硬件调试5.1 硬件调试硬件调试的主要是对硬件的设计和工艺性进行故障排除。(1) 脱机检查。检查各开关按键是否能正常工作；为了防止破坏芯片，应该首先对各IC座（尤其是电源端）进行电位检查，确认其没有任何错误后再进行插入芯片检查。(2) 联机调试。暂时拔掉芯片STC89C52，把仿真器的40芯仿真插头插入STC89C52的芯片插座进行调试，检验键盘电路是否能够达到设计要求。我们可以设计一个检测键盘，通过按键控制蜂鸣器声响来检验电路的是否完好。如果运行的测试结果与预期不一致，就可以依据故障现象来大致判断出故障的地方和原因并针对该故障采取排除故障的措施。5.2 软件调试软件调试主要是对程序进行在线仿真调试，运用proteus软件发现和改正程序错误，同时发现硬件故障。程序的调试要遵循一定的顺序要求进行不可一起同步进行，首先单独调试各个功能子程序，检验接口电路的控制能否正常运行，程序能否完成预期的功能等；最后再将各子程序连接起来总调。总调要注意的是各子程序的现场保护与恢复，以及各程序模块间参数传递的正确性。调试的基本步骤如下：（1）编写蜂鸣器程序，调试蜂鸣器能否发声。（2）编写简单程序调试刷卡时读卡模块能否正常工作准确读入。（3）编写添加、删除用户卡程序，调试是否能实现。5.3 软、硬件设计注意事项（1）读卡模块RC-522外部电源是否存在接触不良或者严重的电磁干扰，若有的话则可能偶然使读卡模块内部软件跑飞。（2）天线周围是否有金属存在，有的话则会使工作频率受影响，读卡距离也会受到干扰，严重时读卡会出现反应迟钝，甚至没有办法读卡。为了避免这种情况就要将所有的金属材料尽量远离天线线圈，尤其是天线前面不能有金属封板。金属封板会屏蔽电磁波，导致读卡完全失效。天线后面如果有金属封板，则应该距离天线线圈至少3厘米以上。（3）注意读卡模块与模板是否存在共地。（4）注意使用的电源性能是否良好，否则将产生电压不稳的情况，导致波纹太大，使读卡距离产生变化。（5）外界的电磁杂波也将干扰读卡能否成功。结 论 本门禁系统用于鉴别刷卡者的权限，控制刷卡者能否进出。功能可实现存储10张用户卡。通过按键开关可以进行各种卡管理操作，如翻看有哪些卡成功注册，可以增加或删除用户卡等。课程设计中，元件的选择和设计，程序的编制,仿真和调试的无限循环让我更深入的了解了单片机，门禁系统各种功能控制要求的实现，给我增添了不少的难度，但这个过程让我学会了使用多种资源解决问题的思路和方法及渠道的能力：查找资料、信息的搜集、处理和整合，明白了关于门禁系统从设计、调试、到完成整个流程是怎么回事。网上查找资料以及到图书馆学习的过程，也让我重新审视了单片机以及编程在理论知识运用到实际工作生产的无缝连接。课本知识在整个设计过程中起到了枢纽的作用，对于入门的引入，探索的加强，也再次让我认识到知识的重要性，实践是检验真理的唯一标准，实践设计以前，对于整个设计过程都只是思想上的，没有从更深的层次理解，对于一些细节的忽视，都阻碍了整个设计过程的进度，当进行到编程与仿真时，问题一个接着一个，程序无法实现，结果与设计要求不相符等。通过出现问题的归纳和整理，针对性的编程出现的问题才得以一个个的被解决，当我们加强了对单片机的理解时，同时观测到和体会到了实践与理论的差距，使我重新认识到了知识不仅仅需要大量储备，更多是需要与实践相结合,而且在设计中，动手调试才是技术了解的必要步骤，再一次印证了好好学习积累知识财富，才能将问题得以解决的真理。设计过程中的互相讨论，老师的参与问题明朗化了问题，老师的解答让我从中看到了很多课本里接触不到的东西，对待问题的角度，解决问题的思路以及大胆发散的思维，另外将问题落具体实处要，说白了也就是说将控制要求中用在控制程序中实现，对于发现和解决问题有实质性的帮助。致 谢在这里，要特别感谢的是王晓兵老师，她不仅将设计中存在的错误和不足指出，而且提出了一些更加切合实际的建议，并且王老师更多的是提供给我们处理问题的一种思维，教会我对于出现的问题不是立马解决，而是先进行思考，如果实在解决不了，她再提供给我们解决问题的思路，体现了授之以鱼不如授之以渔的教学思想。通过自己的努力解决问题的教育方法虽然让我们吃了不少苦头，但对于我们今后的工作和人生都是有帮助的。如果说校园生活是必不可少的按键，那么社会便是按键背后所要体现的价值，在那里没有老师的保护，没有给于疑难问题解答的人，遇到问题更多的是需要依靠自己，所以老师所给予我们的这种思路，必定会为我们以后更好的适应和融入这个复杂的社会，奠定一定的基础，在这个社会中我们才能更有竞争力。最后一次整个大学时代知识的整合历练，让我体会到了认真完成一件事的态度是多么的强大，也让我体会到交流在解决问题中的重要，知识只有融入到实践才能体现价值所在，对于传统知识的保守，没有创新，也就不会有所突破，那也就不叫论文了。我也感受到了知识的重要性，老师和同学的热情，但愿通过这次设计能为我以后踏入社会打下一个扎实的基础。其次，还要非常感谢我的舍友李建、许传伟、王梦楠、张弛、赵栋，感谢他们在生活上和毕设过程中曾给过我的启迪与帮助。参考文献1谢辉,改进的MCS-51单片机实验，南京，科学出版社，20062赵建51系列单片机宝典南京，电子工业出版社，20073杨先，黄辉单片机的系统设计与仿真调试湖北,北京航空航天大学出版社，20054王青,程国，单片机KEIL CX51应用开发技术南京,人民邮电出版社,20075李梅基于MCS-51系列单片机原理的应用设计湖北，国防工业出版社,20066李芳，黄建单片机微型接口技术湖北，电子工业出版社，20017陈三,8051单片机C语言控制与北京，清大学出版社，20028张大嵌入式系统原理设计与应用北京，机械工出版社，2004-119沙友，孟志，王彦单片机外围电路设计北京，电子工出版社,2006附 录附录1 程序源代码#include<reg52.h>#include <intrins.h>#i