基于单片机的智能门禁系统的设计.doc
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1、毕 业 论 文学生盛伟斌学 号171207024学院 物理与电子电气工程学院专 业电子信息工程题 目基于单片机的门禁系统的设计指导教师 葛恒清 副教授/硕士2021年5月摘要: 智能门禁系统是一种现代化的控制人员的出入以及控制人员在楼内及敏感区域的行为并准确记录和统计管理数据的数字化出入控制系统。它集微机自动识别技术和现代平安管理措施为一体,它涉及电子,机械,光学,计算机技术,通讯技术,生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现平安防范管理的有效措施。本文完整的描述了以AT89C52为核心的单片机控制方案来实现智能门禁系统的设计与实现,通过软件与硬件的结合,使智能门禁系统完成开锁、修改密
2、码、报警等等一系列的功能。关键词:智能门禁、AT89C52Abstract: Intelligent entrance guard system is a kind of modern control access and control personnel and the behavior of the sensitive area inside the building management and accurate records and statistics of the digital access control system. It combines the microcompu
3、ter automatic identification technology and modern safety management measures, it involves the electronic, mechanical, optical, computer technology, communication technology, biotechnology, and many other new technologies. It is solve important gateway to realize the effective safety management meas
4、ures. In this paper, a complete description of the AT89C52 as the core of single chip computer control scheme to realize the intelligent entrance guard system design and implementation, through the combination of software and hardware, the intelligent entrance guard system to complete the unlock, ch
5、ange passwords, and so on a series of alarm function.Key words: Intelligence、AT89C52目录第一章 绪论. 41.1 课题背景. 41.2 最新开展. 41.3 国内外的研究现状. 5第二章 系统总体设计和主要芯片介绍. 52.1 系统总体设计. 52.2 主要芯片介绍. 6第三章 系统硬件电路构成 . 73.1 最小系统设计 73.2 各单元电路原理 . 8第四章 软件的设计与实现 . 124.1 软件设计思路 . 124.2 射频模块软件体系结构 . 124.3 子程序分析 . 13第五章 结束语 . 17致谢
6、 . 181绪论 门禁系统是时代快速开展的产物,是信息领域中的新兴产业。最早的传统门锁只是简单的机械原理的运用,是纯粹的机械装置。虽然在数代人的努力下不断的改进,其平安性不断提高,但还是可以通过暴力等非正常手段撤除,平安性较低。随着时代的进步,人们对平安性的要求不度提高,简单的机械锁已经满足不了人们的需求,门禁系统便应运而生。智能门禁系统如今被广泛的应用,每一个人的生活都或多或少离不开它。作为一个新型智能的平安控制系统,它融合了机械电子、计算机软件编程、无线通信技术等诸多技术,已经能很好地解决重要区域出入口通道在平安上的问题。智能门禁系统被应用在各种对平安要求较高的区域,如酒店房间、公司数据库
7、中心机房、各大银行、国家军火库、数据库中心、居民小区、工厂等等。在科技与网络快速开展的今天,新型智能门禁技术也应运而生,得到了人们的青睐。现在,门禁系统的概念也发生了变化,早已不是简单的门锁和钥匙,在人们不断地补充和完善下,它已经逐渐开展成熟,成为一套稳定性和平安性较高的控制管理系统。如今只要在对工作生活的环境平安有要求和公司需要人事考勤管理等这些地方,智能门禁系统就发挥着不容无视的作用。智能门禁系统应用比拟广泛,只要在此根底上添加一些相应的其他设备,就可以到达对电梯出入控制、停车场车辆进出控制、图书馆书籍借阅管理等,真正的实现便捷的智能管理。门禁系统又称出入管理控制系统(ACCESSCONT
8、ROLSYSTEM),它是用来管理重要出入口通道人员出入控制的系统。也就是说:我们可以控制人员什么时候允许进出那些门或者场所,同时如果需要,也可以提供进出的查询记录等等。目前市面上常见的门禁系统有很多:非接触感应卡式系统,指纹识别系统,虹膜扫描系统,面部识别系统,语音识别系统等各种技术的系统。它们有各自的特长,门禁系统的应用领域也越来越广。感应卡式门禁系统使用场合比拟多,但是平安性相对其他门禁系统要低很多。小区智能门禁系统是用来管理住宅小区出入通道保证居民正常生活的系统。如今的开发商为了更好的吸引买房者,也越来越重视小区的管理,为了防止不是小区的人员闯入,保证小区居民生命财产平安,于是在小区的
9、入口就会设置一个门禁系统,要想进入小区就必须刷卡。而在这之前我们大多都是使用一般传统的门锁,也就是一把钥匙一把锁,然而传统的门锁结构相比照拟简单,无论门锁结构多么复杂,使用的材料多么巩固,一些人总能通过各种方法把它翻开。而且在一些出入口人员流量比拟大的通道如小区门口、酒店客房。如果使用传统的门锁,应用起来会特别麻烦。俗话说一把钥匙开一把锁,一旦钥匙丧失,为了保证平安,原来的锁和钥匙就就需要更换,并且传统的门锁在平安系数上比拟低。随着人们对平安需求方面越来越关心,为了解决这些问题、开发市场,于是各种磁卡锁、密码锁等电子锁就应运而生。也正是由于这些电子锁的出现,在那些重要出入口通道上的管理上人们又
10、有了进一步的提高和加强,因此也使智能门禁控制管理进入了新的时代。但是凡事有好的一面也有它不好的一面,随着这两种电子锁的在各个领域应用的越来越多,它的问题也逐渐显现出来,这种电子磁卡锁的信息不是很平安,容易被其他人复制,同时随着使用的时间的不断增长,这必将导致卡片与读卡器具之间磨损也会随着逐渐变大,仪器的故障率也会增高。而电子密码锁同样存在信息泄露上的问题,一旦密码泄露,那么追查起来不容易,也没那么平安。尽管有很多缺点,但是我们相信在不远的将来,在人类的努力和拼搏下,门禁系统将会越来越智能化,以前的种种缺点将会被解决,取而代之是更便捷、更平安、更人性化的特点,因此我们的生活环境也将变得更加的平安
11、。让我们期待美好的明天。1.1课题背景社会的开展,生产力的提高,使人们有了充裕的资产。为了防止钱财被他人盗窃,为了维护自己的平安,人们开始用锁来保护自身的生命与财产。而随着科技的日益进步,城市面貌出现的巨大的改变,各种高科技犯罪也随之出现,仅靠传统的门锁已无法满足人们的需求了,智能门禁系统便在这种情况下诞生。从古至今,人们都养成使用简单的门锁来防止他们的财产被盗,同时也是防止一些人员在不被允许的情况下进出房间等私密场所,这种简单的方法一直延续了上千年。然而普通的门锁却始终离不开钥匙,一把钥匙开一把锁的定理持续了很久,但是现如今人们生活中需要加锁的地方变得越来越多,使用传统的门锁就会导致自己需要
12、随身携带很多把钥匙,但是钥匙一旦多了就会带来很多不便。如果我们每天都需要携带很多钥匙,就会很容易弄混、丧失或者被盗,所以平安性和便捷性很差。如今,伴随着科技高速开展,传统的门锁早已经不能满足现在人们对生命财产平安方面的需求,为了从根本上改变这种局面,于是智能门禁系统就孕育,它集成了机械、电子、光学、生物识别技术、计算机技术和通信技术等多种新技术,它也是新时代很优秀的产物。 1.2最新开展近年来,随着智能卡、生物识别、无线门禁等技术的开展,门禁系统开展迅猛,进入了成熟期, 一卡通、指纹门禁、人脸门禁、无线门禁等产品开始走进群众,它们在平安性、便捷性等方面都各有特长,门禁系统的应用领域也越来越广,
13、技术开展也越来越全面。无线门禁产品从诞生到现在,经过技术的不断演化已经出现了通过FSK、GPRS、蓝牙等方式传输的产品。而随着物联网技术的兴起,物联网门禁产品受到了安防行业内的普遍关注,无线物联网门禁系统可以直接替换现有的有线联网或非联网门禁系统。对于办公楼宇系统,应用无线物联网门禁能明显降低施工工作量,降低使用本钱;对于宾馆系统,无线物联网门禁能提升门禁的智能化水平。随着生物识别产品的不断问世,其在门禁系统的应用也必将会越来越多,生物识别产品的高平安性和非易失等特性正在被越来越多的用户所认同。在不久的将来,生物识别产品必将会成为门禁系统前端识别设备的强大力量,在安防领域也必将会发挥越来越大的
14、作用。1.3国内外的研究现状现如今科技飞速开展进步,智能门禁系统已进化为一套较为平安、功能性完善的控制管理系统。它对通道和出入口的管理已经不是以前简单的钥匙和锁的管理,它能够对内部进行有效的智能化管理。它不仅能够时时刻刻记录人员的进出时间与进出情况,限制人员的出入范围,而且也可以很好的拒绝非法人物进入。同时,它也能够有效的保护人们的生命财产不受到他人的侵犯。门禁管理系统在平安防范系统中扮演着很重要的角色,在当今社会下,门禁系统开展的很迅速,已经被广泛的应用在了办公室,智能大厦,宾馆,智能小区等各种大门、房间、通道的管理。如今社会,房地产开展如日中天,小区门禁系统也随之成为小区住宅楼不可缺少的平
15、安配套设施,它很好的保护住户的人身和财产平安。目前,现在对智能门禁系统的研究从开始的认知教育和试用阶段,进入到了研发阶段。但仍然在智能门禁系统的设计和研发上发现一些问题,比方说:对国外已有的门禁系统进行仿造;普遍采用国外现有的集成模块,如门禁控制器,识别和读卡模块等;产品的形式较为单一,而且消耗了大量的资金。 在技术层面,当前中国有很多企业模仿国外的门禁系统,目前的做法主要有两种,一种是采购国外厂家生产的系统零部件,比方读写器、门控器等,然后对这些芯片进行二次软硬件的设计。这种系列的系统性能相对较好,满足那种对平安要求较高的场所也是完全可以应付的,因此这种系统价格也相比照拟昂贵。另外一种是只是
16、购置国外的核心芯片,对国外一些其它优良部件进行研究和仿制。这种方法依据不同情况,可以作非原那么性的变动,能够随时满足人们对门禁系统上的一些合理性要求,并且费用比拟少。从门禁系统的内部结构出发就容易看出,国内大多数的系统是以控制器为核心研制的,而门控器局部那么是由国外厂家进行开发。目前国内先进的智能门禁系统的研发正处于滞后状态,不过我们相信在未来,我国科技人才一定能够研发出完全属于我们自己的智能门禁系统.。2 系统总体设计和主要芯片介绍2.1 系统总体设计本课题设计采用AT89C51微控制器作为系统的核心,在外围增加按键电路、蜂鸣器电路、开锁指示灯电路、电机驱动电路以及1602LCD显示电路等。
17、门禁系统主要由CPU、电源指示、开锁指示电路、振荡电路、蜂鸣器电路、设置按键电路、电机驱动模块、24C02存储模块、RC522读卡模块、LCD显示模块等组成。此智能门禁系统能实现当射频卡刷卡时,显示模块显示卡号信息,如此卡为合法卡,指示灯点亮,蜂鸣器响起,同时驱动电路将电机转动表示门锁翻开。程序中还增加了射频卡权限的赋予,遇到合法卡时,电机转动,门锁翻开,如果想收回权限,只要在刷卡的时候按下取消按钮,那么这张卡就变成非法卡,无法翻开驱动电机转动将门锁翻开。而当非法卡刷卡时,显示卡号但电机不转动门锁不翻开,如果赋予这张卡权限,只要在刷卡的时候,按下存储按钮,这张卡就会变成合法卡,就能是电机转动,
18、翻开门锁。2.2 主要芯片介绍RFID射频识别技术:是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波调成无线电频率的电磁场。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。CPU的选择:在这个课题的设计上,选择了51单片机系统,因为单片机开
19、展成熟且完善,此次设计功能上不是特别复杂,也没有复杂的运算,只有几个外接电路,况且单片机的本钱较低,而且功能也完全可以满足此次课题设计。虽然DSP和ARM系统在功能和拓展上都比51单片机系统要高,但是它们价格都相对昂贵,而且对于本次课题设计而言,性能也有过剩。因此,结合自己所学的知识和性价比,经过比拟最终选择了技术成熟、价格廉价、设计简单、使用方便的单片机平台。射频卡的选择:非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成,封装在一个标准的PVC卡片内,芯片及天线无任何外露局部。是世界上最近几年开展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触
20、这一难题,是电子器件领域的一大突破.卡片在一定距离范围通常为510mm靠近读写器外表,通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。条码和磁卡,我们见的比拟多,现如今超市和银行使用的都是这种卡,个人的银行卡都是磁卡。接触式IC卡,大家过去见的比拟多,就是要用公共 拨 时使用的卡片然而随着 的普及,公共 也早已退出人们的视野,但接触式IC卡,芯片外露易坏、易折。而非接触式IC卡也就是无线射频卡,由于它的芯片和线圈都设计在卡片内,和接触式IC卡相比,前者比拟牢固不易被损坏、能适应恶劣的环境,可靠性很高,所以市面上普遍使用这种卡。根据上面的分析,最终选择目前被广泛应用的,而且本钱不高可靠性好的IC卡,也就
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