基于单片机的门禁系统电气工程与自动化
基于单片机的门禁系统电气工程与自动化[20200419160516]
摘要
本论文介绍了基于单片机的门禁系统。门禁系统使出入管理更加方便快捷，保证了出入的安全，更可以方便的提供考勤功能。重点介绍了门禁系统的组成、硬件电路的设计和软件的设计过程。本设计主要分为2个部分：门禁卡写入模块、门禁卡读取及门禁动作模块。文中还部分介绍了射频卡读写模块的接口电路、声光报警电路、门锁继电器电路、12864液晶电路以及单片机最小系统等内容。读卡器主要由读卡模块、控制模块、天线以及射频卡组成。射频卡读卡器能读写非接触式射频卡，读卡距离约10cm。基本工作过程如下：当有卡进入读取范围时，读取卡内数据通过单片机进行处理，通过程序自动判断是否为合法IC卡，并且将卡号传送到液晶上显示。本设计软件部分主要介绍了读卡过程的程序设计,包括询卡、读取卡片、判断IC卡是否合法等。本设计采用内部集成有8K字节Flash程序存贮器的STC89C52单片机作为控制器，完全采用SPI通信方式。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:门禁系统射频卡STC89C52读卡器
目录
1.绪论 1
1.1选题论证 1
1.2门禁系统概述 1
1.2.1门禁系统的组成部分 1
1.2.2门禁系统的一般功能 1
1.2.3门禁系统的发展历程 2
1.2.4射频卡门禁系统的优越性 2
1.2.5门禁系统的国内外现状 3
1.3将要解决的关键问题与采用的解决方法 3
1.3.1如何对出入口进行无人监管 3
1.3.2如何将个人信息写入个人凭证射频卡 3
2.系统结构方案设计 5
2.1基本设计要求 5
2.2设计方案简述 5
2.3 核心组件概述 5
2.3.1门禁读卡器 5
2.3.2非接触式IC卡 5
2.4门禁系统框图设计 6
2.4.1系统设计预想的运行过程 6
2.4.2基本设计框图 7
3.系统硬件电路图设计 8
3.1电路总体设计 8
3.1.1信息写入模块总体电路 8
3.1.2门禁读取显示及动作模块总体电路 9
3.2主要硬件的选择 9
3.2.1单片机的选择 9
3.2.2读卡器的选择 12
3.2.3射频卡的选用 13
3.2.4液晶显示模块 15
3.2.5门禁动作锁模拟及报警模块 16
4.门禁系统的软件设计 18
4.1系统流程及主程序介绍 18
4.2读卡器的程序设计 20
4.2.1寻卡过程简介 20
4.2.2读卡过程简介 20
4.2.3卡挂起操作简介 21
4.3上位机程序设计 21
4.3.1设计基础 21
4.3.2界面窗体设计 21
4.3.3界面程序设计 22
4.3.4程序调试 22
5.系统的调试 24
5.1硬件及线路检测 24
5.1.1 接线及元器件检查 24
5.1.2 元器件通电检查 24
5.2 软件调试 25
5.2.1 调试方法 25
5.2.2调试概述 25
5.2.3 调试步骤 25
5.3 设计实物图及工作状况图 26
5.3.1 上位机界面 26
5.3.2 2个子系统实物图 26
5.3.3 工作状态展示 27
总结 35
致谢 36
参考文献 37
1.绪论
1.1选题论证
随着网络技术的突飞猛进，门禁技术发展也很迅猛。现在，它在各种环境出入及考勤等工作中被广泛采用。正是由于门禁系统实用性强、应用广泛、发展迅猛等特点，因而选择门禁系统作为毕业设计的课题。
1
1.1
1.2门禁系统概述
出入口门禁系统是一种新出现的出入口管理系统，它集计算机自动识别技术和现代安全管理等技术、手段于一身，它涉及电子技术、计算机及通讯技术等多个门类的科学技术。这种系统是解决出入口各种管理问题的最佳方法。适用各种环境的出入管理，在家居安全及部门管理等方面倍受重视。
门禁系统是一种出入口安全管理系统,该系统可实现人员凭身份凭证出入等功能。其原理是：按照人员权限的高低,预先制作出各种权限的卡并予以注册。在出入口安置读卡器，当持卡者携带卡片进入读卡器识别范围时，读卡器读取卡中信息并将信息发送到后台计算机，经系统判定：如权限符合，门锁开启，否则就发出警报。
1.1.
1.2.
1.1.
1
1.1
1
1.1
1
1.1
1.2.1门禁系统的组成部分
一般门禁系统通常由报警器、读卡器、控制器、智能卡、存储器、供电模块等组成。其中控制器、电控锁、读卡器，构成门禁控制的最基本单元。
控制器是门禁系统中的控制核心,通常由单片机及其最小系统组成。它主要进行数据处理及控制工作。
读卡器，主要执行数据的读写工作。
存储器，用于读取的信息的存储及缓存工作。
智能卡，是门禁系统权限、个人信息的存储载体，是门禁系统的出入凭证。
报警器，由声光报警电路构成，对非正常事件进行报警。
供电模块，提供门禁系统所需的电源。
1.2.2门禁系统的一般功能
根据人员权限控制人员的进出区域功能，保证正常的工作场所秩序、保护公私财产的安全。对新进人员进行身份授权，辞职人员的身份注销功能。基本的门禁动作控制功能，如大门的开关动作。人员身份详细信息的添加、删改功能。现在的门禁系统一般还带有考勤功能。对于出入口管理信息进行处理记录的功能。
1.2.3门禁系统的发展历程
门禁系统其实就是对出入口进行管理的系统，它是传统的机械门锁吸收计算机及通讯等现代科学技术而发展而来的。由于机械门锁是由机械装置组成的，因而只要搞清机械结构就可以打开门锁。对于机械门锁钥匙的管理是十分繁琐的，一旦钥匙丢失就要将钥匙和锁芯一起更换，费时费力。机械门锁的大敌还是腐蚀及磨损，出现这两种问题的时候就要换锁了，浪费金钱。由于电子技术的快速发展，提供了解决这些问题的办法：人们采用电子技术最终研究出了磁卡、电子密码锁，他们的出现提高了出入口通道的管理水平，使门禁管理进入了电子时代，但这一时代的门禁系统有着巨大的缺陷：磁卡存储的信息易被复制，读卡机具磨损大、故障频发，安全系数很低。密码锁的密码易泄露，安全系数也很低。同时这个时期的门禁系统读卡器、控制等模块是集成安装在入口外，这种设计以被破解，所以这时的门禁系统是不成熟的。
随着人类迈进信息时代，伴随着计算机、通讯、识别等技术的迅猛发展，门禁系统如今已进入了成熟期，出现了各种感应式门禁系统，比如指纹门禁系统等，它们更加安全、易用，管理更加人性化，因而这种系统的应用领域也越发广泛。
1.
1.1.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.4射频卡门禁系统的优越性
1) 使用寿命长。 射频卡和读卡器在工作时，无需接触就可工作,避免了机械磨损而导致的故障，大大延长了命。
2) 体积小巧。由于采用了集成电路，各模块集成在一起，大大缩小了体积。
3) 使用方便。射频卡使用简单，在识别范围内任何位置都可使用。
4) 具有唯一性，安全性高。由于每张射频卡在出厂时都被写入了不可改写的唯一序列号，而这种序列号号是不可篡改、复制的。
5) 防水、防磁，抗干扰。不怕水的侵蚀，无须担心电磁场使卡消磁，抗干扰能力强。
6) 更换方便。只需通过控制器或管理软件将该卡序列号删除便可。
7) 一卡多用。射频卡只要在多个门禁系统注册后，只要持有一张卡，便可通行多个出入口，再也无须携带沉重的钥匙。
摘要
本论文介绍了基于单片机的门禁系统。门禁系统使出入管理更加方便快捷，保证了出入的安全，更可以方便的提供考勤功能。重点介绍了门禁系统的组成、硬件电路的设计和软件的设计过程。本设计主要分为2个部分：门禁卡写入模块、门禁卡读取及门禁动作模块。文中还部分介绍了射频卡读写模块的接口电路、声光报警电路、门锁继电器电路、12864液晶电路以及单片机最小系统等内容。读卡器主要由读卡模块、控制模块、天线以及射频卡组成。射频卡读卡器能读写非接触式射频卡，读卡距离约10cm。基本工作过程如下：当有卡进入读取范围时，读取卡内数据通过单片机进行处理，通过程序自动判断是否为合法IC卡，并且将卡号传送到液晶上显示。本设计软件部分主要介绍了读卡过程的程序设计,包括询卡、读取卡片、判断IC卡是否合法等。本设计采用内部集成有8K字节Flash程序存贮器的STC89C52单片机作为控制器，完全采用SPI通信方式。
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关键字:门禁系统射频卡STC89C52读卡器
目录
1.绪论 1
1.1选题论证 1
1.2门禁系统概述 1
1.2.1门禁系统的组成部分 1
1.2.2门禁系统的一般功能 1
1.2.3门禁系统的发展历程 2
1.2.4射频卡门禁系统的优越性 2
1.2.5门禁系统的国内外现状 3
1.3将要解决的关键问题与采用的解决方法 3
1.3.1如何对出入口进行无人监管 3
1.3.2如何将个人信息写入个人凭证射频卡 3
2.系统结构方案设计 5
2.1基本设计要求 5
2.2设计方案简述 5
2.3 核心组件概述 5
2.3.1门禁读卡器 5
2.3.2非接触式IC卡 5
2.4门禁系统框图设计 6
2.4.1系统设计预想的运行过程 6
2.4.2基本设计框图 7
3.系统硬件电路图设计 8
3.1电路总体设计 8
3.1.1信息写入模块总体电路 8
3.1.2门禁读取显示及动作模块总体电路 9
3.2主要硬件的选择 9
3.2.1单片机的选择 9
3.2.2读卡器的选择 12
3.2.3射频卡的选用 13
3.2.4液晶显示模块 15
3.2.5门禁动作锁模拟及报警模块 16
4.门禁系统的软件设计 18
4.1系统流程及主程序介绍 18
4.2读卡器的程序设计 20
4.2.1寻卡过程简介 20
4.2.2读卡过程简介 20
4.2.3卡挂起操作简介 21
4.3上位机程序设计 21
4.3.1设计基础 21
4.3.2界面窗体设计 21
4.3.3界面程序设计 22
4.3.4程序调试 22
5.系统的调试 24
5.1硬件及线路检测 24
5.1.1 接线及元器件检查 24
5.1.2 元器件通电检查 24
5.2 软件调试 25
5.2.1 调试方法 25
5.2.2调试概述 25
5.2.3 调试步骤 25
5.3 设计实物图及工作状况图 26
5.3.1 上位机界面 26
5.3.2 2个子系统实物图 26
5.3.3 工作状态展示 27
总结 35
致谢 36
参考文献 37
1.绪论
1.1选题论证
随着网络技术的突飞猛进，门禁技术发展也很迅猛。现在，它在各种环境出入及考勤等工作中被广泛采用。正是由于门禁系统实用性强、应用广泛、发展迅猛等特点，因而选择门禁系统作为毕业设计的课题。
1
1.1
1.2门禁系统概述
出入口门禁系统是一种新出现的出入口管理系统，它集计算机自动识别技术和现代安全管理等技术、手段于一身，它涉及电子技术、计算机及通讯技术等多个门类的科学技术。这种系统是解决出入口各种管理问题的最佳方法。适用各种环境的出入管理，在家居安全及部门管理等方面倍受重视。
门禁系统是一种出入口安全管理系统,该系统可实现人员凭身份凭证出入等功能。其原理是：按照人员权限的高低,预先制作出各种权限的卡并予以注册。在出入口安置读卡器，当持卡者携带卡片进入读卡器识别范围时，读卡器读取卡中信息并将信息发送到后台计算机，经系统判定：如权限符合，门锁开启，否则就发出警报。
1.1.
1.2.
1.1.
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1.1
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1.1
1.2.1门禁系统的组成部分
一般门禁系统通常由报警器、读卡器、控制器、智能卡、存储器、供电模块等组成。其中控制器、电控锁、读卡器，构成门禁控制的最基本单元。
控制器是门禁系统中的控制核心,通常由单片机及其最小系统组成。它主要进行数据处理及控制工作。
读卡器，主要执行数据的读写工作。
存储器，用于读取的信息的存储及缓存工作。
智能卡，是门禁系统权限、个人信息的存储载体，是门禁系统的出入凭证。
报警器，由声光报警电路构成，对非正常事件进行报警。
供电模块，提供门禁系统所需的电源。
1.2.2门禁系统的一般功能
根据人员权限控制人员的进出区域功能，保证正常的工作场所秩序、保护公私财产的安全。对新进人员进行身份授权，辞职人员的身份注销功能。基本的门禁动作控制功能，如大门的开关动作。人员身份详细信息的添加、删改功能。现在的门禁系统一般还带有考勤功能。对于出入口管理信息进行处理记录的功能。
1.2.3门禁系统的发展历程
门禁系统其实就是对出入口进行管理的系统，它是传统的机械门锁吸收计算机及通讯等现代科学技术而发展而来的。由于机械门锁是由机械装置组成的，因而只要搞清机械结构就可以打开门锁。对于机械门锁钥匙的管理是十分繁琐的，一旦钥匙丢失就要将钥匙和锁芯一起更换，费时费力。机械门锁的大敌还是腐蚀及磨损，出现这两种问题的时候就要换锁了，浪费金钱。由于电子技术的快速发展，提供了解决这些问题的办法：人们采用电子技术最终研究出了磁卡、电子密码锁，他们的出现提高了出入口通道的管理水平，使门禁管理进入了电子时代，但这一时代的门禁系统有着巨大的缺陷：磁卡存储的信息易被复制，读卡机具磨损大、故障频发，安全系数很低。密码锁的密码易泄露，安全系数也很低。同时这个时期的门禁系统读卡器、控制等模块是集成安装在入口外，这种设计以被破解，所以这时的门禁系统是不成熟的。
随着人类迈进信息时代，伴随着计算机、通讯、识别等技术的迅猛发展，门禁系统如今已进入了成熟期，出现了各种感应式门禁系统，比如指纹门禁系统等，它们更加安全、易用，管理更加人性化，因而这种系统的应用领域也越发广泛。
1.
1.1.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.4射频卡门禁系统的优越性
1) 使用寿命长。 射频卡和读卡器在工作时，无需接触就可工作,避免了机械磨损而导致的故障，大大延长了命。
2) 体积小巧。由于采用了集成电路，各模块集成在一起，大大缩小了体积。
3) 使用方便。射频卡使用简单，在识别范围内任何位置都可使用。
4) 具有唯一性，安全性高。由于每张射频卡在出厂时都被写入了不可改写的唯一序列号，而这种序列号号是不可篡改、复制的。
5) 防水、防磁，抗干扰。不怕水的侵蚀，无须担心电磁场使卡消磁，抗干扰能力强。
6) 更换方便。只需通过控制器或管理软件将该卡序列号删除便可。
7) 一卡多用。射频卡只要在多个门禁系统注册后，只要持有一张卡，便可通行多个出入口，再也无须携带沉重的钥匙。
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