天津職業技術師范大學TianjinUniversityofTechnologyandEducation畢業設計摘要門禁系統是一種新型的智能管理模式，對于現今的安全管理起了不可替代的作用。在科技發展和社會財富不斷增長的今天，為了加強主要工作管理區、進出口、珍貴物品的儲存室、設備的控制管理中心、電梯口等重要通道安全防護處理辦法，開發相應的智能門禁系統，來識別進出人員的身份資料，對進出通道進行安全防護和控制就有了很大的必要性。通過對當代門禁系統發展概況和技術的研究，本方案提出以單片機為中央控制系統，加LCD液晶顯示電路、鍵盤輸入電路、讀卡電路等外圍電路，來完成非接觸式IC卡和密碼兩種方法控制的門禁系統。在具體的使用中，當感應卡接近讀卡機或有密碼通過鍵盤輸入時，合法的卡信號正確的密碼，繼電器工作，電鎖便會自動打開，非法卡和錯誤的密碼將被禁止訪問，并在顯示器上提示卡是否合法，密碼是否正確。系統設計簡單，性能可佳，實用性較強。關鍵詞：智能門禁系統；非接觸式IC卡；鍵盤密碼

ABSTRACTAccessControlSystemisanewtypeofintelligentmanagement,securitymanagementfortodayplayedanirreplaceablerole.Intechnologicaldevelopmentandsocialywealthgrowingtoday,inordertostrengthenthemanagementofthemainworkareaanimportantchanneltocontroltheimportandexportmanagementcenter,storageroompreciousitems,equipment,elevatorandothersecurityapproach,thedevelopmentofappropriatesmartaccesscontrolsystems,toidentifytheidentityandoutofpersonneltocarryoutsecurityandcontrolchannelshaveagreatnecessity.Bystudyingthedevelopmentofcontemporaryoverviewofaccesscontrolsystemsandtechnologies,theprogrammadeamicrocontrollerasthecentralcontrolsystem,plusLCDdisplaycircuit,keyboardinputcircuit,circuitcardreaderandotherperipheralcircuitstocompletenon-contactICcardandtwopasswordsmethodstocontrolaccesscontrolsystem.Inthespecificuse,whencloseproximitycardreaderorhavethepasswordviakeyboardinput,legitimatecardsignalsthecorrectpassword,relay,powerlockswillopenautomatically,illegalcardandthewrongpasswordwillbedeniedaccess,andtipsonthedisplaycardislegitimate,thepasswordiscorrect.Systemdesignissimple,theperformancecanbegood,practical,strong.Keywords:intelligentaccesscontrolsystemsnon-contactICcardkeyboardpassword

目錄TOC\o"1-4"\u1緒論 緒論1.1門禁系統簡介由于當今社會生活節奏快、壓力大，經濟也在不斷發展前進，人們生活方式也在不知不覺中變化著，與此同時門禁系統得到廣泛的普及。門禁系統在當今社會安全起著不可或缺的作用，運用自動識別技術來控制私人居住地和公司以及政府重要部門進出人員，將犯罪直接拒之門外。門禁系統是信息時代的產物，是世界信息產業發展的一個新生領域。最早的傳統門鎖只是對于機械原理的運用，是純粹的機械裝置，雖在不斷地進步，但也總能通過暴力等非正常方式打開，相對于門禁系統安全性較低，傳統鑰匙門鎖在攜帶，丟失等情況下的處理較為復雜繁瑣。隨著繼電器電子門鎖的出現安全性和方便性得到了很大的改善。其實門禁系統就是在門口裝有讀取信息設備，只在進出人員經授權持有正確信息存儲裝置的情況下才可進去。這有效的管理了出入通道的開啟和關閉，對進出人員在第一時間進行了控制監督，將危險系數降到最低。在長期發展的過程中，門禁系統已是種類繁多，具體可分為密碼控制門禁系統,刷卡控制門禁系統,生物識別門禁系統等幾大類。其中刷卡門禁的使用較為廣泛。1.2門禁系統的發展趨勢在科技進步的過程中，電子行業首當其沖，其中門禁系統便得到了跨越式的進步，從萌芽已到了成熟期。門禁系統主要依賴于自動識別技術的支持，而無線通信和電子信息技術的進步，使得門禁系統中的自動識別技術更加成熟，這也是門控系統如今更加合理人性化的原因。隨著保密性的提高，有些用戶需要更高級別的門禁系統。在門禁系統發展初期，接觸式IC卡獨占鰲頭，但由于接觸式IC卡磨損較大造成使用期限減短等問題，這驅使著識別系統的技術不斷進步，非接觸式將會占據市場。在國際大環境的促使下，非接觸式IC卡產品將出現在國內將在各行各業行業中。非接觸式在可靠性、使用方便快捷、成本上都將占據優勢。而非接觸式IC卡在居民小區的使用中會備受青睞，生物識別技術將會在安防等重要部門得到重視，門禁系統的發展將被推向高潮。如今，現在，人們將目光轉向了如何研發門禁系統的衍生功能，使門禁系統和其他科技結合起來，實現更多的功能。以門禁系統為基礎添加其他相應的設備，以實現監控、對講、報警等功能，同時門禁軟件的穩定性和集成性將越來越高，從而為公安交警領域、機動車管理、企事業內部管理監督等更好地服務。

2門控系統設計方案2.1門禁系統的方案選擇1、前端信息采集部分前端信息采集部分一般有卡片讀出式、密碼輸入和生物特征提取三大類。（1）卡片式（即刷卡部分）依卡片工作方式有接觸式和感應式兩類：接觸式卡片有磁條卡、條碼卡、紅外線卡、鐵碼卡、集成電路智能卡（也成IC卡）等；感應卡由一片編程的特殊芯片和一組天線組成。天線用來發射和接受電磁波，芯片是感應卡的核心元件。感應卡具有防水、防污、能用與潮濕惡劣的環境等優點，刷卡時非常方便；感應速度快，節省時間，并且應具備隔感應特性，因此有隱秘性。目前多用于REID射頻卡。（2）密碼輸入式密碼輸入式有電話面板固定式鍵盤和亂序鍵盤兩種。電話面板固定式鍵盤的0~9在鍵盤的位置是固定不變的，因此，在輸入密碼是，易于被人記住仿冒，現僅用于與刷卡機配套使用。亂序鍵盤亦即0~9共10個數字在顯示鍵盤上的排列方式不是固定式，而是隨機的，每次使用時顯示數字的順序都是不同，這樣就避免了被人窺視而泄露密碼之可能。重要場所多采用這種方式。（3）人體生物特征提取式由于生物特征有著“人各有志、終身不變”和“隨身攜帶”的特點，因此具有無法仿冒與借用、不怕遺失、不用攜帶、不會遺忘，具有獨特性、唯一性、安全性，適用于高機密性場所及電腦中心的信息安全保護。目前一般有聲音、簽字、眼虹膜、掌形、指紋與面像等特征提取式，但現在比較成熟與使用最多的是指紋圖像的采集處理與識別的門禁系統。2、信息傳輸部分信息傳輸部分有有線與無線傳輸之分。（1）有線傳輸門禁有聯網型和非聯網型（獨立式），其有線傳輸多采用雙絞線、電話線、電纜、光纜等。（2）無線傳輸無線傳輸采用微波、紅外光波或移動通信網絡等。通過分析此系統卡片式和密碼輸入式相結合的方式通過無線傳輸來執行“鑰匙”的功能。通過硬件與軟件的結合來控制整個系統的正常工作。2.2門禁系統的組成門禁系統的最基本的三要素為“3W”：When（何時）、Where（何地）、Who（何人）。1、控制器：系統的大腦，系統的所有動作都是由它發出控制命令。2、讀卡器：系統的輸入設備，有感應式和密碼加感應式兩種。3、系統軟件：通過軟件我們使控制器按照我們的要求來控制整個系統。4、電鎖：對門的開關控制都是由它完成。5、感應卡：人員進入管制通道的憑證。6、鍵盤輸入裝置：執行密碼輸入動作。7、顯示器：對卡或密碼的合法與正確進行提示。在現今社會，門禁系統的應用范圍越來越廣泛，也正是由于門禁系統實用性強，市場需求大，應用廣泛，我們便選此作為研究設計的課題。2.3系統實現功能非接觸式IC卡門禁系統已成為未來發展的重要方向。本設計將非接觸IC卡和鍵盤密碼結合起來分別控制門鎖。通過控制系統使該設計實現以下功能：1、通過上位機設置6位密碼，設置后，密碼保存到存儲器AT24C02中，掉電數據保存功能。2、支持非接觸式IC卡授權功能。3、支持非接觸式IC卡注銷功能。4、自動識別非接觸式IC卡功能。如刷授權過的IC卡，提示“合法卡”并且開門。如果刷未授權的IC卡，提示“非法卡”，不開門。5、如忘記攜帶IC卡，可通過鍵盤手動輸入密碼功能。密碼輸入錯誤顯示器會出現錯誤提示且繼電器不工作（不開門）；若密碼輸入正確則繼電器工作（開門）。6、具有上位機保存數據功能。這使得傳統的機械門鎖的鑰匙被一張非接觸式IC帶取代，使財產保護更加安全，且可控制進出權限，記錄進出人員信息。在卡片忘記攜帶的情況還可以通過鍵盤輸入密碼進去。2.4最小系統的設計ST89C52單片機與ATC89C52在電子業內部有著廣泛的贊譽，所以這兩種芯片初步定為核心控制器。但是ST89C52單片機相較于ATC89C52單片機的性能更為優越，其芯片的可控性更高，而且價格更為便宜。還有AT89C52已經逐漸停產，所以最終選用AT89C52單片機。STC89C52單片機具有低電壓，功耗低，高性能CMOS8的特點。內部含有只讀存儲器，具有8K字節，而且可編程可擦除。內核使用MCS-51，與傳統的單片機相比，MCS-51的到了很大的改善，增添了很多新的功能，能夠為控制系統提供相對較多的解決方案。通過比較和系統設計，決定以STC89C52單片機作為系統的控制核心，以其為基礎添加外圍電路。門禁系統的工作主要分為傳感、管理和執行三個步奏。其原理圖如圖2-1所示。圖2-1門禁系統總電路原理圖

3門禁系統的硬件設計本系統的硬件主要包括電源，門禁控制系統，讀卡模塊，矩陣鍵盤模塊，顯示模塊，門控鎖。最終通過各個模塊之間合理連接，實現硬件電路的設計。主框圖如圖3-1所示。蜂鳴器及指示燈蜂鳴器及指示燈顯示顯示門控STC89C52門控STC89C52門控讀卡線圈矩陣鍵盤讀卡門控讀卡線圈矩陣鍵盤讀卡圖3-1系統總框圖3.1門禁控制器控制器需要承受密碼鍵盤輸入、提示屏幕的顯示、信息的運算和傳輸等的控制功能，可以說是真個設計的命脈。因此對于控制器的選擇尤其重要。對于門禁控制器的選擇決定采用ST89C52單片機。此系列單片機在具備高性能CMOS8、低電壓，功耗低的特點。含有只讀存儲器，具有8K字節，而且可編程可擦除。ST89S52同樣使用的是8051單片機的內核，但是他在設計的過程中加入了許多其他51單片機沒有的新功能。兼容MC51指令系統，含有8位CPU，可編程Flash，能夠為控制系統提供相對較多的解決方案，使用方便。其中還有如下特點：最高工作頻率為35MHz的CPU，8k的內存，512K的RAM，32位I/O口線。具有4KBEEPROM，MAX810復位電路，高密度非易失存儲器。。3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷設置，全雙工串行口。還可將STC89C52降至0Hz靜態邏輯操作。總控制電路如圖3-2所示。1.時鐘電路在單片機內部高增益反相放大器構成振蕩電路，放大器有一個輸入端和輸出端，分別為引腳RXD和TXD。時鐘的組成方法有內部和外部兩種。時鐘電路的內部產生形式電路如圖3-3(a)，把定時元件外接在輸入端和輸出端兩引腳上，自激勵震蕩從便從內部振蕩器產生。時鐘電路的外部產生方式電路如圖3-3(b)，RXD與地相接，TXD與外部振蕩器相接。對外部振蕩信號，只需確保脈沖寬度，正常選用頻率在12MHz以下的方波信號。圖3-2單片機總控制電路（a）內部方式時鐘電路（b）外部方式時鐘電路圖3-3時鐘電路2.復位（1）復位操作單片機的初始化設置即為復位。最重要的一個作用是將PC初始化為0000H，使單片機起首執行的單元為0000H。在操作不當或運行發生錯誤時系統會處于死鎖狀態，這時可利用復位鍵將系統重啟。復位功能可對PC和別的寄存器產生影響，對及存的影響復位狀態如表3-1所示。表3-1對復位狀態的影響表寄存器復位狀態寄存器復位狀態寄存器復位狀態寄存器復位狀態PC0000HTCON00HP0-P3FFHSCON00HACC00HTL000HIPXX000000BSBUF不定PSW00HTH000HIE0X000000BPCON0XXX0000BSP07HTL100HTMOD00HDPTR0000HTH100H（2）復位信號及其產生復位信號的輸入端是RST端口。復位信號的有效電平是高電平，有效時間可保持24個振蕩周期以上。當使用的晶振頗率為6MHz時，復位操作應在復位信號保持時間應在4us以后實現。出現復位信號的電路邏輯如圖3-4所示。圖3-4復位信號的電路邏輯圖完整的復位電路有兩部分即芯片內、外。其中送至施密特觸發器的復位信號(RST)是由外部電路產生的，之后會對每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發器的輸出采樣，經過這一系列的反應才能得到內部復位操作所需要的信號。復位操作分為手動復位和自動復位。外部復位電路的電容充電，可以為復位電路提供電壓，這樣可以實現上電自動復位，其電路如圖所示。這種情況下，當電源的上升時間在1ms以內時，自動上電復位便可完成。按鍵手動復位有兩種形式，即電平和脈沖。電平復位必須使復位端經電阻與電源，其電路如圖所示；按鍵脈沖復位則需產生正脈沖，正脈沖是RC微分電路產生的，其電路如圖3-5所示。(a)上電復位（b）按鍵電平復位（c）按鍵脈沖復位圖3-5復位電路為保證復位信號高電平持續時間大于24個振蕩周期，電路圖中的電阻、電容參數適用于6MHz晶振。圖3-5（b）上電復位方式即為本系統中的復位電路。3．ST89C52引腳介紹VCC端：ST89C52的電源引腳，正常電壓值是+5V，低電壓是+3V--引腳40GND端：單片機接地引腳。--引腳20XTAL1端：單片機ST89C52的放大器的和時鐘電路的輸入端口。--引腳19XTAL2端：單片機ST89C52的放大器的和時鐘電路的輸入端口。--引腳18I/O端口引腳：1）P0端口：8個漏極雙向開放I/O口開放，每個端口可以獨立控制。--引腳39至32P0端口是單片機ST89C52的地址總線和數據總線的端口。P0口也可以作為通用的I/O口使用，但是51單片機P0口內部沒有上拉電阻，為高電阻狀態，因此需加上拉大約為10K歐的電阻，P0端口才能夠驅動負載電路部分。這次設計中用P0口作為數碼管段碼的發送端。2）P1端口是具有內部上拉電阻的I/O端口，每個端口都可以獨立控制。--引腳1至83）P1端口是也具有內部上拉電阻的I/O端口，每個端口都可以獨立控制，與P1端口相似。--引腳21至284）P3端口同樣是具有內部上拉電阻的I/O端口，每個端口同樣都可以獨立控。--引腳10至17而且P3口也可作為ST89C52的一些特殊功能口。管腳備選功能如下：RXD/P3.0：單片機的輸入端口--引腳10TXD/P3.1：單片機輸出端口--引腳11INT0/P3.2：單片機0中斷--引腳12INT1/P3.3：單片機1中斷--引腳13T0/P3.4：單片機計時器的0輸入端--引腳14T1/P3.5：單片機計時器的1輸入端--引腳15WR/P3.6：控制外部程序存儲器寫工作--引腳16RD/P3.7：控制外部程序存儲器讀曲工作--引腳17RST端：單片機ST89C52的復位引腳，該引腳類似于計算機的開關元件。當觸發復位引腳時，單片機ST89C52中的程序無論運行到那一步，都會清0，從頭運行程序。同時但單片機死機時，也可以用復位引腳使單片機恢復正常工作狀態。--引腳9ALE/PROG端：單片機ST89C52的鎖存引腳，當單片機需要外加存儲設備的時候，通過觸發ALE/PROG引腳，會將程序的地址為與數據位相隔離。有時也可用作一個頻率是晶振頻率1/6的時鐘發射端口。--引腳30PSEN端：該端口是當單片機ST89C52需要讀取外部程序時，PSEN端口會產生一個跳變，變為低電平有效，以便單片機能夠正常運行所需讀取的外部程序。--引腳29EA/VPP端：當EA/VPP處于低電平時，該引腳會控制單片機ST89C52只讀取外部的RAM內的程序，不會讀取內部存儲器的程序。當它處于高電平的時候，回去控制單片機ST89C52先讀取內部存儲器的程序，在讀取外部ROM內的程序。3.2射頻卡與讀寫器3.2.1射頻卡卡的選用有很多種，例如：接觸式IC卡、非接觸式IC卡、磁卡等，目前接觸式IC卡的應用較為廣泛，但其容易在長時間的使用磨損中造成芯片外漏、折斷等一定的缺點。射頻卡又被稱作非接觸式IC卡，射頻與識別技術的整合，使無源和不接觸這一問題得到解決，可以說是這一技術范圍的一個飛躍。非接觸式IC卡的工作原理。線圈即為卡片內部的天線，這很容易封狀到卡片內。ASIC由106KB波特率的接口，一個控制單元和EEPROM組成。由于卡內的串聯諧振電路有與讀寫器相同的頻率，因此向IC發一組固定頻率的電磁波，產生電磁共振，電容器充電，在電容的另一端接有一個電子泵是單向通的，可將這一電容內的電荷轉移大到另一個電容，當電荷的積累使之達到2V時，便成為新的電源，為其他電路提供電壓，使其工作。非接觸式IC卡的特點1、可靠性高射頻技術的產生避免了卡與讀寫器之間的相互接觸，從而排除了由于卡與讀寫器的借出而產生的問題。非接觸式卡的芯片被封裝在內部，這樣芯片易脫落的靜電擊穿，折斷等問題也得到了解。卡片的印刷發放和可靠性得到了大大的提升。

2、使用方便、快捷

無線通信技術與識別技術的結合，使卡片與讀寫器只要在規定距離范圍內便可以完成操作，在使用無需插拔和不必關心卡的方向性問題，使用起來非常方便快捷。3、防沖突非接觸式卡中的快速防沖突措施，使得卡片之間的數據干擾問題不在發生，這樣，讀寫器可以同時接收多張卡的信息。這提高了應用的并行性以及系統工作速度。4、適合于多種應用非接觸式卡的存儲結構特點使得它在不同的系統中都可以使用。使用者可依據不同的應用系統來設置不同的密碼和訪問條件。5、加密性能好非接觸式卡必須經過讀寫器多次反復讀入，使用時讀寫器和IC之間必須相互驗證。卡中各個模塊都有屬于自己的使用密碼和訪問條件。可以看出，非接觸式IC卡相對來說是一款具有很多優點，性價比較高的選擇，因此本系統采用非接觸式IC卡無線傳輸模塊。表3-2是常用的非接觸式產品相關參數。表3-2非接觸式產品相關參數芯片PhilipsMifare1S50擦寫次數＞100000次存儲容量8Kbit,16分區,每分區兩組密碼數據保存＞10年工作頻率13.56MHZ規格0.87×85.5×54非標準卡通訊速度106Kboud封裝材料PVC、PET、0.13銅錢讀寫距離2.5—10CM封裝工藝超聲波自動植線/自動碰焊讀寫時間1-2MS制作標準ISO14443,ISO10536工作溫度-20℃-85℃3.2.2讀寫器無線射頻識別即RFID，可通過無線電信號對卡片數據進行讀寫，不需要與卡片之間進行接觸。RFID分為低頻（125k~134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻三種頻率范圍。RFID讀寫器的應用相當廣泛，如：圖書館，門禁系統，食品安全溯源等。不同頻率范圍的RFID其特點也各不相同。1.低頻該頻段的工作模式為電感耦合，其在讀寫器線圈和IC卡線圈間存在著變壓器耦合。能夠很好的界說磁場的分布，但其存在場強下降較快，價格高的缺點。2.高頻在該頻率的感應器天線利用腐蝕印刷的方法即可完成，線圈繞制的方法被舍棄。感應器的工作方式為負載調制，讀寫器天線上的電壓變化是利用感應器上的負載電阻的接通和斷開來完成的，從而實現用遠距離感應器對天線電壓進行振幅調制。負載電壓的有無如果利用數據來控制，讀寫器便可識別卡的信息。因為感應器是電子標簽的格式，因此能夠把某些數據信息寫入其中。具有傳輸速率高，價格合理的優勢。3.超高頻超高頻系統則是通過電場來傳輸能量。電場的能量下降速率適中，但是讀取的區域的定義不容易完成。該頻段讀取距離比較遠，可以承受十米范圍內的無源。這是利用電容耦合的方式來實現的。因為高頻讀取距離適中，且價格適中，因此本系統選用高頻讀寫器，它可以完成數據讀、寫操作。它的功能特點如下：1.工作頻率：13.56MHz2.閱讀距離：6-10cm3.能夠對IC卡進行讀、寫、鎖操作4.含有防沖突讀寫作用。5.具有RS232、RS485、USB2.0多種通訊接口其串口通訊，默認波特率為19200bps，8位數據位，1位初始位，1位截止位，無校驗。讀卡模塊引腳圖見圖3-6。圖3-6讀卡模塊引腳圖3.3電控鎖3.3.1繼電器繼電器有電磁、舌簧等多種。本系統中采用電磁繼電器，其工作原理和特性如下。電磁式繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等構成。根據電磁效應原理，在線圈兩端加上適中的電壓，線圈中就會有一定的電流流過，利用電磁力的吸引力來使銜鐵克服彈簧返回的拉力西吸向鐵芯，動觸點與靜觸點吸合。當斷電時，線圈中的電流消失，電磁力也隨即消失，在彈簧的作用下銜鐵回到起初的的地點，使動觸點與原來的靜觸點吸附。在吸附與松開的循環中，從實現電路中的導通、切斷的目的。3.3.2電控鎖分類電控鎖是門控系統中鎖門的執行器件，是繼電器來控制的機械裝置。主要有電插鎖（陽極鎖）、陰極鎖（電鎖口）、磁力鎖、電控鎖等。1、陽極鎖：陽極鎖內裝有門磁檢測器，可時刻檢查門的開關狀態，在斷電的狀態下開門，還可以配備機械鑰匙，常用于玻璃門、防火門。2、陰極鎖：陰極鎖是在通電的狀態下開門。3、磁力鎖：磁力鎖是常開的，其斷電打開。符合消防的要求。在居民小區中運用較多。本系統選用繼電器磁力鎖方案。繼電器的通電與否用單片機來控制繼，在接收到磁卡或密碼的開關命令時繼電器電壓發生變化，電磁鐵動作。控制部分由硬件和軟件兩部分共同來完成。3.4鍵盤設計采用4×4矩陣鍵盤，其每個按鍵設置有他的功能行值和列值，將行值和列值組合編程的每個按鍵的編碼，將鍵盤連接至CPU通。當有按鍵按下時CPU內的程序判斷對應按鍵和其功能。系統中鍵盤的鍵值和對應功能如下：123A456B789C*0#D其中，【0—9】用于輸入數字密碼【*】號鍵為取消功能【A】鍵為返回功能【B】鍵為授權IC卡功能【C】鍵為注銷IC卡功能【D】鍵為確認功能【#】號鍵為手動輸入密碼功能3.5LCD12864液晶顯示LCD12864是可以顯示文字的一種顯示裝置。其中含有文字庫非常強大，在文字顯示方面非常適用。其顯示分辨率為128×64,內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.可以顯示8×4行16×16點陣的漢字.也可完成圖形顯示.具有低電壓和低功耗的優勢。使用此顯示裝置能夠簡化硬件電路和顯示程序，且價格適中，能夠滿足此門禁系統的需求。LCD12864管腳圖見圖3-7，管腳特性和功能說明見表3-3。特性如下：（1）、低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V）（2）、顯示分辨率:128×64點（3）、內置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)（4）、內置128個16×8點陣字符（5）、2MHZ時鐘頻率（6）、顯示方式：STN、半透、正顯（7）、驅動方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）、視角方向：6點（9）、背光方式：側部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10（10）、通訊方式：串行、并口可選（11）、內置DC-DC轉換電路，無需外加負壓（12）、無需片選信號，簡化軟件設計（13）、工作溫度:0℃-+55℃,存儲溫度:-20℃-+60℃。表3-3管腳特性和功能說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數據RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數據5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數據被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的數據被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態數據線8DB1H/L三態數據線9DB2H/L三態數據線10DB3H/L三態數據線11DB4H/L三態數據線12DB5H/L三態數據線13DB6H/L三態數據線14DB7H/L三態數據線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負端（見注釋3）圖3-7LCD12864管腳圖控制器接口信號說明：RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式如表3-4。表3-4RS，R/W4種模式功能說明RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標志（BF）及地址記數器（AC）的狀態HLMPU寫入數據到數據暫存器（DR）HHMPU從數據暫存器（DR）中讀出數據E信號說明見表3-5。表3-5E信號說明E狀態執行動作結果高——>低I/O緩沖——>DR配合/W進行寫數據或指令高DR——>I/O緩沖配合R進行讀數據或指令低/低——>高無動作

4門禁系統的軟件設計4.1軟件開發環境目前有IAREmbeddedWorkbenchforARM（以下簡稱ARM）和Keil兩種開發環境,而ARM是針對ARM處理器的，其同樣提供了管理器，編輯器，C/C++編輯器和ARM匯編器等強大的調試器。但是，由于Keil的方便易用，且比較熟練，而采用Keil最為門禁系統的開發環境。其工作調試界面如圖4-1。圖4-1Keil工作調試界面4.2軟件整體流程圖本系統采用的是STC89C52為主控，其主要工作為在程序循環中判斷是否有刷卡或密碼輸入，對開關門和顯示等進行控制。當非接觸式IC卡接近讀卡器時，讀卡器與卡片發生共振產生電荷，將卡內信息發送給讀卡器，單片機正確的讀到數據和數據庫中的合法信息進行比對，若為合法卡，驅使顯示屏顯示“合法卡”，相反顯示“非法卡”。輸入密碼時，做出判斷后返回一個結果給單片機，密碼錯誤顯示器會出現錯誤提示；若密碼輸入正確顯示正確提示。主流程圖如圖4-2。開始開始系統初始化系統初始化門磁掃描、鍵盤掃描門磁掃描、鍵盤掃描監控門禁信號監控門禁信號有卡進入感應區？鍵盤有密碼門禁狀態異常有卡進入感應區？鍵盤有密碼門禁狀態異常判斷卡號、密碼報警判斷卡號、密碼報警液晶顯示液晶顯示圖4-2主流程圖4.3鍵盤程序流程該子程序實現了系統密碼控制門禁的功能，在密碼子程序中，當有按鍵按下時通過行列值來判斷按鍵的值，將所得到的結果儲存，然后與已存的密碼比較，判斷結果，判斷對誤，并在顯示屏上顯示結果。鍵盤程序見圖4-3所示。4.4讀卡程序流程卡的讀取過程是無線模塊的工作，無線傳輸模塊的設計關鍵在通信協議，無線通信系統的軟件設計更加注重信號傳輸準確性的設計。因此無線通信系統在軟件設計時，需要注意通信協議較強的抗干擾性以及處理突發情況的能力。其流程見圖4-4所示。進行鍵盤掃描進行鍵盤掃描是否有鍵按下是否有鍵按下確定有鍵按下確定有鍵按下讀取第一行有鍵按下讀取第一行有鍵按下讀取第二行有鍵按下讀取第二行有鍵按下讀取第三行有鍵按下讀取第三行有鍵按下讀取第四行有鍵按下N讀取第四行有鍵按下N延時去抖動，等待按鍵松開，取鍵值延時去抖動，等待按鍵松開，取鍵值YY返回返回圖4-3鍵盤程序流程圖系統初始化系統初始化設置存儲地址設置存儲地址延時一幀數據接完畢？延時一幀數據接完畢？延時時間內是否接收完畢讀出緩沖數據延時時間內是否接收完畢讀出緩沖數據清除用戶標志位用戶標識位置用戶標識位置判斷用戶標志位判斷用戶標志位存入數據存入數據接收數據完成?接收數據完成?返回主程序返回主程序圖4-4讀卡程序流程

5門禁的系統軟硬件調試操作完成了硬件的設計、制作和軟件編程之后，要使系統能夠按設計正常運行，進行了調試和實際操作，使其能夠實現刷卡開門和密碼輸入開門。5.1硬件調試硬件調試的主要任務是排除硬件故障，其中包括設計錯誤和工藝性故障。(1)脫機檢查。按照電路原理圖用萬用表逐步檢測電路板中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確；檢查各開關按鍵是否能正常工作；為了保護芯片，應先對各IC座（尤其是電源端）電位進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。(2)聯機調試。暫時拔掉芯片，將仿真器的40芯仿真插頭插入芯片插座進行調試，檢驗鍵盤電路是否滿足設計要求。可以通過一些簡單的測試軟件來查看接口工作是否正常。例如，我們可以設計一個能通過按鍵控制蜂鳴器聲響檢測鍵盤電路的好壞。如果運行測試結果與預期不符，很容易根據故障現象判斷故障原因并采取針對性措施排除故障。5.2軟件調試軟件調試的任務是利用開發工具進行在線仿真調試，發現和糾正程序錯誤，同時也能發現硬件故障。程序的調試應逐個模塊地進行，首先單獨調試各功能子程序，檢驗程序是否能夠實現預期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各子程序連接起來總調。聯調需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數，特別要注意各子程序的現場保護與恢復。5.3實際效果密碼輸入界面LCD提示輸入6位密碼，密碼經鍵盤輸入，在輸入正確或錯誤時，均有相應聲音提示和指示指示燈。密碼輸入功能開始界面按鍵密碼輸入LCD上顯示如圖5-1。IC卡的授權和注銷模式，當授權、注銷IC卡時調為相應模式，界面顯示如圖5-2。圖5-1密碼輸入界面圖5-2授權注銷界面刷卡進門界面LCD提示刷卡，在卡為合法卡時，均有相應聲音提示和指示指示燈，LCD上顯示卡號，提示為合法卡，效果如圖5-3。圖5-3刷卡界面

結論經過查閱大量相關資料和導師的指導，在不斷的堅持和學習下最終確定了整體方案各個模塊的設計，實現了智能門禁系統的設計和制作。此系統設計簡單功能強大且具有創新性。能夠為人們的生活提供方便和安全保障。在“鑰匙”的選擇上，使用了非接觸式IC卡，與以往的接觸式IC卡相比有更多的優點，這符合了時代的潮流，使系統安全性更強，還可在長期的使用中減少成本。系統采用刷卡和密碼相結合的控制方式，在程序上可以稍做調整，減少占用資源加快處理速度。而在顯示模塊選用了液晶顯示，加強人機的交互性，但其一定的缺點，液晶顯示屏的使用壽命相對較短且價格昂貴，建議選用其他顯示模塊代替。由于時間及個人能力問題，本設計中還存在著許多不足，還需要進一步完善。

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附錄程序<define.STC89C52RC.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharN_T1_10=0; //定時器T1定時10s標志ucharV_KEY=0; //鍵值 ucharN_DISPLAY=0; //當前界面標號ucharN_DISPLAY_HISTORY=0; //最近一次顯示界面編號ucharN_PASSW=0; //密碼存放位ucharrec_passw[6]; //輸入密碼存放bitF_GO_OUT=0; //門鎖開標志bitF_PASSW=0; //新密碼輸入標志bitF_INPUT=0; //進入輸入密碼程序標志bitF_PASSW_O=0; //密碼輸入完畢標志ucharcodewel[]="Welcome!";ucharcode com_in[]="Comeinplease!";ucharcode push[]="Pushthedoor!";ucharcode pull[]="Pullthedoor!";ucharcode input[]="Intputpassword";ucharcode passw_err[]="Error!";ucharcode pass_word[]={0,1,2,3,4,0};ucharcode test[]="Test...";/**************************端口定義****************************/sbitrs =P2^0; sbitrw=P2^1;sbitep=P2^2;sbitD_LOCK=P2^3; //低電平開鎖sbitBUZZER=P2^4; //低電平鳴叫 sbitLED=P2^5; //低電平點亮頭文件<delay.h>/***************************************************************函數功能:延時程序，最小延時0.002s入口參數:x出口參數:***************************************************************/voiddelay(uintx){ uinti; ucharj; for(i=x;i>0;i--) for(j=0;j<230;j++) //循環一次約2ms { _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); }}頭文件<lcd.h>/***************************************************************函數功能:LCD延時子程序入口參數:ms出口參數:***********************************************************/voiddelay1(unsignedcharms){ unsignedchari; while(ms--) { for(i=0;i<250;i++) { _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); } }}/***************************************************************函數功能:測試LCD忙碌狀態入口參數:出口參數:result***************************************************************/bitlcd_bz(){ bitresult; rs=0; rw=1; ep=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); result=(bit)(P0&0x80); ep=0; returnresult; }/***************************************************************函數功能:寫指令數據到LCD子程序入口參數:cmd出口參數:***************************************************************/voidlcd_wcmd(unsignedcharcmd){ while(lcd_bz()); //判斷LCD是否忙碌 rs=0; rw=0; ep=0; _nop_();_nop_(); P0=cmd; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); ep=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); ep=0; }/***************************************************************函數功能:設定顯示位置子程序入口參數:pos出口參數:***************************************************************/voidlcd_pos(unsignedcharpos){ lcd_wcmd(pos|0x80);}/***************************************************************函數功能:寫入顯示數據到LCD子程序入口參數:dat出口參數:***************************************************************/voidlcd_wdat(unsignedchardat) { while(lcd_bz()); //判斷LCD是否忙碌 rs=1; rw=0; ep=0; P0=dat;//+48; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); ep=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); ep=0; }/***************************************************************函數功能:LCD初始化子程序入口參數:出口參數:***************************************************************/voidlcd_init(){ lcd_wcmd(0x38); //顯示模式設置 delay1(1); lcd_wcmd(0x0c); //顯示開及光標設置 delay1(1); lcd_wcmd(0x06); //光標移動設置 delay1(1); lcd_wcmd(0x01); //清屏 delay1(1);}頭文件<read_card.h>voidexter1()interrupt2{ clk_num++;//判斷 if((clk_num>1)&&(clk_num<10)){ if(card_dat==1)card_data_H=0X80; elsecard_data_H=0x00; card_data[data_num]=((card_data[data_num]>>1)|card_data_H); } if(clk_num==11) { data_num++;//記錄數據的數組位數 clk_num=0;//第一個數據記錄完畢記錄脈沖信號的變量清零從而開始記錄下一個數據 if(data_num==33) data_num=0; }}//下面將通過外部中斷讀取后的編碼轉換為十進制數字voiddeal_card_data()//處理讀取卡片的信息{ uchari; if(card_data[32]==0x5a)//表示已經讀取11位數據 { for(i=0;i<10;i++) { //斷碼轉為阿拉伯數字[通碼、斷碼轉換為卡號] switch(card_data[i*3]) { case0x45:card_num[i]=0;break; case0x16:card_num[i]=1;break; case0x1E:card_num[i]=2;break; case0x26:card_num[i]=3;break; case0x25:card_num[i]=4;break; case0x2E:card_num[i]=5;break; case0x36:card_num[i]=6;break; case0x3D:card_num[i]=7;break; case0x3E:card_num[i]=8;break; case0x46:card_num[i]=9;break; } } }}頭文件<t1.h>/******************定時器T1初始化******************************/voidT1_init(){ ET1=1; //允許T1中斷TMOD=TMOD|0X10; //T1工作在方式1TH1=-((uint)(50000/1.08507+0.5))/256; //定時時間為0.05sTL1=-((uint)(50000/1.08507+0.5))%256;TR1=1; //啟動定時器}/*****************定時器T1中斷服務程序*************************/voidT1_irq(void)interrupt3{ TH1=-((uint)(50000/1.08507+0.5))/256; //定時器T1的高8位賦值 TL1=-((uint)(50000/1.08507+0.5))%256; //定時器T1的低8位賦值N_T1_10++;if((N_T1_10==50)&&(F_GO_OUT==1)){D_LOCK=1; //關門鎖LED=1; //熄滅LEDBUZZER=1; //蜂鳴器關F_GO_OUT=0; //清門鎖開標志N_DISPLAY=0; //顯示界面標號清零，返回初始界面}

致謝畢業設計的制作可以說是一次的學習進步的過程。通過本次畢設，不但學習了單片機技術、C51程序編寫等，掌握了Keil、DXP等軟件工具。更重要的是學會了分析問題、運用所學知識解決現實問題的方法。在畢業設計的完成和進步的路上要對幫助過我的人表示誠摯的謝意。首先，要非常感謝導師的耐心講解，從上個學期聯系做畢設之初開始至今，從論文的選題、開題報告和中期報告的書寫，到論文的組織、撰寫、修改和完善，童老師都給了我非常多的關心、理解、指導和幫助。其次，感謝在生活上和畢設過程中曾給過我的啟迪與幫助的李海峰和胡興偉同學。最后真誠感謝于百忙中審閱論文、參與答辯并給予我指導的各位老師。謝謝大家！基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式