【正文】 ................................ 2 第 節(jié) 研究意義 ..................................... 2 第 節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................... 3 第 節(jié) 課題主要研究工作 ............................. 3 第 2章 門禁系統(tǒng)發(fā)展歷史 ............................... 4 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)的定義 ............................... 4 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)發(fā)展歷史 ............................. 4 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)的功能 ............................... 5 第 節(jié) 射頻識別技術(shù) ................................. 6 第 節(jié) 介紹 I2C 總線規(guī)范 .............................. 9 第 節(jié) 非接觸式 IC 卡的選擇與介紹 .................... 10 第 ３ 章 門禁系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計 ...................... 13 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)方案設(shè)計 ............................ 13 第 節(jié) 門禁控制器硬件設(shè)計方案 ...................... 14 第 節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................ 15 第 節(jié) 系統(tǒng)詳細硬件設(shè)計 ............................ 16 第 4章 基于射頻識別的門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................. 24 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計 .......................... 24 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） XI 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計 .......................... 25 第 節(jié) 軟件詳細設(shè)計 ................................ 26 結(jié) 論 ............................................. 34 附 錄 ............................................. 35 參考文獻 ............................................. 36 致 謝 ............................................. 37 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對安全問題的關(guān)注促使了中國安防產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)展過程中引起的社會治安狀況也令人擔(dān)憂，日益擴大的貧富差距使得發(fā)展中國家的犯罪率不斷上升，社會對安防產(chǎn)品的需求也因此日益高漲。作為安防產(chǎn)業(yè)中首要環(huán)節(jié)的 門禁系統(tǒng) 已成為多數(shù)智能化項目中最常見的安防子系統(tǒng)之一。同時，門禁 一卡通系統(tǒng) 在政府、企業(yè) 、工廠、石化、汽車、造船、金融、醫(yī)院、部隊等行業(yè)得到了大量應(yīng)用，直 到 20xx年 ， 中國已成為繼美國之后全球第二大安防需求國。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 研究價值 第 節(jié) 研究意義 隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對安全問題的關(guān)注促使了中國安防產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)展過程中引起的社會治安狀況也令人擔(dān)憂，日益擴大的貧富差距使得發(fā)展中國家的犯罪率不斷上升，社會對安防產(chǎn)品的需求也因此日益高漲。作為安防產(chǎn)業(yè)中首要環(huán)節(jié)的 門禁系統(tǒng) 已成為多數(shù)智能化項目中最常見的安防子系統(tǒng)之一。 門禁系統(tǒng)屬于樓宇自動化系統(tǒng)的一部分，具有對門戶出入控制，保安防盜，報警等多種功能，它主要方便內(nèi) 部員工或住戶出入，杜絕外來人員隨意出入，既方便了內(nèi)部管理，又增強了內(nèi)部的保安。一套現(xiàn)代化的，功能齊全的門禁系統(tǒng)，不止是作為進出口管理使用，而且還有助于內(nèi)部的有序管理。它將時刻自動記錄人員的出入情況，限制內(nèi)部人員的出入?yún)^(qū)域，出入時間，禮貌的拒絕不速之客。同時也將有效地保護財產(chǎn)不受非法侵犯。 出入管理控制鑰匙功能：一張非接觸式 IC卡經(jīng)授權(quán)后可以進入小區(qū)所有被允許的門，未經(jīng)授權(quán)的持卡者將被拒之門外，可以賦予住戶只能進入他可以進出的門，也可以授權(quán)保安可以通過所有的門，甚至還可以規(guī)定他們在什么時間可以進入哪幾道門，哪幾道門在什么時間可以定時打開等功能。 實時監(jiān)控和聯(lián)動功能：可以通過微機即時監(jiān)控所有門開關(guān)和進出情況，并能實時顯示住戶的資料和照片，查詢每個門住戶的出入記錄，便于針對具體事情的發(fā)生時間進行查詢，落實責(zé)任。 安全可靠便于擴展：系統(tǒng)擴展性好，具有大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)功能，可以隨時以低成本升級增加新的控制門。也可結(jié)合原有的停車場系統(tǒng)，小區(qū)內(nèi) 消費系統(tǒng)、樓宇對講系統(tǒng)等擴展為小區(qū)一卡通。 智能建筑的推廣，建立連網(wǎng)門禁系統(tǒng)也成為一種趨勢，門禁系統(tǒng)將有更廣闊的發(fā)展空間。隨著人們對門禁系統(tǒng)各方面要求的不斷提高，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。人們對門禁系統(tǒng)的應(yīng)用已不局限在單一的出入口控制，而且還要求它不僅可應(yīng)用北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 于智能大廈或智能社區(qū)的門禁控制、考勤管理、安防報警、停車場控制、電梯控制、樓宇自控等，還可與其它系統(tǒng)聯(lián)動控制等多種控制功能。而基于射頻識別的門禁系統(tǒng)針對集成應(yīng)用給出了可行方案，具有重要的意義。 第 節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 門禁系統(tǒng)被引進國內(nèi)已有十多年歷史，從最初的獨立型、密碼或刷卡型，發(fā)展到現(xiàn)在感應(yīng)讀卡及聯(lián)網(wǎng)型。 目前國內(nèi)的門禁系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r可以從以下幾個方面來評析： 從系統(tǒng)架構(gòu)上看：有 RS485 架構(gòu)或 RS485+IP 網(wǎng)絡(luò)混合架構(gòu)或全 IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，三種并存，但其中 RS485 架構(gòu)最普及，近年 全 IP 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)展較快，但是 IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)仍不是市場主流，可能用戶較鐘情于 RS485+IP 網(wǎng)絡(luò)混合架構(gòu)。從讀卡技術(shù)上看：發(fā)展較快，近年 CPU 卡將逐步取代 IC 卡，但成為主流還需時日。生物識別技術(shù)將會受用戶青睞，特別是指紋、掌型及面像識別相對比較突出。在組成的系統(tǒng)中還可能會要求多種識讀技術(shù)兼容。 從聯(lián)動技術(shù)上看：對聯(lián)動會提出高要求，特別是與電視監(jiān)控、消防報警、樓宇自控系統(tǒng)的聯(lián)動。聯(lián)動方式是基于基礎(chǔ)硬件的聯(lián)動向基于純軟件的聯(lián)動發(fā)展，特別是 IP 網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的今天，更凸顯出網(wǎng)絡(luò)為基于軟件聯(lián)動提供了方便，也是只有軟件聯(lián)動更適合數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。 從一卡通應(yīng)用上看：因為基于感應(yīng)卡或基于生物特征的身份識別，所以門禁必然會向一卡通方向發(fā)展，前景是“一卡、一庫、一平臺”，和網(wǎng)絡(luò) 聯(lián)合起來的門禁系統(tǒng)給我們的應(yīng)用和維護都帶來很大的方便，這一趨勢已逐漸被市場所接受 [1][3]。 第 節(jié) 課題主要研究工作 本文通過對整個門禁系統(tǒng)理解，選擇了經(jīng)濟適用的元器件進行設(shè) 計 ，在實現(xiàn)功能的同時，較好的節(jié)省了成本。本文的重點在于門禁系統(tǒng)控制器的設(shè)計，不但進行了硬件方面的詳細設(shè)計，而且在軟件上面也進行了一些研究。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 門禁系統(tǒng)發(fā)展歷史 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)的定義 門禁系統(tǒng) （ Entrance Guard / Access Control） ，又稱出入管理控制系統(tǒng)， 是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的對出入口通道進行管制的系統(tǒng) ，用于 管理人員的進出 ， 限制未經(jīng)授權(quán)者進出特定區(qū)域， 從而 提供有效的安全保障 ， 還可根據(jù)實際需要來查詢相關(guān) 的出入或操作 記錄。 目前，門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理， 集微機自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體 ，成為一種 新型 的 現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng) 。 它涉及電子 、光學(xué)、機械、通訊 ，計算機 、 生物等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理的有效措施。適用 如銀行、 機房、軍械庫、機要室、辦公間、智能化小區(qū)、工廠等工作環(huán)境安全 要求較高的各種機要部門。同時 在人事考勤管理等行政管理工作中 也 發(fā)揮著巨大的作用。 另外， 在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的輔助設(shè)備 ，還可以實現(xiàn) 電梯控制、物業(yè)消防監(jiān)控、車輛進出控制 、 保安巡檢管理 等 區(qū)域內(nèi)一卡智能管理。 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)發(fā)展歷史 如上所述，門禁系統(tǒng) 是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而 來，所以早期人們只是在 門鎖這個 單純的機械裝置 上下功夫 ——設(shè)計更 合理 的門鎖 結(jié)構(gòu)， 選擇更 堅固 的門鎖 材料，可是無論在這兩方面下多少功夫，人們總能 通過各種手段把它打開。 另外， 在人員變更頻繁的場所（如 一些 大型機關(guān) 、企業(yè)的 辦公室，酒店客房 等 ）鑰匙的管理 也是一個很煩瑣的工作，而且 鑰匙的管理成本 也 很高，鑰匙丟失或人員更換時往往要把鎖和鑰匙一起更換。特別是傳統(tǒng)機械鑰匙容易出現(xiàn)重復(fù)，而且出入沒有記錄，其安全性非常差。為了彌補上述問題 ，同時伴隨著 電子芯片的高度集成化 ， 于是出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖 ，后 又出現(xiàn)接觸式 IC卡，非接觸式磁卡，直到現(xiàn)在的生物識別 門禁系統(tǒng) ，這個過程的發(fā)展使得門禁系統(tǒng)的 功能越來越完善 ，操作也越來越人性化。根據(jù)前端信北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 息采集即進出識別方式，門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程可以概括為四個階段： 密碼識別式門禁系統(tǒng)、 接觸卡式門禁系統(tǒng) 、 感應(yīng)卡即非接觸式 IC 卡門禁 系統(tǒng)、 生物 特征識別門禁 系統(tǒng) 。 第一代門禁系統(tǒng) ——密碼識別式門禁系統(tǒng)， 即通過檢驗 單一的鍵盤輸入密碼是否正確來判 別進出權(quán)限 ，常用的有普通型鍵盤和亂序鍵盤（ 鍵盤上的數(shù)字不 是 固定 的 ，要 不定期 的進行 變化 ）兩種。 第二代門禁 系統(tǒng) —— 接觸卡式門禁系統(tǒng) ，即通過讀卡或讀卡加密碼方式來 判 別進出權(quán)限。 第三代門禁 系統(tǒng)―― 感應(yīng)卡即非接觸式 IC 卡門禁 系統(tǒng)。 這種門禁系統(tǒng)是 隨著感應(yīng)卡技術(shù) 的發(fā)展而產(chǎn)生的。 第四代門禁 系統(tǒng) —— 生物 特征識別門禁 系統(tǒng) 。 即通過檢驗人員生物特征等方式來識別進出。 第 節(jié) 門禁系統(tǒng)的功能 門禁系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）對人員、通道 進出權(quán)限的管理 包括人員進出通道的權(quán)限設(shè)置，即對每個通道詳細設(shè)置哪些人有權(quán)限進出，哪些人沒有權(quán)限進出；對人員進出通道方式的設(shè) 置，這個主要是用來給可以進出該通道的人進行進出方式授權(quán)的，常用 進出識別方式有密碼、讀卡 （ 生物識別 ） 、讀卡（生物識別 +密碼）三種方式；對人員進出通道的時間段的設(shè)置，這是用來具體設(shè)置可以進出通道的人員具體在什么時間范圍內(nèi)可以進出通道。 （ 2） 記錄功能 門禁系統(tǒng)除了以身份識別的方式制止非法人員進入重要區(qū)域外，還應(yīng)該記錄出入重要區(qū)域通道人員具體的出入時間、地點以及異常情況（門被非法侵入、門沒有關(guān)、消防聯(lián) 動等）， 該記錄作為歷史數(shù)據(jù)，在需要的時候可供管理人員查詢、參考。如管理部門可根據(jù)需要隨時在查詢系統(tǒng)上查詢各區(qū)域門禁 的詳細記錄，并可隨時打印出來。各部門也可以根據(jù)需要，隨時查詢本部門員工的出入門情況。 （ 3） 實時監(jiān)控功能 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 系統(tǒng)管理人員可以通過計算機實時查看每個裝有門禁區(qū)域人員的進出情況、每個門禁區(qū)域的狀態(tài)（包括門的開關(guān)，各種非正常狀態(tài)報警等 ）， 也可以在緊急狀態(tài)下，控制器聯(lián)動自動將門關(guān)閉，以保證重要保護區(qū)域不被 “ 乘虛而入 ” 、 “ 乘火打劫 ” ；或者在發(fā)生緊急事故時打開所有的門區(qū)，控制器聯(lián)動自動將門打開，實現(xiàn)消防聯(lián)動響應(yīng)功能，以方便人員及時疏散，確保人身安全。 （ 4） 異常報警功能 在異常情況下可以實現(xiàn)微機報警或室內(nèi)紅外報警器報警， 如有非法人員企圖進入，用非授權(quán)卡片刷卡不能開門、門被非正常打開或未正常關(guān)閉等。同時也可以將門禁系統(tǒng)出現(xiàn)警報時的情況記錄下來。 （ 5） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置管理監(jiān)控功能 大多數(shù)門禁系統(tǒng)只能用一臺計算機 管理，而 采用 先進技術(shù) 實現(xiàn) 的系統(tǒng)則可以在網(wǎng)絡(luò)上任何一個授權(quán)的位置對整個系統(tǒng)進行設(shè)置 、 監(jiān)控查詢管理，也可以通過 INTERNET從而在 網(wǎng)上進行異地設(shè)置管理 或 監(jiān)控查詢 [2]。 第 節(jié) 射頻識別技術(shù) 射頻識別技術(shù)是從八十年代逐漸興起的一項識別技術(shù)。它是利用電磁感應(yīng)、無線電波或微波進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)前的RFID 系統(tǒng)有很多工作頻段，包括了低頻、高頻和超高頻段。工作原理也不盡相同，有的是利用近場的電磁感應(yīng)（所以有人把射頻卡稱作感應(yīng)卡），有的是利用電磁波發(fā)射。與同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同， RFID 系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用 接觸就可完成識別，因此它可實現(xiàn)多目標識別、運動目標識別。另外不像 IC 卡那樣有電觸點暴露在外，射頻卡是將芯片完全封裝在內(nèi)的，因此可以使用在比較惡劣的環(huán)境?？傊?，RFID 系統(tǒng)可在更廣泛的場合中應(yīng)用 [3]。 通常情況下 ， RFID的應(yīng)用系統(tǒng)主要由讀寫器和 RFID卡兩部分組成的 ， 如圖 示。其中，讀寫器一般作為計算機終端 ,用來實現(xiàn)對 RFID卡的