【正文】 基于單片機的門禁系統(tǒng)設(shè)計 51 摘要隨著目前各公司對安全要求的提高，管理水平的不斷提升，公司需要加強對進出人員的管理，門禁被許多公司采用。但大多使用的都是單門禁，對于有很多出入通道的公司顯然不適用，既不能做到統(tǒng)一管理也缺少了統(tǒng)計、查詢和考勤等附加功能，與此同時目前市面上的智能門禁系統(tǒng)多是基于有線通信的方式實現(xiàn)的，具有布線復(fù)雜、成本高、定型后不利于重新布線、擴展等諸多缺陷。無線通信方式則克服了有線通信的很多不利因素，因此基于無線通信方式的門禁系統(tǒng)是未來門禁系統(tǒng)的方展方向，本課題設(shè)計的就是基于單片機的無線通信聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)。本文通過對國內(nèi)外門禁系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)以及技術(shù)難點的研究，首先提出一套適合寫字樓安全管理的基于單片機的聯(lián)網(wǎng)式門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)基于無線通信模式，采用基于RF射頻模塊的無線傳輸平臺作為系統(tǒng)的無線傳輸方式。硬件設(shè)計方面，系統(tǒng)采用的是簡單實用的直線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無線信號的收發(fā)核心模塊選用的是選擇性價比高、集成度高的RF射頻模塊RFM12。軟件設(shè)計中，用C語言編寫單片機主要子程序易讀性高，擴展性好。通過Visual Basic建立合理人性化的人機界面，方面管理者使用。該門禁系統(tǒng)性能價格比高，解決了寫字樓管全管理門禁系統(tǒng)采用有線通信方式所存在的難以擴展、難以升級等問題。關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng)，無線通信，非接觸式IC卡ABSTRACTWith the advance of safety request and the promotion of management level, every pany need strengthen the management of the personnel in and out. Access control is used by many panies, but the most of them are single access control，it is unfitted to the pany that has many doors. They can not be managed uniformly and have not the additory function such as statistics, demand and checking on work attendance. However, current aptitudedoorguard systems are generally based on wire munication. This is unpractical sometimes because its relative expense is high, wires are difficult to be placed, systemupdate is hard. On the other hand, radio munication gets rid of most above demerits. This is why wireless doorguard system is a trend in the future. This topic is designed to noncontact IC cardbased wireless munication network access control system.In this thesis, we propose a solution for wireless doorguard system. According to research on doorguard system, we figure out a software and hardware solution specially applying to residence cells. The solution is based on single star network architecture, choosing RF module RF12 as the core module of tranceiver circuit, it also brings in a voice codec platform as voice proceeser. In its software design, through Visual Basic programs the establishment of simple and practical database system and a reasonable human machine interface aspects of managers. High cost performance of the access control system to solve the officewide management of access control system uses the existing wired munication is difficult to expand, it is difficult to upgrade and so on. Key words: Access Control System，Wireless Communication，Noncontact IC card目錄1緒論 1 1 門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程及國內(nèi)外現(xiàn)狀分析 12 門禁的方案設(shè)計 4 門禁的系統(tǒng)組成 4 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 63硬件設(shè)計 7 電源設(shè)計 7 門禁控制器 7 9 11 RS232 轉(zhuǎn)化電路 12 13 134 軟件設(shè)計 17 主控設(shè)備的軟件設(shè)計 17 無線傳輸模塊的軟件設(shè)計 30 管理軟件設(shè)計 425總結(jié) 48參考文獻 49致謝 501緒論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，門禁系統(tǒng)在國內(nèi)得到廣泛的普及。作為智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及光電，電子，機械，計算機，通訊，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代智能化管理的要求[1]。實際上，門禁系統(tǒng)就是在建筑物內(nèi)外的出入口通過持有非接觸式卡片來對人（或物）的進出實施放行，拒絕，記錄等操作的智能化管理系統(tǒng)，為大門門禁控制，考勤管理，智能樓宇系統(tǒng)，高安全性出入口管理等安全，方便的實施出入控制。門禁控制系統(tǒng)有時也稱為出入監(jiān)督智能系統(tǒng)，其功能是有效地管理門的開啟與關(guān)閉，保證授權(quán)出入門人員的自由出入，限制未授權(quán)人員的進入，對暴力強行入門行為，予以報警。同時可對出入人員分類管理，對出入?yún)^(qū)域分類管制，對出入人員代碼，出入時間，出入號碼進行登錄與存儲[2]。電子門鎖是近幾年隨著電子計算機技術(shù)，尤其是智能IC卡應(yīng)用技術(shù)的提高發(fā)展起來的，隨之而產(chǎn)生的接觸式智能IC卡和密碼鍵盤門禁系統(tǒng)也越來越被人們重視和使用。電子計算機作為系統(tǒng)管理主機，通過聯(lián)接系統(tǒng)的各個讀卡器(即開門控制器)管理門鎖。智能IC卡具有存儲運算功能，經(jīng)初始化和授權(quán)后成為控制門鎖開和關(guān)的特殊鑰匙，從而便構(gòu)成一個現(xiàn)代化的門禁系統(tǒng)。從上面的描述，我們可以看到門禁系統(tǒng)發(fā)展完善的過程是現(xiàn)代科技與人類文明相結(jié)合而逐步完善的過程。門禁系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能和方便、安全的操作為人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展做出了重要的貢獻。但是目前的智能門禁系統(tǒng)大多數(shù)是基于有線通信的方式來實現(xiàn)的。眾所周知，有線通信具有安全、穩(wěn)定性好、易于實現(xiàn)等優(yōu)點；但同時有線通信方式具有初裝費用高、施工時間長、無法移動、變更余地小、維護費用高、覆蓋面積小、擴展困難等缺陷。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)進入了一個新的天地。功能強、容易安裝、組網(wǎng)靈活、即插即用的網(wǎng)絡(luò)連接、可移動性強等優(yōu)點，使得無線網(wǎng)絡(luò)提供了不受限制的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以迅速而容易地將其加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中運行。隨著無線數(shù)據(jù)通信逐漸成為一種越來越重要的通信方式，人們設(shè)計出一種更安全有效、方便智能的門禁系統(tǒng)——無線門禁系統(tǒng)。本課題針對人們對智能安防系統(tǒng)日益增長的追求，提出一套基于無線傳輸方式的門禁系統(tǒng)。 門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程及國內(nèi)外現(xiàn)狀分析門禁系統(tǒng)是在傳統(tǒng)門鎖的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，后者是機械裝置，在人出入很多的地方，例如辦公室，酒店等鑰匙的管理造成不便。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這一問題得到了解決，出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖等電子門禁系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了人們對出入口的管理程度。又隨著電子芯片的高度集成化和生物識別技術(shù)的發(fā)展，智能門禁系統(tǒng)得以出現(xiàn)。以下是門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程[3]：第一代門禁：鍵盤輸入密碼方式——會有因忘記密碼而被拒之門外。第二代門禁：接觸卡式門禁系統(tǒng)，例如：(1)磁碼卡，是把瓷質(zhì)貼在朔料卡片上制成。磁卡可改寫，應(yīng)用方便。缺點是易消磁，易磨損。(2)鐵碼卡，是用特殊的金屬線排列編碼，采用金屬磁燒的原理制成，不易被復(fù)制。第三代門禁：非接觸式IC卡門禁卡片采用了先進半導(dǎo)體制造技術(shù)和信息安全技術(shù)，利用電子回路及感應(yīng)線圈在讀卡器本身產(chǎn)生特殊震蕩頻率，當(dāng)卡片進入讀卡器能量范圍時產(chǎn)生共振，感應(yīng)電流使電子回路發(fā)射信號到讀卡器，經(jīng)讀卡器將收到信號轉(zhuǎn)換成卡片資料，送到控制器進行判斷、決策。第四代門禁：生物辨識門禁系統(tǒng)它包括指紋機，掌紋機，視網(wǎng)膜辨別機和聲音識別及人臉識別裝置。目前指紋識別門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。IC卡是由一個或多個集成電路芯片組成，并封裝成人們攜帶的卡片。世界上第一張IC卡誕生于1974年一位名叫羅蘭莫雷諾（Roland Moreno）的法國工程師手中[6]。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，芯片的集成度、容量、安全性都得到了很大的提高，尤其是EEPROM技術(shù)的成熟，使得IC卡的生產(chǎn)、應(yīng)用成為現(xiàn)實。IC卡按使用方法和信息交換方式又可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡（射頻卡）。接觸式IC卡是通過物理接觸方式，將卡插入卡座后，與外界交換信息，所用集成電路芯片露在塑料卡外面的一面是一塊含有電路腳的接觸片，大部分都鍍金[9]。非接觸式IC卡是通過電磁波與外界交換信息，帶有射頻收發(fā)及相關(guān)電路的芯片與環(huán)形天線全部埋在塑料基片中，在進行讀寫時，讀寫設(shè)備向射頻卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)與讀寫設(shè)備發(fā)射頻率相同的LC串聯(lián)諧振電路，在電磁波的激勵下產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)貯存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓，從而完成將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫設(shè)備的數(shù)據(jù)[4]。本課題選擇非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計，是因為與接觸式IC卡相比較，非接觸（感應(yīng)）式IC卡具有以下優(yōu)點：(1)操作方便、快捷 由于采用非接觸無線通訊，讀寫器對在感應(yīng)范圍內(nèi)的卡就可以進行操作，免去了插拔卡，所以非常方便用戶使用(2) 抗干擾性高 非接觸式IC卡中有快速防沖突機制，能有效防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，在多卡同時進入讀寫范圍內(nèi)時，讀寫設(shè)備可一一對卡進行處理。(3) 可靠性高 非接觸式IC卡與讀寫器之間沒有機械接觸，這就從根本上消除了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障.(4) 高安全性 非接觸式卡的序列號是唯一的，制造商在產(chǎn)品出廠前已將此序列號固化在芯片中，不可以更改；非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向互認(rèn)驗證機制，即讀寫器要驗證IC卡的合法性，IC卡也要驗證讀寫器的合法性。(5)適合于多種應(yīng)用 非接觸式IC卡的存貯結(jié)構(gòu)特點使其可以做到一卡多用，能應(yīng)用于不同的場合或系統(tǒng)，例如，企業(yè)或機關(guān)內(nèi)部員工“一卡通”，可用作考勤、食堂就餐、電話管理、停車場、門禁等；校園“一卡通”，可用作學(xué)生證、借書證、消費卡、門禁“銅匙”等，此時用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的密碼和訪問條件。 (6) 適應(yīng)于多種要求 非接觸式IC卡系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境與應(yīng)用對象的不同而做到作用距離不同，如用于高速公路或一般路、橋收費，—20m的系統(tǒng)，如用于電子錢包或公交收費，可選用作用距離僅幾厘米的系統(tǒng)。系統(tǒng)配置相當(dāng)靈活多樣。正是由于非接觸式IC卡的上述特點，使它在某些領(lǐng)域具有接觸式IC卡無法比擬的優(yōu)越性，被廣泛應(yīng)用于電子錢包、鐵路、地鐵、公交、輪渡、高速公路、一般路橋收費、食堂售飯收費、門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、身份證等領(lǐng)域。特別是在地鐵、公交、路橋、輪渡等收費應(yīng)用中，近期將占到整個卡應(yīng)用的50%以上[5]。2008年的北京奧運會和2010年的上海世博會將是中國安防市場的最大商機，而中國持續(xù)不斷的建設(shè)高潮也為安防市場的穩(wěn)定發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。綜上所述，門禁系統(tǒng)作為安防設(shè)備的重要組成部分之一，在國內(nèi)外都具有十分美好的市場前景?？v觀國內(nèi)外，門禁市場的發(fā)展情況大不相同。目前歐美門禁系統(tǒng)市場正逐漸進入成熟階段，其產(chǎn)業(yè)的分工已進人細(xì)分階段，生產(chǎn)卡、讀卡器的廠家單單生產(chǎn)卡、讀卡器，如美國的HID公司、h1dala公司、德國的Destele公司。生產(chǎn)控制器的公司單單研究生產(chǎn)控制器和軟件。如美國的Northern Computer公司、CSI公司。隨著其產(chǎn)業(yè)化的形成，各大專業(yè)公司由于其財力的雄厚、技術(shù)的先進、市場的先導(dǎo)以及專業(yè)人員的積累，壟斷勢頭不斷呈現(xiàn)出來。同時大公司之間的相互競爭使得產(chǎn)品利潤率不斷下降，產(chǎn)品價格大幅降低，相對于歐美的收入，5000美元左右的門禁系統(tǒng)可廣泛運用于市場。至近幾年，歐美各大企業(yè)也開始投入到無線門禁系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)中來。在亞洲和中國，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)用范圍也越來越廣泛。近年來，國內(nèi)的門禁系統(tǒng)市場迅速增長，人們對門禁系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，應(yīng)用于智能大廈或智能社區(qū)的門禁控制、考勤管理、安防報警等諸多場合，涌現(xiàn)出許多生產(chǎn)門禁、安防系統(tǒng)的公司，如藍(lán)泰、創(chuàng)一公司等。與此同時，國內(nèi)市場上也出現(xiàn)了許多系統(tǒng)聯(lián)動控制的新型門禁控制系統(tǒng)，例如藍(lán)泰公司近期推出的開放式門禁控制系統(tǒng)，能夠管理大型會議以及公共場所的入口、通道；創(chuàng)一公司的第四代感應(yīng)卡考勤門禁管理系統(tǒng)的功能強大、運行穩(wěn)定，能夠支持智能排班功能