【正文】 ......... 24 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XI 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì) .......................... 25 第 節(jié) 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì) ................................ 26 結(jié) 論 ............................................. 34 附 錄 ............................................. 35 參考文獻(xiàn) ............................................. 36 致 謝 ............................................. 37 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)安全問(wèn)題的關(guān)注促使了中國(guó)安防產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)快速發(fā)展。一套現(xiàn)代化的，功能齊全的門(mén)禁系統(tǒng)，不止是作為進(jìn)出口管理使用，而且還有助于內(nèi)部的有序管理。隨著人們對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)各方面要求的不斷提高，門(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。 從聯(lián)動(dòng)技術(shù)上看：對(duì)聯(lián)動(dòng)會(huì)提出高要求，特別是與電視監(jiān)控、消防報(bào)警、樓宇自控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。它是解決重要部門(mén)出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。根據(jù)前端信北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 息采集即進(jìn)出識(shí)別方式，門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程可以概括為四個(gè)階段： 密碼識(shí)別式門(mén)禁系統(tǒng)、 接觸卡式門(mén)禁系統(tǒng) 、 感應(yīng)卡即非接觸式 IC 卡門(mén)禁 系統(tǒng)、 生物 特征識(shí)別門(mén)禁 系統(tǒng) 。 （ 2） 記錄功能 門(mén)禁系統(tǒng)除了以身份識(shí)別的方式制止非法人員進(jìn)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(shí)間、地點(diǎn)以及異常情況（門(mén)被非法侵入、門(mén)沒(méi)有關(guān)、消防聯(lián) 動(dòng)等）， 該記錄作為歷史數(shù)據(jù)，在需要的時(shí)候可供管理人員查詢、參考。它是利用電磁感應(yīng)、無(wú)線電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。而 RFID卡則是一種無(wú)源的應(yīng)答器，主要是 由一塊集成電路 IC芯片及其外接天線組成 ，其中 RFID卡芯片通常集成有射頻前端、邏輯北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 控制、存儲(chǔ)器等電路，有的甚至將天線一起集成在同一芯片上。讀寫(xiě)器同射頻卡之間 通過(guò)無(wú)線方式通訊，因此它們都有無(wú)線收發(fā)模塊及天線（或感應(yīng)線圈）。計(jì)算機(jī)的功能是向讀寫(xiě)器發(fā)送指令，并與讀寫(xiě)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。 讀寫(xiě)模塊接收到返回的數(shù)據(jù)后 ，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來(lái)決定數(shù)據(jù)的有效性，然后北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 進(jìn)行處理，必要時(shí)可以通過(guò) RS232 或 RS422 或 RS485 或 RJ45 或無(wú)線接口將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。然而，總線不僅僅是北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 互連的線，還包含系統(tǒng)通訊的所有格式和過(guò)程。兩線 串行數(shù)據(jù)（ SDA）和串行時(shí)鐘（ SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。 在 I2C 總線上產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)通常是主機(jī)器件的責(zé)任：當(dāng)在總線上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生自己的時(shí)鐘信號(hào)。是世界上最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù) , 它成功的將射頻識(shí)別技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結(jié)合起來(lái) ， 結(jié)束了無(wú)源 （ 卡中無(wú)電源 ） 和免接 觸這一難題 ,是電子器件領(lǐng)域的一大突破 。 用戶區(qū) ： 用于存放持卡人的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。 ④ 可以適合于多種應(yīng)用 非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化 ， 不可再更改。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號(hào)，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等，并返回給讀寫(xiě)器。如果片面追求系統(tǒng)的超前性，勢(shì)必造成投資過(guò)大，離實(shí)際需求偏離太遠(yuǎn)。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)真正做到 開(kāi)店即可工作的程度。 （ 3） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接主要是通過(guò)串口進(jìn)行通信，采用 MAX232 芯片并將芯片的輸入和輸出管腳連接到 AT89C52 的 I/O 口，在 MAX232 的引腳上連接 10181。 圖 電路模塊 經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)的調(diào)研，考慮性能 /價(jià)格比的前提下，在本次設(shè)計(jì)中我選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品指標(biāo)的元件。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用 ATMEL 公司的 AT89C52 單片機(jī)。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中將 YHY502ATG 的串行數(shù)據(jù)線 （ SCL）和串行時(shí)鐘 線（ SDA）接到 AT89C52 的 P27 和 P26 引腳上，用來(lái)相互之間傳輸數(shù)據(jù)。在 SCL、 SDA 引腳上分別接上 的上拉電阻，以防止出現(xiàn)三態(tài)。 由于 AT24C04 也是通過(guò) I2C 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸， 因此需要一個(gè)器件地址， AT24C04 器件地址的高四位為固定的 1010，低三位由 A0、 A1 和 A2 預(yù)置，最后一位由讀 /寫(xiě)信號(hào)得到， 1 為讀， 0為寫(xiě)。它原 是基于公用電話網(wǎng)的一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，推薦電纜的最長(zhǎng)長(zhǎng)度為 15m。 在本設(shè)計(jì)中，需要用到報(bào)警電路，當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時(shí)，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 報(bào)警電路原理圖 本設(shè)計(jì)的門(mén)控電路用 LED（綠）燈模擬，當(dāng)進(jìn)入到讀卡器讀卡范圍的 RFID 卡為有效卡時(shí)， LED（綠）燈亮，且 LCD 液晶顯示正確信息；當(dāng) RFID 卡為非法卡時(shí)，報(bào)警并且 LCD 液晶顯示錯(cuò)誤信息。為了減少I(mǎi)/O 口的占用，采用矩陣式鍵盤(pán)設(shè)計(jì)。 C 語(yǔ)言程序具有程序庫(kù)支持豐富、結(jié)構(gòu)化好、查錯(cuò)容易、移植性高等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用。 顯示模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 對(duì)比，若兩者完全相同，則液晶顯示正確的信息；若不相同，則液晶顯示錯(cuò)誤的信息。這些程序全部固化到 AT89C52 存儲(chǔ)器中 [14][15]。 WriteLcdCom(0x01)。 LEDG=1。 //第一行數(shù)據(jù)指針地址 for(s=0。 BUZ=1。 switch(cmd) {case 0x20: // 尋卡，防沖突，選擇卡返回卡系列號(hào) (4 bytes) cstatus =IicSendHY502(g_cReceBuf)。}}//將讀取到的卡序列號(hào)與 E2PROM 里存儲(chǔ)的進(jìn)行比較 return cstatus。k++) {WriteLcdDat(str3[k])。 } void WriteLcdCom(unsigned char c) { LCDRW =00。} void WriteLcdDat(unsigned char d) { LCDRW =00。} 本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)芯片選用的是 AT24C04，該芯片是串行的 E2PROM，支持 I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。 write_byte(7,0xb6)。write_byte(15,0xb6)。 SCL1 = 1。 ack_bit = SDA1。 delay_10ms(1)。 shout(write_data)。 SCL1 = 1。 0x80)。 write_byte(13,0x04)。 write_byte(5,0xee)。a20。a20。 delay(20)。 //第一行數(shù)據(jù)指針地址 for(k=0。cp[2],4)。 uchar cstatus。s++) { BUZ=0。(P1==0xbd)) { WriteLcdCom(0x01)。 BUZ=0。n++) if(input[n]!=password[n]) break。主要是完成下位單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)的處理、轉(zhuǎn)發(fā)以及對(duì)整個(gè)下位機(jī)進(jìn)行控制等。 數(shù)據(jù)采集模塊：讀卡器 YHY502ATG 通過(guò)天線讀取 RFID 卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 送出去。由于系統(tǒng)可以清晰的分為幾個(gè)模塊， 因此本系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法。在本設(shè)計(jì)中，密碼與讀卡器是或的關(guān)系，兩者選擇其一，若用戶未帶 RFID 卡也可通過(guò)輸入密碼進(jìn)入。與 LED 燈相連的 300Ω 電阻也是起保護(hù) LED 燈的作用。 本設(shè)計(jì)中，通過(guò)單片機(jī)的 10引腳 （ RXD） 、 11引腳 （ TXD） 與電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 的 9引腳 （ R2OUT） 、 10 引腳 （ T2IN） 相連接， MAX232 的 7引腳 （ T2OUT） 、8引腳 （ R2IN） 與 9針 D型插座 2（ RXD） 引腳、 3（ TXD） 引腳相連， MAX232 的 5 引腳接地。 圖 顯示電路原理圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 單片機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)串行口進(jìn)行通信的，由于上位機(jī)是 RS232 電平，單片機(jī)使用的是 COMS/TTL 電平，因此計(jì)算機(jī)與單片機(jī)接口必須進(jìn)行 RS232 電平和 COMS/TTL 電平的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 串行 E2PROM 存儲(chǔ)電路原理圖 在本設(shè)計(jì)中，采用 AT24C04 作為存儲(chǔ)器件，用來(lái)存儲(chǔ)從讀卡器讀取過(guò)來(lái)的 RFID卡序列號(hào)。 單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)的處理采用按鍵復(fù)位的方法，單片機(jī)為高電平復(fù)位，當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)的復(fù)位腳被拉高，從而使單片機(jī)復(fù)位。 （ 6） 報(bào)警器： 1個(gè)蜂鳴器加一個(gè) LED 紅燈。對(duì)于按鍵電路的設(shè)計(jì)是將 3*4 按鍵直接連接到 AT89C52 的 7位 I/O 口，采用線反轉(zhuǎn)法通過(guò)查詢方式進(jìn)行工作 [8][9]。硬件電路由八部分構(gòu)成：微控制器 AT89C5讀卡器模塊 YHY502ATG、 LCD1602 顯示、串口通信MAX23按鍵電路、 AT24C04 存儲(chǔ)、報(bào)警電路、門(mén)控電路。 第 節(jié) 門(mén)禁控制器硬件設(shè)計(jì)方案 圖 設(shè)計(jì)方案圖 （ 1） 數(shù)據(jù)采集模塊 當(dāng) RFID 卡進(jìn)入到讀卡器讀卡范圍時(shí)，讀卡器讀取卡序列 號(hào)的過(guò)程。 （ 5） 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 門(mén)禁系統(tǒng)的技術(shù)不斷向前發(fā)展，用戶需求也在發(fā)生變化，因此門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)與實(shí)施 應(yīng)考慮到將來(lái)可擴(kuò)展的實(shí)際需要，即：可靈活增減或更新各子系統(tǒng)，滿足不同時(shí)期的需求，保持長(zhǎng)時(shí)間領(lǐng)先地位，成為智能建筑的典范。本設(shè)計(jì)為面向?qū)嶒?yàn)室管理的小型門(mén)禁系統(tǒng)。非接觸式 IC 卡的讀寫(xiě)過(guò)程，通常由非接觸型 IC卡與讀寫(xiě)器之間通過(guò)無(wú)線電波來(lái)完成讀寫(xiě)操作。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 ③ 防沖突 非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制 ，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此， 讀寫(xiě)器可以“同時(shí)”處理多張非接觸式 IC 卡。讀寫(xiě)器則一般由單片機(jī)，專用智能模塊和天線組成，并配有與 PC 的通訊接口，打印口， I/O 口等，以便應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。 讀卡器向 IC發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡內(nèi)有一個(gè) IC串聯(lián)諧振電路，其頻率與北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 讀寫(xiě)器的頻率相同，這樣便產(chǎn)生電磁共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在電容的另一端接有一個(gè)單向通的電子泵，將電容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)儲(chǔ)存積累的電荷達(dá)到 2V 時(shí)， 此電源可作電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)。 I2C 總線是一 個(gè)多主機(jī)的總線。所有這些標(biāo)準(zhǔn)都在 I2C總線的規(guī)范中。 對(duì)于面向 8位的數(shù)字控制應(yīng)用，譬如那些要求用微控制器的，要建立一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ：一 個(gè)整體的系統(tǒng)通常由至少一個(gè)微控制器和其他外圍器件例如存儲(chǔ)器和 I/O 擴(kuò)展器組成；系統(tǒng)中不同器件的連接成本必須最?。粓?zhí)行控制功能的系統(tǒng)不要求高速的數(shù)據(jù)傳輸；總的效益由選擇的器件和互連總線結(jié)構(gòu)的種類決定。邏輯控制部分接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其它操作。射頻卡分無(wú)源卡和有源卡兩種，有源卡內(nèi)置天線和電池，而無(wú)源卡只有內(nèi)置天線沒(méi)有電池，其能量由讀寫(xiě)器提供，由于無(wú)源卡無(wú)需電池因此其尺寸較小且使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定 決定了 RFID 天線的選擇 ， 下面將分別介紹已廣泛應(yīng)用的各種類型的 RFID 天線及其性能 [5]。 通常情況下 ， RFID的應(yīng)用系統(tǒng)主要由讀寫(xiě)器和 RFID卡兩部分組成的 ， 如圖 示。 （ 5） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置管理監(jiān)控功能 大多數(shù)門(mén)禁系統(tǒng)只能用一臺(tái)計(jì)算機(jī) 管理，而 采用 先進(jìn)技術(shù) 實(shí)現(xiàn) 的系統(tǒng)則可以在網(wǎng)絡(luò)上任何一個(gè)授權(quán)的位置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置 、 監(jiān)控查詢管理，也可以通過(guò) INTERNET從而在 網(wǎng)上進(jìn)行異地設(shè)置管理 或 監(jiān)控查詢 [2]。 即通過(guò)檢驗(yàn)人員生物特征等方式來(lái)識(shí)別進(jìn)出。特別是傳統(tǒng)機(jī)械鑰匙容易出現(xiàn)重復(fù)，而且出入沒(méi)有記錄，其安全性非常差。 目前，門(mén)禁系統(tǒng)早已超越了單純的門(mén)道及鑰匙管理， 集微機(jī)自動(dòng)識(shí)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) 。生物識(shí)別技術(shù)將會(huì)受用戶青睞，特別是指紋、掌型及面像識(shí)別相對(duì)比較突出。也可結(jié)合原有的停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)，小區(qū)內(nèi) 消費(fèi)系統(tǒng)、樓宇對(duì)講系統(tǒng)等擴(kuò)展為小區(qū)一卡通。作為安防產(chǎn)業(yè)中首