【正文】 .......................................... 19 軟件調(diào)試 .............................................................................................................. 19 實際效果 .............................................................................................................. 19 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 21 參考文獻 ............................................................................................................................. 22 附錄 程序 ........................................................................................................................... 23 致 謝 ............................................................................................................................. 30 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 門禁系統(tǒng)簡介 由于 當(dāng)今社會 生活節(jié)奏快、壓力大， 經(jīng)濟也在不斷 發(fā)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(tǒng)得到廣泛的普及。 門禁系統(tǒng)是信息時代的產(chǎn)物 ， 是 世界 信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新生領(lǐng)域。隨著繼電器電子門鎖的出現(xiàn)安全性和方便性得到了很大的改善。這有效的管理了出入通道的開啟和關(guān)閉，對進出人員在第一時間進行了控制監(jiān)督，將危險系數(shù)降到最低。其中刷卡門禁的使用較為廣泛。門禁系統(tǒng)主要依賴于自動識別技術(shù)的支持，而無線通信和電子信息技術(shù)的進步，使得門禁系統(tǒng)中的自動識別技術(shù)更加成熟，這也是門控系統(tǒng)如今更加合理人性化的原因。 在門禁系統(tǒng)發(fā)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(qū)使著識別系統(tǒng)的技術(shù)不斷進步，非接觸式將會占據(jù)市場。非 接觸式在可靠性、使用方便快捷、成本上都將占據(jù)優(yōu)勢。 如今，現(xiàn)在，人們將目光轉(zhuǎn)向了如何研發(fā)門禁系統(tǒng)的衍生功能，使門禁系統(tǒng)和其他科技結(jié)合起來，實現(xiàn)更多的功能。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 2 門控系統(tǒng)設(shè)計方案 門禁系統(tǒng) 的方案選擇 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。天線用來發(fā)射和接受電磁波，芯片是感應(yīng)卡的核心元件。目前多用于 REID 射頻卡。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(xiàn)僅用于與刷卡機配套使用。重要場所多采用這種方式。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(xiàn)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(tǒng)。 （ 1）有線傳輸 門禁有聯(lián)網(wǎng)型和非聯(lián)網(wǎng)型（獨立式），其有線傳輸多采用雙絞線、電話線、電纜、光纜等。 通過分析此系統(tǒng)卡片式和密碼輸入式相結(jié)合的方式通過無線傳輸來執(zhí)行“鑰匙”天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 3 的功能。 門禁系統(tǒng)的組成 門禁系統(tǒng)的最基本的三要素為“ 3W”： When（何時）、 Where（何地）、 Who（何人）。 讀卡器：系統(tǒng)的輸入設(shè)備，有感應(yīng)式和密碼加感應(yīng)式兩種。 電鎖：對門的開關(guān)控制都是由它完成。 鍵盤輸入裝置：執(zhí)行密碼輸入動作。 在現(xiàn)今社會，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，也正是由于門禁系統(tǒng)實用性強，市 場需求大，應(yīng)用廣泛，我們便選此作為研究設(shè)計的課題。本設(shè)計將 非接觸 IC卡和鍵盤密碼結(jié)合起來分別控制門鎖 。 支持非接觸式 IC 卡授權(quán)功能。 自動識別非接觸式 IC 卡功能。如果刷未授權(quán)的 IC卡，提示“非法卡”，不開門。密碼輸入錯誤顯示器會出現(xiàn)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）。 這使得傳統(tǒng)的機械門鎖的鑰匙被一張非接觸式 IC 帶取代，使財產(chǎn)保護更加安全，且可控制進出權(quán)限，記錄進出人員信息。 最小系統(tǒng)的設(shè)計 ST89C52 單片機與 ATC89C52 在電子業(yè)內(nèi)部有著廣泛的贊譽，所以這兩種芯片初步定為核心控制器。還有 AT89C52 已經(jīng)逐漸停產(chǎn)，所以最終選天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 4 用 AT89C52 單片機。內(nèi)部含有只讀存儲器，具有 8K字節(jié)，而且可編程可擦除。 通過比較和系統(tǒng)設(shè)計，決定以 STC89C52 單片機作為系統(tǒng)的控制核心，以其為基礎(chǔ)添加 外圍電路。其原理圖如圖 21 所示。最終通過各個模塊之間合理連接，實現(xiàn)硬件電路的設(shè)計。 圖 31 系統(tǒng)總框圖 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?shù)鹊目刂乒δ?，可以說是真?zhèn)€設(shè)計的命脈。 對于門禁控制器的選擇決定采用 ST89C52 單片機。含有只讀存儲器，具有 8K字節(jié)，而且可編程可擦除。 兼容 MC51 指令系統(tǒng)， 含有 8 位 CPU，可編程 Flash，能夠為控制系統(tǒng)提供相對較多的解決方案，使用方便。具有 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，高密度非易失存儲器。還可將STC89C52 降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作。 在單片機內(nèi)部高增益反相放大器構(gòu)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。 時鐘電路的內(nèi)部產(chǎn)生形式電路如圖 33(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(nèi)部振蕩器產(chǎn)生。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。最重要的一個作用是將 PC 初始化為 0000H，使單片機起首執(zhí)行的單元為 0000H。 復(fù)位功能可對 PC 和別的寄存器產(chǎn)生影響，對及存的影響復(fù)位狀態(tài)如表 31 所示。復(fù)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。出現(xiàn)復(fù)位信號的電路邏輯如圖 34 所示。其中送至施密特觸發(fā)器的復(fù)位信號 (RST)是由外部電路產(chǎn)生的，之后會對每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出采樣，經(jīng)過這一系列的反應(yīng)才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 外部復(fù)位電路的電容充電，可以為復(fù)位電路提供電壓，這樣可以實現(xiàn)上電自動復(fù)位，其電路如圖所示。 按鍵手動復(fù)位有兩種形式，即電平和脈沖。 (a)上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 35 復(fù)位電路 為保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 24 個振蕩周期，電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振。 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 40 GND 端：單片機接地引腳。 引腳 19 XTAL2 端：單片機 ST89C52 的放大器的和時鐘電路的輸入端口。 引腳 39至 32 P0 端口是單片機 ST89C52 的地址總線和數(shù)據(jù)總線的端口。這次設(shè)計中用 P0口作為數(shù)碼管段碼的發(fā)送端。 引腳1 至 8 3） P1 端口是也具有內(nèi)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 10 至 17 而且 P3 口也可作為 ST89C52 的一些特殊功能口。當(dāng)觸發(fā)復(fù)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。 引腳 9 ALE/PROG 端：單片機 ST89C52 的鎖存引腳，當(dāng)單片機需要外加存儲設(shè)備的時候，通過觸發(fā) ALE/PROG 引腳，會將程序的地址為與數(shù)據(jù)位相隔離。 引腳 30 PSEN 端：該端口是當(dāng)單片機 ST89C52 需要讀取外部程序時， PSEN 端口會產(chǎn)生一個跳變，變?yōu)榈碗娖接行?，以便單片機能夠正常運行所需讀取的外部程序。當(dāng)它處于高電平的時候，回去控制單片機 ST89C52 先讀取內(nèi)部存儲器的程序，在讀取外部 ROM 內(nèi)的程序。射頻卡又被稱作非接觸式 IC 卡，射頻與識別技術(shù)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(shù)范圍的一個飛躍。線圈即為卡片內(nèi)部的天線，這很容易封狀到卡片內(nèi)。 由于卡內(nèi)的串聯(lián)諧振電路有與讀寫器相同的頻率，因此向 IC 發(fā)一組固定頻率的電磁波，產(chǎn)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(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移大到另一個電容，當(dāng)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。非接觸式卡的芯片被封裝在內(nèi)部，這樣芯片易脫落的靜電擊穿，折斷等問題也得到了解。 使用方便、快捷 無線通信技術(shù)與識別技術(shù)的結(jié)合，使卡片與讀寫器只要在規(guī)定距離范圍內(nèi)便可以完成操作，在使用無需插拔和不必關(guān)心卡的方向性問題，使用起來非常方便快捷。這提高了應(yīng)用的并行性以及系統(tǒng)工作速度。使用者可依據(jù)不天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 同的應(yīng)用系統(tǒng)來設(shè)置不同的密碼和訪問條件。卡中各個模塊都有屬于自己的使用密碼和訪問條件。 表 32 是常用的非接觸式產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)。 RFID 分為低頻（ 125k~）、高頻（ ）、超高頻三種頻率范圍。 不同頻率范圍的 RFID 其特點也各不相同。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。感應(yīng)器的工作方式為負載調(diào)制，讀寫器天線上的電壓變化是利用感應(yīng)器上的負載電阻的接通和斷開來完成的，從而實現(xiàn)用遠距離感應(yīng)器對天線電壓進行振幅調(diào)制。因為感應(yīng)器是電子標簽的格式，因此能夠把某些數(shù)據(jù)信息寫入其中。 3. 超高頻 超高頻系統(tǒng)則是通過電場來傳輸能量。該頻段讀取距離比較遠，可以承受十米范圍內(nèi)的無源。 因為高頻讀取距離適中，且價格適中，因此本系統(tǒng)選用高頻讀寫器，它可以完成數(shù)據(jù)讀、寫操作。 RS23 RS48 多種通訊接口 其串口通訊，默認波特率為 19200bps， 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位初始位， 1 位截止位，無校驗。 圖 36 讀卡模塊引腳圖 電控鎖 繼電器 繼電器有電磁、舌簧等多種。 電磁式繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等構(gòu)成。當(dāng)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。 電控鎖 分類 電控鎖是 門控系統(tǒng) 中鎖門的執(zhí)行器件，是繼電器來控制的機械裝置。 陽極鎖：陽極鎖內(nèi)裝有門磁檢測器，可時刻檢查門的開關(guān)狀態(tài)，在斷電的狀態(tài)下開門，還可以配備機械鑰匙，常用于玻璃門、防火門。 磁力鎖：磁力鎖是常開的，其斷電打開。在居民小區(qū)中運用較多。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(guān)命令時繼電器電壓發(fā)生變化，電磁鐵動作。 鍵盤設(shè)計 采用 4 4 矩陣鍵盤，其每個按鍵設(shè)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。系統(tǒng)中鍵盤的鍵值和對應(yīng)功能如下： 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 D 其中，【 0— 9】 用于輸入數(shù)字密碼 【 *】號鍵為取消功能 【 A】鍵為返回功能 【 B】鍵為授權(quán) 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 LCD12864 液晶顯示 LCD12864 是可以顯示文字的一種顯示裝置。其顯示分辨率為 128 64, 內(nèi)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(yōu)勢。 LCD12864 管腳圖見圖 37， 管腳特性和功能說明見表 33。 表 33 管腳特