【正文】 ........................................................................................... 19 顯示 程序 ................................................................................................................ 21 IV 5 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果 .......................................................................................................... 24 硬件調(diào)試 ................................................................................................................... 24 軟件調(diào)試 ................................................................................................................... 24 軟、硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ........................................................................................... 25 系統(tǒng)結(jié)果 ................................................................................................................... 25 結(jié)論 .................................................................................................................................... 27 致謝 .................................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 29 1 緒 論 智能門禁系統(tǒng)如今被廣泛的應(yīng)用，每一個(gè)人的生活都或多或少離不開它。智能門禁系統(tǒng)被應(yīng)用在各種對(duì)安全要求較高的區(qū)域，如酒店房間、公司數(shù)據(jù)庫中心機(jī)房、各大銀行、國(guó)家軍火庫、數(shù)據(jù)庫中心、居民小區(qū)、工廠等等。現(xiàn)在，門禁系統(tǒng)的概念也發(fā)生了變化，早已不是簡(jiǎn)單的門鎖和鑰匙，在人們不斷地補(bǔ)充和完善下，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，成為一套穩(wěn)定性和安全性較高的控制管理系統(tǒng)。 智能門禁 系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，只要在此基礎(chǔ)上添加一些相應(yīng)的其他設(shè)備，就可以達(dá)到 對(duì) 電梯出入控制、停車場(chǎng)車輛進(jìn)出控制、圖書館書籍借閱管理等，真正的實(shí)現(xiàn)便捷的智能管理。也就是說：我們可以控制人員什么時(shí)候允許進(jìn)出那些門或者場(chǎng)所，同時(shí)如果需要，也可以提供進(jìn)出的查詢記錄等等。它們有各自的特長(zhǎng)，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。 小區(qū)智能門禁系統(tǒng)是用來管理住宅小區(qū)出入通道保證居民正常生活的系統(tǒng)。而在這之前我們大多都是使用一般傳統(tǒng)的 門鎖 ，也就是一把鑰匙一把鎖，然而傳統(tǒng)的 門鎖 結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，無論門鎖結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，使用的材料多么堅(jiān)固，一些人總能通過各種方法把它打開。 如果使用傳統(tǒng)的門鎖，應(yīng)用起來會(huì)特別麻煩。隨著人們對(duì)安全需求方面越來越關(guān)心，為了解決這些問題、開發(fā)市場(chǎng)，于是各種磁卡鎖、密碼鎖等電子鎖就應(yīng)運(yùn)而生。但是凡事有好的一面也有它不好的一面，隨著這兩種電子鎖的在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的越來越多，它的問題也逐漸顯現(xiàn)出來，這種電子 磁卡 鎖的信息不是很安全，容易被其他人復(fù)制，同時(shí)隨著使用的時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，這必將導(dǎo)致 卡片與讀卡器具之間磨損也會(huì)隨著逐漸變大，儀器的故障率也會(huì)增高。盡管有很多缺點(diǎn)，但是我們相信在不遠(yuǎn)的將來，在人類的努力和拼搏下，門禁系統(tǒng)將會(huì)越來越智能化，以前的種種缺點(diǎn)將會(huì)被解決，取而代之是更便捷、更安全、更人性化的特點(diǎn)，因此我們的生活環(huán)境也將變得更加的安全。 3 1 課題研究背景 智能門禁系統(tǒng)的研究目的和意義 從過去到現(xiàn)在，人們都養(yǎng)成使用簡(jiǎn)單的門鎖來防止他們的財(cái)產(chǎn)被盜，同時(shí)也是防止一些人員 在不被允許的情況下進(jìn)出房間等私密場(chǎng)所，這種簡(jiǎn)單的方法一直延續(xù)了上千年。如果我們每天都需要攜帶很多鑰匙，就會(huì)很容易弄混、丟失或者被盜，所以安全性和便捷性很差。 智能門禁系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析 門禁系統(tǒng)，眾所周知也被稱為出入口管理系統(tǒng)。它對(duì)通道和出入口的管理已經(jīng)不是以前簡(jiǎn)單的鑰匙和鎖的管理，它能夠?qū)?nèi)部進(jìn)行有效的智能化管理。同時(shí)，它也能夠有效的保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)不受到他人的侵犯。如今社會(huì)，房地產(chǎn)發(fā)展如日中天，小區(qū)門禁系統(tǒng)也隨之成為小區(qū)住宅樓不可缺少的安全配套設(shè)施，它很好的保護(hù)住戶的人身和財(cái)產(chǎn)安全。但仍然在智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)上發(fā)現(xiàn)一些問題，比如說 ： 對(duì)國(guó)外已有的門禁系統(tǒng)進(jìn)行仿造 ； 普遍采用國(guó)外現(xiàn)有的集成模塊，如門禁控制器，識(shí)別和讀卡模塊等；產(chǎn)品的形式較為單一， 而且消耗了大量的資金。這種系列的系統(tǒng)性能相對(duì)較好，滿足那種對(duì)安全要求較高的場(chǎng)所也是完全可以應(yīng)付的，因此這種系統(tǒng)價(jià)格也相對(duì)比較昂貴。這種方法依據(jù)不同情況，可以作非原則性的變動(dòng) ，能夠隨時(shí)滿足人們對(duì)門禁系統(tǒng)上的一些合理性要求，并且費(fèi)用比較少。目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的智能門禁系統(tǒng)的研發(fā)正處于滯后狀態(tài)，不過我們相信在未來，我國(guó)科技人才一定能夠研發(fā)出完全屬于我們自己的智能門禁系統(tǒng) 。門禁系統(tǒng)主要由 CPU、電源指示、開鎖指示電路、振蕩電路、蜂鳴器電路、設(shè)置按鍵電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 24C02 存儲(chǔ)模塊、 RC522 讀卡 模塊、 LCD 顯示模塊等組成，使用無線射頻卡刷卡進(jìn)門。 （ 2） 當(dāng)按下出門按鈕時(shí)，將門鎖打開，指示燈點(diǎn)亮。如果是有效卡，指示燈亮起，蜂鳴器響起，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)表示門鎖打開；如果識(shí)別為無效卡時(shí)，則系統(tǒng)不采取任何動(dòng)作。 5 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 本課題設(shè)計(jì) 采用 STC89C52 微控制器作為系統(tǒng)的核心，在外圍增加按鍵電路、蜂鳴器電路、開鎖指示燈電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及 1602LCD 顯示電路等。此 智能門禁系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)當(dāng)射頻卡 刷卡時(shí)，顯示模塊顯示卡號(hào)信息，如此卡為合法卡，指示燈 點(diǎn)亮，蜂鳴器響起，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)表示門鎖打開。而當(dāng)非法卡刷卡時(shí)，顯示卡號(hào)但電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)門鎖不打開，如果賦予這張卡權(quán)限，只要在刷卡的時(shí)候，按下存儲(chǔ)按鈕，這張卡就會(huì)變成合法卡，就能是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，打開門鎖。它是利用無線射頻信號(hào)的空間耦合傳輸特性，來實(shí)現(xiàn)對(duì)能目標(biāo)物體的自動(dòng)識(shí)別。基本的 RFID 系統(tǒng)，一般含有以下幾個(gè)部分：一個(gè)是存儲(chǔ)有目標(biāo)物相關(guān)信息的智能卡（即 RFID 智能卡）、在讀寫器和 RFID 單元之 間傳輸 RF 信號(hào)的天線、一個(gè)則來接收來自 RFID 智能卡返回的RF 信號(hào)并將解碼的數(shù)據(jù)傳到主機(jī)系統(tǒng)以供處理的 RFID 讀寫器。 CPU 的選擇 :在這個(gè)課題的設(shè)計(jì)上，選擇了 51 單片機(jī)系統(tǒng)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)發(fā)展成熟且完善，此次設(shè)計(jì)功能上不是特別復(fù)雜，也沒有復(fù)雜的運(yùn)算，只有幾個(gè)外接電路，況且單片機(jī)的成本較低，而且功能也完全可以滿足此次課題設(shè)計(jì)。因此， 結(jié)合自己所學(xué)的知識(shí)和性價(jià)比，經(jīng)過比 6 較最終選擇了技術(shù)成熟、價(jià)格便宜、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便的單片機(jī)平臺(tái)。條碼和磁卡，我們見的比較多 ，現(xiàn)如今超市和銀行使用的都是這種卡，個(gè)人的銀行卡都是磁卡。而非接觸式 IC 卡也就是無線射頻卡，由于它的芯片和線圈都設(shè)計(jì)在卡片內(nèi)，和接觸式 IC 卡相比，前者比較牢固不易被損壞、能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，可靠性很高，所以市面上普遍使用這種卡。 總 體設(shè)計(jì)思路 此次設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，當(dāng) IC 卡靠近 RC522 讀卡模塊時(shí)，讀卡模塊識(shí)別到 IC 卡的信息，然后判斷是否是有效卡，并將信息傳給單片機(jī)，然后控制 1602 顯示器顯示 IC 卡的信息，如果是有效卡，單片機(jī)將會(huì)點(diǎn)亮指示燈，并使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)用來表示門鎖打開，如果是無效卡，指示燈不會(huì)點(diǎn)亮電機(jī)也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 智能門禁系統(tǒng)平臺(tái)硬件框架圖如圖 21： 圖 21 硬件框架圖 軟件設(shè)計(jì)上，根據(jù)功能有以下幾個(gè)模塊編程。當(dāng)卡片靠近讀卡模塊時(shí) 7 指示燈亮起，屏幕顯示卡片信息，然后程序判斷權(quán)限，如果合法，開鎖模塊程序點(diǎn)亮指示燈，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 智能門禁系統(tǒng)軟件流程圖如圖 22。內(nèi)部含有 8K 字節(jié)的Flash， 512字節(jié) 的 RAM， 32 位的 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 4KB EEPROM 和 MAX810復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)）， 全雙工串行口。根據(jù)這款單片機(jī)的特點(diǎn)，然后結(jié)合本次課題設(shè)計(jì)的要求，控制核心需要實(shí)現(xiàn)下面的幾個(gè)功能： （ 1） 接收讀卡模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理 。 （ 3） 控制 1602LCD 輸出顯示。 89C52 單片機(jī)引腳 ，如圖 31： 圖 31 89C52引腳圖 在 89C52 單片機(jī)的基礎(chǔ)上， STC89C52 微控制器作為系統(tǒng)的核心，在外圍增加按鍵電路、蜂鳴器電路、開鎖指示燈電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及 1602LCD 顯示電路等。 如圖 32， 到 連接上拉排阻，同時(shí)接 1602 數(shù)據(jù)總線， 1 腳接 VCC，加上拉電阻增加電流。 P22 管腳接蜂鳴器電路；與 P31 和 P32 連接的分別為取消和存儲(chǔ)按鈕； P1 1 1 16 連接 RC522 讀卡模組； P23 管腳接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組。 當(dāng) =1 時(shí)， PNP 三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止工作。 從而單片機(jī)只需要 輸出 0 或者 1 開關(guān)控制蜂鳴器即可。 （ 2） 刷卡時(shí)，蜂鳴器沒有響應(yīng)，二極管也沒反應(yīng)，說明此卡為無效卡。 顯示模塊 課題的顯示部分選擇采用 1602LCD 液晶顯示，該方案具有低壓、功耗低，平板型結(jié)構(gòu)、所能顯示的信息比較多、沒有電磁輻射、而且使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它 的構(gòu)成是由多個(gè) 5*7 或者是 5*11 的點(diǎn)陣字符位，其中 每 一 個(gè)字符位都可以顯示一個(gè)字符， 同時(shí)字符位 之間 都有 一個(gè)點(diǎn)距的 距離 ，每行之間也有 一個(gè)點(diǎn)距的距離 ， 因此 起到了字符 與字符 和行 與行之間的間隔 作用 。這些字符包括常見的阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符對(duì)都應(yīng)著一個(gè)唯一的編號(hào)，也就是一個(gè)特定的代碼。 市面 很多的字符型液晶都是在 HD44780 液晶芯片 基礎(chǔ)開發(fā)來 的， 由于它們的工作原理相同，因此只要是能在 HD44780 液晶芯片 上運(yùn)行 的程序 ，都可以應(yīng)用在其它的 字符型液晶 上。用 1602LCD 顯示能夠達(dá)到預(yù)期的效果，而且價(jià)格相對(duì)便宜。當(dāng)有卡刷入時(shí)，第一行顯示射頻卡類型，第二行顯示卡號(hào)。當(dāng)下次這張卡再次靠近時(shí)，就能顯示卡號(hào)把門打開。圖 35 為 按鍵原理圖 。 RC522 感應(yīng)式讀卡器主要是非接觸式晶片的讀卡模組，市面上使用的 125KHz 非接觸式 RFID 晶片或者與其它規(guī)格較為類似的產(chǎn)品，它都可以進(jìn)行信息的讀取與數(shù)據(jù)的判斷， 開發(fā)者可以一次性開發(fā)感應(yīng)式讀卡以及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)， RC522 模塊主要應(yīng)用