门禁系统设计.doc

门禁系统设计设计内容：1.门禁系统的硬件设计；2.门禁系统的软件设计设计目标：1.通过RFID技术，验证射频门禁卡的合法性，控制电子门锁的开启；2.门禁卡信息进行管理系统功能：1.卡片的使用模式：采用非接触式物联网射频卡；2.刷卡开门：用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件；3.管理控制；对控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息；4.记录存储；系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时间等进行记录；5.报警功能：如发生控制器异常、非法卡开门等事件时系统发出报警信号门禁系统设计框图51单片机刷卡模块非接触式IC卡感应区域液晶LCD12864显示（显示信息）继电器模块（模拟门开）晶振、复位电路电源供电报警模块（蜂鸣器）按键模块读卡器：读射频卡信息按键模块：注册通行卡按下设置键，把工作模式切换到注册模式后，刷卡并显示卡号自动注册注册完成后液晶显示注册完成再次刷这张IC卡时，就能开门注销通行卡（清除存储器的卡号数据） 按下设置键，把工作模式切换到注销模式后，刷卡并显示自动注销，就把存储里保存的卡号数据清除。

清除数据后，IC卡已经处于注销状态一． 硬件设计内容(系统硬件电路图设计)1.各模块选用的硬件介绍刷卡模块、单片机模块、继电器模块、按键模块以及蜂鸣器模块组成其用高频读卡器模块FM1702，能读写荷兰Philips公司的Mifare非接触式射频卡，读卡距离约10cm控制模块采用STC89C52单片机，它具有8K可编程 Flash 存储器单片机与读卡器通信是采用SPI通信1.1 STC89C52单片机介绍控制的核心选用STC89C52其主要性能如下：1. STC89C52单片机与MCS-51单片机产品能够兼容 2. 在系统内可编程Flash存储器8K字节3.擦写周期可达到100000次4.程序存储器可做到三级加密5.可编程I/O口线数量达到32个 6.总共有三个16位计数器 7.中断源的数目达到了8个 8.单片机具有全双工UART串行通道 9.不启动是能耗低 10.停电以后中断可复位（1）功能特性描述 该STC89C52单片机作为低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，系统可编程 Flash 存储器拥有8K运用Atmel 公司独特的高密度难丢失存储器技术制造，与工业 上的80C51 产品说明可以和引脚完全的兼容。

单片机上Flash做到程序存储器在系统中可以编程，大众化编程器也可进行编程在单片机的芯片上，有 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，做到了 STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、极为有效的的解决方案 （2）引脚图如下：图1.1 STC89C52引脚图（3）引脚介绍：VCC :接电源 GND:接地 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据存储器时， P0口也被作为低8位地址/数据复用在这种模式下，P0具有内部上拉电阻 在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节程序校验时，需要外部上拉电阻 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 此外，和分别作定时器/计数器2的外部计数输入（）和时器/计数器2的触发输入（） ，具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节表1.1 P0口第二功能引脚第2功能T2（定时器/计数器T2的外部计数输入） ，时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器 （例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号表1.2 P3口第二功能引脚第2功能 RXD (串行口输入端) TXD （串行口输出端） （外部中断0请求输入端，低电平有效） （外部中断1请求输入端，低电平有效）表1.3 P3口第二功能引脚第2功能 T0 （定时器/计数器0计数脉冲输入端）T1 （定时器/计数器1计数脉冲输入端） （外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） （外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）RST: 复位输入晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效DISRTO默认状态下，复位高电平有效 ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过 如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”， ALE操作将无效 这一位置 “1”，ALE仅在执行 MOVX 或MOVC指令时有效否则，ALE将被微弱拉高这个 ALE使能标志位 （地址为8EH的SFR的第0位） 的设置对微控制器处于外部执行模式下无效 PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号 当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND 为了执行内部程序指令，EA应该接VCC在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端1.2 FM1702高频读卡器模块介绍 性能参数：1、 输入电压：5～5.5V 2、 输入电流：刷卡电流<25mA 3、 通讯方式：SPI4、 有效刷卡高度：3-10cm(视天线、卡和周围环境而不同) 5、 使用环境：-25~70 摄氏度6、 尺寸：95.8*54.3 (单位：mm) 1.3 Mifare射频卡介绍本设计中采用的射频卡为Mifare射频卡,其核心是PHILIPS公司的Mifare1IC S50系列微芯片。

卡片上无源,工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号祸合到卡片上天线而产生电能,一般可达2V以上,供卡片上IC工作工作频率Mifare的主要指标容量为8K位EEPROM分为16个扇区,每个扇区为4块,每块16个字节,以块为存取单位每个扇区有独立的一组密码及访问控制每张卡有唯一序列号,为32位具有防冲突机制,支持多卡操作无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路数据保存期为10年,可改写10万次,读无限次工作频率通信速率:106KBPS读写距离:10mm以内(与读写器有关)（1）卡与读写器的通讯①复位应答 Mifare卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的,当有卡片进入读写器的操作范围时,读写器以特定的协议与它通讯,从而确定该卡是否为M1射频卡,即验证卡片的卡型②防冲突机制 当有多张卡进入读写器操作范围时,防冲突机制会从其中选择一张进行操作,未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡,该过程会返回被选卡的序列号③选择卡片 选择被选中的卡的序列号,并同时返回卡的容量代码④三次互相确认 选定要处理的卡片之后,读写器就确定要访问的扇区号,并对该扇区密码进行密码校验,在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。

在选择另一扇区时,则必须进行另一扇区密码校验2）系统的工作方式为：STC89C52控制FM1702,驱动天线对Mifare卡进行读写操作；然后根据所得的数据对其他接口器件,如和上位PC机之间进行通信,把数据传给上位机与上位机的通信采用RS485通信模块,通信距离能够达到1200米左右整个系统由5V电源供电3）工作原理：系统数据存储在无源Mifare中读写器的主要任务是传输能量给Mifare卡,并建立与之的通信单片机控制MF RC500，将其接收到的信号通过RS485传送给上位PC机然后等待上位机传回的信号，确定是否控制执行器开门，还是报警2 STC89C52的电路连接本系统中, STC89C52电路连接图如下图所示,采用SPI通信方式进行连接,与FM1702模块芯片的数据总线相连P0口的一部分端口线与FM1702sl芯片的控制总线相连,在电源和地之间加上一个排阻，上电如果初始化成功，则提示可以刷卡，如初始化失败，则一直停留在初始化界面 图刷卡模块接口原理图图2.3 STC89C52接线图3 LCD12864液晶显示屏的介绍LCD12864液晶显示屏是带中文字库的128X64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符 集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4 行16×16 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块显示屏模块模块连接电路图图显示屏模块连接图单片机与显示屏的接口电路部分：液晶显示屏的数据接口线与单片机的P1。