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单片机原理及接口技术论文题目：门禁系统设计学校：辽宁石油化工大学班级：学号：姓名：侯凯目录一、系统设计1.系统方案的比较（1）选题论证（2）方案选择2.3.CPU的选择关于射频卡的选择二、硬件电路的设计1.2.3.4.1)2)3)4)5)6)三、基本原理：资源分配：最小系统设计：各部分电路原理：门控锁电路：蜂鸣器电路：控制工作指示灯：出门按钮：读卡模块：显示模块：软件设计1.2.3.1）2）四、五、六、七、八、1.流程图：程序清单：子程序分析：显示程序：延时程序：实现功能创新性结束语参考文献附录元件清单：门禁系统设计摘要：门禁系统采用89S52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及8位数码管显示电路等门禁系统主要组成：10s由CPU复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、读卡模块、显示模块等组成采用射频卡完成刷卡进门，按钮出门功能其门禁系统的工作原理：当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭当按下出门按钮时，继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。

程序中增加了射频卡权限判断，当遇到合法卡时显示卡号，门锁打开，延时自动关闭，非法卡不显示卡号门锁不开本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性1. 关键词：门禁；电控锁；控制一、系统设计系统方案的比较（1）选题论证在现今社会，随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用范围越来越广泛，因此门禁系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题目前，门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家,门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展；门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品，如：闭路监控,防盗报警等被动的安防方式，以主动的控制替代了被动监视的方式，通过对主要通道的控制，大大的防止了罪犯从正常通道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围，制止犯罪或减少损失此外，人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还可与其它系统联动控制等多种控制功能也正是由于门禁系统实用性强，市场需求大，应用广泛，我们便选此作为研究设计的课题。

2）方案选择门禁系统有许多种方案：主要有联网和不联网型联网型：结构图如图示联网型门禁系统的优点：1）实时联网2）刷卡后立即把数据传输到主机上；3）便于查询并能生成报表；缺点：1）计算机要求24小时开机；2）计算机或管理机万一有故障系统瘫痪;3）有问题影响面大不联网型门禁系统的优点：单台刷卡机就能工作，不用布线，操作简单方便缺点：不便于查询根据以上分析，我们的课题选择了不联网型因为此设计简单，提交作品方便，易操作CPU的选择我们在这个课题的设计上采用了51单片机系统，之所以采用单片机系统是由于成本较低，功能完全可以满足，发展也比较成熟且完善而DSPARM系统虽然科技含量高于51单片机系统，但是其价格昂贵并且发展尚未成熟因此，根据我们学的知识和市面上的应用，经过比较我们选择了技术成熟、价格便宜、设计简单、使用方便的单片机平台我们在达盛科技提供的E-PLAY-89S51X系列电子竞赛创新设计套件的基础上，自己设计了外围硬件电路、画原理图、制作PCB然后焊接、编程调试、实现了设计需要的功能关于射频卡的选择目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式IC卡，非接触式IC卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比较多，接触式IC卡，以前在公共中用的比较多，但接触式IC卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式IC卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。

根据卡的分析，我们选择目前流行最广，可靠性高，成本低的只读卡，即采用EM4000型的ID卡1. 二、硬件电路的设计基本原理：门禁系统主要组成：由CPU复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、读卡模块、显示模块组成如图1门禁系统的工作原理：当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭指示灯熄灭当按下出门按钮时，继电器动作将门锁打开指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭指示灯熄灭当非法卡刷卡时，没有任何动作2. 资源分配：软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下:1 晶振采用11.0592MHZ2 •内存分配P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0显示音响锁显示灯门态:出门:、十H读卡0响0开0不亮0有效1不响1不开1亮3、计算：因为射频卡的读卡头选用EM400C型，读卡频率是11.0592MHZ所以最小系统晶振，必须用11.0592MHZ才能读卡1) 定时控制字确定：选用定时器T1,方式2,所以TMOD是20Ho2) 计算初值X=256-(foxc*(SMOD+1/384*波特率=256-(11.0592*106*(0+1))/384*9600=253TH1=0FDHTL1=0FDH3. 最小系统设计：门禁系统数控部分采用89S52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KBROM四个8位并行I/O(输入/输出)接口Pb-P0,每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口。

89S52单片机外部有32个端口可供用户使用，其功能如下：端□引冏第一功能第二功能持号功能符号功能P039*32PO.O'PD.1通用1阳口A&0"AD?地址/■数蜡总践（低位］P11-0P1,0"P1.7诵用I/O口P221*28P2„0™P2.7適ffil/o口AB'AIS地址总浅（禹位）P310P3.0通用wo口RXD军行通信发进口11P3.1TXD串f亍通疔授收口12P3.21INTO13P3.31NT1貯BB中断114P3.4TO计JSffiOifiA端口15PS.5T1计数器1詹入端口16P3.aWR外韶存储器写功能17P3,7RD外部荐储舒读使陡在89S52单片机的基础上，外围增加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及8位数码管显示电路等，构成了门禁系统的控制电路图1门禁系统原理图4. 各部分电路原理：1）门控锁电路：门控锁电路如图2以Q16的基极作为门控信号的输入端与P1.3口相连，此电路由12V继电器、限流二极管、5.1K偏置电阻以及9014与8050两个三级管复合成的驱动电路组成在这里用到复合管的优点：是为了用低电平控制，考虑到由于AT89S52的I/O口输出高电平时的驱动能力可能会不足，所以本电路采用复合三级管就可以避免驱动能力不足的情况发生。

工作原理：当P1.3口输出高电平时Q16导通，Q6截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态当P1.3口输出低电平时Q16截止，Q6导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作继电器常闭端断开，门锁打开，门处于打开状态控制锁电路单兀图2控制锁电路2）蜂鸣器电路：电路组成如图3：以Q1的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与P1.2口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管及5.1K偏置电阻组成工作原理：当P1.2输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响当P1.2输出高电平时，Q1截止，Q2导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声图3蜂鸣器电路3）控制工作指示灯：电路组成如图4:以Q5的基极与P1.5口相连，由三极管9013、发光二极管、限流电阻组成工作原理：Q5导通，发光二极管点亮Q5截止，发光二极管熄灭DENGIKviceLED当P1.5口输出高电平时，当P1.5口输出低电平时，P15控制丁作指示灯电路单兀图4工作指示灯电路4）出门按钮：当按下时，给P1.7口输入低电平S2出门按钮图5出门开关电路5）读卡模块：设计上我们采用ID射频卡读卡器。

EM9913BF125KH感应式读卡模组是针对125KHZ非接触式RFID晶片而设计的读卡模组，它能针对目前市面上125KHz非接触式RFID晶片如凌航科技GK4001晶片或其它规格现相近产品进行资料读取与资料判断，使用者可以一次开发感应式读卡及相关应用系统，该模块主要范围为互动式玩具、门禁管制系统、人员考勤管理、动物或物品辨识及产品管理，此读卡模组主要优缺点叙述如下：优点：1、独立性高，二次开发容易，安装简单2、资料读取稳定性高3、系统安全性高，RFID资料不重复且难以复制4、可选择数据输出格式缺点：电脑必须24小时开机，便于数据传送硬件/软件功能：125KHZ感应式读卡机系统图示如下：使用EM9913BF模块，在5-15cm距离内读取GK4001的时间不超过70ms感应式读卡系统电源DC5V,感应线圈（Antenna）为系统必需，感应线圈可以与系统分开放置，亦可设计与系统中，为防止感应电磁场干扰，请勿将金属板置于感应线圈前后软件功能模组：1、ManChester码解码2、组织输出格式3、相应输入控制信号4、控制信号输入5、卡片数据输出图6读卡器示意图硬件/软件规则：1、读卡模块硬件结构RF电路为125KHZ解码比较电路，当EM格式卡片进入电磁场范围，引起感应电压振幅变化（amplitudemodulation）时，用以解码。

内部微控制器依据ManChester码的规则将这些方波信号转成16进制码2、读卡模块软件功能组成（1）卡片进入感应范围，触发读卡模块进入读卡状态2）读卡模块读入资料整理成输出格式3）读卡模块将读入资料整理成输出格式（4）读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出3、读卡模块资料输入/输出引脚NumberNameI/ODescription1DC5V:输入+5V直流输入2ANT输入线圈引脚输入3NC空引脚4GND—输入接地5NC空引脚6ENLED输入指示灯控制线，低电平使用7ENBEEP1。