智能門禁系統(tǒng)的研究與設計開題報告.doc

填 表 需 知一、 填寫本表前，學生應根據(jù)本表各部分要求寫出初稿，由指導老師審查通過。二、 參照指導教師意見修改初稿后正式填寫本表，所填內(nèi)容一經(jīng)確定，一般不隨意變動。三、 本表各部分如不夠填寫，可自行加頁。四、 本表一式兩份，指導教師一份（可以電子稿），所在系部一份（打印稿）。一、 課題來源本課題來源于指導老師二、 題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平、研究目標及意義（包括應用前景、科學意義、理論價值）以及主要參考文獻1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平(1)目前，國內(nèi)對門禁系統(tǒng)的研究已經(jīng)從認識教育和試用階段進入到了研發(fā)階段，但在門禁系統(tǒng)的設計與制造過程中還有以下幾點不足之處，主要表現(xiàn)為：(a)采用國外已有的集成模塊，像讀寫器、門禁控制器、天線模板等；(b)對國外已有的系統(tǒng)進行仿造；(c)產(chǎn)品單一、開發(fā)成本較高。(2)在技術方面，中國目前也有很多廠家，仿制國外優(yōu)秀的門禁系統(tǒng)，主要的做法有兩種，第一種是購買國外的門禁系統(tǒng)配件，如讀寫器、門控器等，再對其進行二次軟硬件的設計。這種門禁系統(tǒng)的性能很好，能滿足許多安全要求很高的場所，但是價格很高。第二種方法是，除了核心芯片購外，其余部件都是對國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進行研制。這種方式比較靈活，可以隨時根據(jù)客戶的要求增加門禁系統(tǒng)的功能，且價格也比較便宜。而在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，國內(nèi)的門禁系統(tǒng)大多以控制器為核心構(gòu)建的，門控器大多由國外企業(yè)研制。即門禁控制器先接收讀卡器的信號，再根據(jù)信號來決定是否開門。(3)國外對IC卡的研究和應用較早，特別是在美國和歐洲，但在非接觸式IC卡方面的研究使用也只是近幾年的事。非接觸式IC卡和讀卡器的關鍵技術掌握在歐美國家和部分亞洲國家中，但真正形成大批量生產(chǎn)的廠家只有美國；德國、英國次之；日本、臺灣、新加坡處于同一檔次。當今世界上非接觸式IC卡主流產(chǎn)品是Philips公司的Mifare技術，己經(jīng)被制定為國際標準ISO/IEC14443 Type A標準。歐洲一些IC卡及讀卡器制造商大都以Mifare技術為標準發(fā)展自己的IC卡事業(yè)。2.研究目標及意義智能門禁系統(tǒng)是智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)中的安全系統(tǒng)，作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)把自動識別技術和現(xiàn)代安全管理措施結(jié)合起來。在社會財富不斷增長的今天，建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、貴重物品的庫房、設備控制中心、電梯口等重要部門的通道口都需要加強安全防護措施，這就需要開發(fā)出與之相對應的智能門禁系統(tǒng)，識別出入口人員的身份，對出入口進行控制。在我國Ic卡行業(yè)的發(fā)展起始于1993年左右，當時對Ic卡行業(yè)非常重視，高瞻遠矚，國家大力發(fā)展我們自己的Ic卡事業(yè)，建立了“金卡工程”141。已成功開發(fā)出了我國自主版權的較大容量的存儲卡和邏輯加密卡等，但是對于高端cPu卡和非接觸Ic智能射頻卡的制卡技術和相應的讀/寫卡設備的技術我們?nèi)蕴幱诼浜鬆顟B(tài)，極大的限制了我國Ic卡事業(yè)的發(fā)展，制約著我國“金卡工程”的實施，智能門禁控制系統(tǒng)在我國的使用還處于發(fā)展階段。本系統(tǒng)能在打開電源并運行上位機后，能自動向下位機發(fā)送讀卡命令，當有RFID卡進入到讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時，則會自動讀取卡序列號，并將卡序列號傳送給上位機，上位機判斷卡的有效性。若該卡是有效卡，系統(tǒng)會執(zhí)行開門并在液晶上顯示正確的信息；若該卡是非法卡，則會報警并顯示錯誤的信息。本系統(tǒng)能夠有效、方便、安全地控制重要場所的出入訪問，具有可靠性高、保密性強、方便快捷等特點，但這部分還只是設計階段沒有真正的實現(xiàn)，該系統(tǒng)還需要在今后的工作中進一步的研究和改善。所以在仿真中簡單的用一個開關按鈕代替讀卡器正確信號的輸入。在本設計中仿真實現(xiàn)了密碼輸入模塊：(1)針對于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進行相應的操作；(2)管理員可以自行設定和修改密碼；(3)防止密碼被盜，輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次則報警；(4)友好的人機界面；(5)輸入正確的密碼后，驅(qū)動開鎖電路。3.參考文獻1 陳國棟.基于射頻識別技術的門禁系統(tǒng)研究與設計D.碩士論文長沙:中南大學,2005:15-36.2 黃菊生.基于智能IC卡的網(wǎng)絡門禁系統(tǒng)設計與開發(fā)D.碩士論文長沙:湖南大學,2003:69-95.3 游戰(zhàn)清,李蘇劍,張益強等.無線射頻識別技術(RFID)理論與應用M.北京:電子工業(yè)出版社,2004:95-121.4 安靜宇.基于非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的設計D.西安科技大學,2006:12-45.5 康行健.天線原理與設計M.北京:國防工業(yè)出版社,1998:65-73.6 韓瑜,焦小澄.高效的LCD模塊顯示程序設計方法J.計算機工程與應用.2004，22(1):123-126.7 湯競南,沈國琴.51單片機C語言開發(fā)與實例M.北京:人民郵電出版社,2008:1-4,89-95.8 趙妍妮.I2C總線的單片機C語言實現(xiàn)及應用J.微機發(fā)展,2001,12(4):172-174.三、 研究的主要內(nèi)容、研究方案及準備采取的技術路線、擬解決的關鍵問題（注：本部分內(nèi)容必須詳細填寫）1. 研究的主要內(nèi)容本設計采用AT89C52作為主控芯片，專用讀卡器模塊用來讀射頻卡的信息，當有卡進入到讀卡器讀卡的范圍內(nèi)時就會讀取到相應的卡序列號，并根據(jù)得到的卡序列號做出相應的操作。但在PROTUES仿真中無法模擬讀卡器，所以用了一個開關來代替正確信號的輸入。若正確則開門，若不正確則報警并顯示錯誤信息。本設計實現(xiàn)了自動、準確的識別卡序列號，對門禁系統(tǒng)起著重要的作用EEPROM采用AT24C04芯片，掉電后可以存儲密碼，從而保證了系統(tǒng)的安全性。人機交互通道部分采用了44矩陣鍵盤輸入以及LCD1602標準字符型液晶顯示。針對于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進行相應的操作，管理員可以自行設定和修改密碼，防止密碼被盜，輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次則報警；輸出系統(tǒng)部分包括驅(qū)動開鎖電路和報警電路；其中，在本系統(tǒng)設計中，驅(qū)動開鎖電路用發(fā)光二極管表示，而報警電路則使用蜂鳴器。2. 研究方案本系統(tǒng)的主要電路包括：讀卡器數(shù)據(jù)采集電路、串行E2PROM存儲電路、LCD1602顯示電路、串口通訊電路、報警電路、門控電路、鍵盤電路。硬件接口電路如圖1所示。圖1硬件接口電路(1)數(shù)據(jù)采集：讀卡器YHY502ATG通過天線讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。但這部分還只是設計階段沒有真正的實現(xiàn)，該系統(tǒng)還需要在今后的工作中進一步的研究和改善。所以在仿真中簡單的用一個開關按鈕代替讀卡器正確信號的輸入。(2)數(shù)據(jù)分析：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給AT24C04或上位機，AT24C04或上位機對數(shù)據(jù)進行分析，從而判斷數(shù)據(jù)的有效性。(3)數(shù)據(jù)處理：針對數(shù)據(jù)的采集和分析的結(jié)果做出相應的處理，例如顯示、報警、門控等。(4)密碼輸入模塊：(a)針對于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進行相應的操作；(b)管理員可以自行設定和修改密碼；(c)防止密碼被盜，輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次則報警；(d)友好的人機界面；(e)輸入正確的密碼后，驅(qū)動開鎖電路。(5)報警機制模塊：當出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時產(chǎn)生報警。3. 擬解決的關鍵問題(1)系統(tǒng)總方案的論證(2)系統(tǒng)硬件設計(3)程序軟件設計四、 已進行的科研工作基礎和已具備的科學研究條件（包括已經(jīng)取得的科研成果、已經(jīng)完成的科學實驗及調(diào)查研究、具備的主要儀器設備及資料與數(shù)據(jù)等），以及可行性分析1. 已進行的科研工作基礎和已具備的科學研究條件在大學期間，我們開設了單片機的課程，對整個單片機的控制比較熟悉，做過相關的單片機課程設計的實驗，目前我校圖書庫里有很多較好的相關資料，在這個過程中我們查閱相關資料，文獻，熟悉單片機的仿真軟件環(huán)，具備相關科研工作基礎與條件。近年來，門禁系統(tǒng)因其獨特的優(yōu)越性作為安全防范系統(tǒng)中的一個分支得到了飛速的發(fā)展和較廣泛的應用。門禁系統(tǒng)之所以能在眾多安防產(chǎn)品中脫穎而出，是因為它變以往安防產(chǎn)品(如閉路監(jiān)控、 防盜報警等)的被動安防方式為主動控制方式。射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點，其應用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。同時，經(jīng)濟水平的高速發(fā)展讓人們越來越關心建筑內(nèi)部的安全性。為了適應信息時代的需要，保證小區(qū)內(nèi)部的安全性，滿足用戶當時的各種需求，智能門禁系統(tǒng)應運而生。智能門禁系統(tǒng)集計算機技術、電子技術、機械技術、磁電技術和射頻識別技術于一體，使卡與鎖之間實現(xiàn)完整“對話”功能，以智能卡來控制門鎖的開啟，開創(chuàng)了門禁管理的新概念，它不僅給管理者提供了更安全、更快捷、更自動化的管理模式，而且也給使用者帶來了極大的方便。本文研究的基于射頻識別技術的門禁系統(tǒng)就是這樣的一種系統(tǒng)。2.可行性分析我查閱了相關資料，也了解到目前已經(jīng)具備進行這個實驗的基礎，并且實用性很強，很多人都進行過相關研究，這個實驗是可行的。首先規(guī)劃出了系統(tǒng)的硬件功能模塊和軟件功能模塊，以及在此分析基礎上設計出的具體的、可以滿足本系統(tǒng)全部需求和要求的子模塊，并在整個的設計中可以進行模塊化設計，為以后的設計帶來方便。所以此設計是可行的。五、 課題研究起止年限、任務安排、分階段要求和預期結(jié)果 研究起止年限：2010年11月2011年6月本課題工作擬分為四個階段：準備階段、論文(設計)的研究、設計與論文撰寫階段、答辯階段和歸檔總結(jié)階段。 課題進度安排：第一階段（2010年11月至2010年12月）查閱文獻及資料，閱讀外文資料并翻譯，完成開題報告的相關工作第二階段（2010年12月至2011年2月）查閱資料，掌握各個電路模塊的設計第三階段（2011年2