電子信息畢業(yè)設(shè)計(jì)-門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、2008屆龍巖學(xué)院本科畢業(yè)生 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘 要】本設(shè)計(jì)是利用T7122M-I工業(yè)級(jí)ID讀卡模塊實(shí)現(xiàn)的門禁控制器，具有存儲(chǔ)一張管理卡和多張用戶卡的功能，同時(shí)管理人員還可以通過按鍵更改管理卡，增加、刪除用戶卡等操作，門禁刷卡控制刷卡距離約為512CM。 目 錄摘 要2第1章 門禁系統(tǒng)的概述41.1 門禁系統(tǒng)概念41.2 門禁系統(tǒng)的特點(diǎn)4第2章門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求42.1 設(shè)計(jì)要求4第3章 門禁系統(tǒng)的方案論證43.1門禁系統(tǒng)的總體方案43.2門禁系統(tǒng)的各個(gè)方案論證53.2.1.單片機(jī)控制芯片模塊53.2.1.鍵盤控制塊5第4章 門禁系統(tǒng)的硬件部分64.1主控芯片部分64.2鍵盤控制部分74.

2、3蜂鳴器控制部分84.4T7122M-I工業(yè)讀卡模塊8第5章 門禁系統(tǒng)的軟件部分9第6章 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試126.1硬件調(diào)試126.2軟件調(diào)試126.3軟、硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)12結(jié)論13致謝13參考文獻(xiàn)14ABSTRACT15附錄1：系統(tǒng)程序。16第1章 門禁系統(tǒng)的概述1.1 門禁系統(tǒng)概念出入口門禁控制系統(tǒng)采取以感應(yīng)卡來取代用鑰匙開門的方式。使用者用一張卡可以打開多把門鎖, 對(duì)門鎖的開啟也可以有一定的時(shí)間限制。如果卡丟失了，不必更換門鎖，只需將其從控制主機(jī)中注銷。出入口門禁控制系統(tǒng)是通過對(duì)出入口的準(zhǔn)入情況進(jìn)行控制、管理和記錄的設(shè)備，對(duì)何人何時(shí)在何地進(jìn)行詳細(xì)跟蹤，以實(shí)現(xiàn)中心對(duì)出入口的24小時(shí)

3、控制、監(jiān)視及管理。1.2 門禁系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)將ID卡技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與電子門鎖有機(jī)結(jié)合，用ID卡替代鑰匙，配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化門禁控制和管理，有效的解決了傳統(tǒng)門鎖的使用繁瑣和無法信息記錄等不足，利用數(shù)據(jù)控制器采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理可為內(nèi)部人力資源的有效管理等帶來意想不到的效果。電子鑰匙：授權(quán)后的ID卡即可當(dāng)作電子鑰匙，將此電子鑰匙感應(yīng)器前一晃, 控制器對(duì)該卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證合法后即控制電子門鎖自動(dòng)打開。開門權(quán)限：按門設(shè)置：可以根據(jù)持卡人身份權(quán)限設(shè)定有效開門區(qū)域（控制器號(hào)碼）。系統(tǒng)可設(shè)有最高權(quán)限卡，該卡可以打開系統(tǒng)轄區(qū)內(nèi)所有電子門鎖。自動(dòng)報(bào)警：非法使用卡或強(qiáng)行打開門鎖等非正常情況下系統(tǒng)會(huì)

4、將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄非常狀況的時(shí)間、門號(hào)、狀態(tài)等詳細(xì)信息，確保門鎖安全和事后查證。第2章門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求2.1 設(shè)計(jì)要求（1）讀卡功能（2）添加管理卡功能（3）增加、刪除用戶卡功能（4）更改管理卡（5）清除所有用戶卡（6）鍵盤控制管理卡操作（7）蜂鳴器實(shí)現(xiàn)刷卡、按鍵提示第3章 門禁系統(tǒng)的方案論證3.1門禁系統(tǒng)的總體方案本系統(tǒng)由51系列單片機(jī)AT89S52、按鍵、蜂鳴器、T7122M-I讀卡等模塊構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)一張管理卡和多張用戶卡的功能；同時(shí)管理人員還可以通過按鍵更改管理卡，增加用戶卡，刪除用戶卡，清空所有用戶卡等。因?yàn)殚T禁刷卡控制刷卡距離隨著補(bǔ)嘗電容的改變而改變（補(bǔ)嘗電容大

5、約300PF），所以最大的刷卡距離約為512CM；對(duì)于非管理卡或用戶卡，本門禁控制器不與響應(yīng)；每個(gè)按鍵控制器都有相應(yīng)的提示音進(jìn)行提示操作。正常使用時(shí)，用戶持卡靠近讀卡天線，門禁控制器讀入卡號(hào)，并與存儲(chǔ)在內(nèi)部的卡號(hào)比較，如果有相同的卡號(hào)，說明此卡合法，門禁機(jī)響一長音，提示成功，如果讀卡失敗，而不響應(yīng)。總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1蜂鳴器門禁控制器讀卡模塊下位PC機(jī)接口電路 圖3-1 門禁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖32門禁系統(tǒng)的各個(gè)方案論證321單片機(jī)控制芯片模塊方案一：PIC16C84單片機(jī)芯片。它是8位CMOS EEPROM微控制器。它有高性能的類似于RISC的指令，共有35條單字節(jié)的指令，所有的指令除程序分

6、支指令需要兩個(gè)指令周期外，都只需要一個(gè)指令周期。程序指令的寬度為14位，在芯片內(nèi)有1K×14的EEPROM程序存儲(chǔ)器。方案二：At89s52芯片。 它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。易失性存儲(chǔ)與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 基于以上所述，根據(jù)系統(tǒng)需要及所學(xué)知識(shí)我選方案二。322鍵盤控制模塊方案一：獨(dú)立式鍵盤，如圖3-2。它是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下，這種

7、方式的缺點(diǎn)是占用的I/O 口數(shù)較多。且對(duì)鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過程，那就是鍵盤的抖動(dòng)問題1。圖3-2方案二：基于串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式，如圖3-3。7SLS164 是串并轉(zhuǎn)化芯片，它把SDA(P10)上的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為8 為的并行數(shù)據(jù)，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作為鍵盤掃描線，P11 為鍵盤數(shù)據(jù)回送線。鍵盤掃描時(shí)，從S1S7 一次輸出低電平，然后檢測P11（回送線），如果P11（回送線）為高電平則表示無鍵閉合，如果P11（回送線）等于0，將S1S7 上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單處理得到對(duì)應(yīng)的鍵值。5如圖3-3方案三：行列掃描的鍵盤形式，如圖3-4。列線通過電阻接正電源，并將行

8、線所接的單片機(jī)I/O 口作為輸出端，而列線所接的I/O 口則作為輸入。當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有列的輸出端都是高電平，代表沒有鍵按下。行線輸出時(shí)低電平，一旦有鍵按下時(shí)，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣通過讀入輸入線的狀態(tài)就可以得知是否有鍵按下了6。圖3-4基于以上所述，根據(jù)系統(tǒng)需要我選方案二。第4章 門禁系統(tǒng)的硬件部分41主控芯片部分1、原理圖圖4-14.2鍵盤控制部分采用串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式(1)原理圖圖4-2串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式(2)工作原理7SLS164 是串并轉(zhuǎn)化芯片，它把SDA(P27)上的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為8 為的并行數(shù)據(jù)，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作為鍵盤掃描線，P26為

9、鍵盤數(shù)據(jù)回送線。鍵盤掃描時(shí)，從S1S7 一次輸出低電平，然后檢測P26（回送線），如果P26（回送線）為高電平則表示無鍵閉合，如果P26（回送線）等于0，將S1S7 上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單處理得到對(duì)應(yīng)的鍵值。(3)功能說明KEY1：增加用戶卡KEY2：刪除用戶卡KEY3：刪除管理卡KEY4：清除所有用戶卡4.3蜂鳴器控制部分1、蜂鳴器原理圖如下所示:圖4-3蜂鳴器原理圖2、工作原理單片機(jī)通過P37來控制蜂鳴器的工作與關(guān)閉。當(dāng)P3.7=1時(shí)，PNP三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止工作4。當(dāng)P3.7=0時(shí)，PNP三級(jí)管導(dǎo)通，蜂鳴器開始工作4。從而單片機(jī)只需要P3.7輸出0或者1開控制鑒別鳴器即可。3、功能說明（1

10、）刷卡時(shí)蜂鳴器響一聲，說明讀到用戶卡。（2）刷卡時(shí)蜂鳴器響兩塊，說明讀到管理卡。（3）相應(yīng)的按鍵時(shí)給于相應(yīng)的提示音。（4）蜂鳴器沒有響應(yīng)，說明沒有讀到卡。4.4T7122M-I工業(yè)級(jí)讀卡模塊1、應(yīng)用電路簡圖圖4-42、數(shù)據(jù)輸出格式共輸出48Bits，即6個(gè)字節(jié)。第一字節(jié)為ID卡識(shí)別碼，第二至第五字節(jié)為卡號(hào)，最后一個(gè)字節(jié)為前五個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)和。校驗(yàn)和運(yùn)算變量類型為BYTE類型，運(yùn)算過程進(jìn)位被丟棄。選擇同步串行輸出方式時(shí)，每個(gè)字節(jié)中高位先輸出；選擇異步串行輸出時(shí)，每個(gè)字節(jié)中低位先輸出。輸出波特率均為9600 Bits/S。3、數(shù)據(jù)輸出波形圖4-54、功能說明（1）通過讀卡天線，刷卡時(shí)讀取ID卡卡號(hào)。

11、（2）通過SO腳把卡號(hào)傳到單片機(jī)芯片管腳上。（3）通過CP腳傳送低電平說明有卡刷到。第5章 門禁系統(tǒng)的軟件部分程序循環(huán)中主要工作為判斷是否有刷卡，若有刷卡則斷判是什么卡，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。門禁系統(tǒng)的總流程圖5-1： 開始定義堆棧區(qū)AT89S52、定時(shí)器0、中斷初始化是否有刷卡是否是管理卡蜂鳴器響三聲是否有管理卡添加該卡為管理卡，蜂鳴器響兩聲管理卡功能子程序是否是用戶卡蜂鳴器響一聲圖5-1管理卡功能子程序流程圖如圖5-2是否有卡刷蜂鳴器響一聲，定時(shí)器T0起動(dòng)是否有按鍵蜂鳴器響一聲，添加用戶卡蜂鳴器響二聲，刪除用戶卡蜂鳴器響三聲，刪除管理卡蜂鳴器響四聲，清空所有用戶卡返回定時(shí)5秒是否到圖5-2第

12、6章 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)正常運(yùn)行，必須進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。6.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。(1) 脫機(jī)檢查。按照電路原理圖用萬用表逐步檢測電路板中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確；檢查各開關(guān)按鍵是否能正常工作；為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對(duì)各IC座（尤其是電源端）電位進(jìn)行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查3。(2) 聯(lián)機(jī)調(diào)試。暫時(shí)拔掉AT89S52芯片，將仿真器的40芯仿真插頭插入AT89S52的芯片插座進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)鍵盤電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。可以通過一些簡單的測試軟件來查看接口工作是否

13、正常。例如，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)能過按鍵控制蜂鳴器聲響檢測鍵盤電路的好壞。如果運(yùn)行測試結(jié)果與預(yù)期不符，很容易根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障原因并采取針對(duì)性措施排除故障。62. 軟件調(diào)試軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序的調(diào)試應(yīng)一個(gè)模塊一個(gè)模塊地進(jìn)行，首先單獨(dú)調(diào)試各功能子程序，檢驗(yàn)程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各子程序連接起來總調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)。調(diào)試的基本步驟如下：（1）編寫蜂鳴程序程序，調(diào)試是蜂鳴器是否會(huì)響。（2）編寫簡單程序調(diào)試刷卡時(shí)是讀卡模塊是

14、否有讀入。（3）編寫鍵盤控制程序，調(diào)試是否有鍵按下及其按鍵值。（4）編寫添加、刪除用戶卡程序，調(diào)試是否能實(shí)現(xiàn)。（5）編寫更改管理卡，清除所有用戶卡程序，調(diào)試是否能實(shí)現(xiàn)。（6）總體調(diào)試，看能否實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)一張管理卡，多張用戶卡。通過按鍵能否實(shí)現(xiàn)添加、刪除用戶卡，更改管理卡，清除所有用戶卡等設(shè)計(jì)要求。63軟、硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）讀卡模塊T7122M-I外部電源接觸不良或者嚴(yán)重的電磁干擾，則有可能偶然使讀卡模塊內(nèi)部軟件跑飛。（2）天線周圍如果有金屬存在，則工作頻率將受影響，讀卡距離也受影響，嚴(yán)重時(shí)讀卡反應(yīng)遲鈍，甚至不能讀卡。避免的方法是所有的金屬材料盡量離開天線線圈，特別是天線前面不能有金屬封板。金屬

15、封板會(huì)屏蔽電磁波，致使讀卡完全失效。天線后面如果有金屬封板，則應(yīng)該離開天線線圈至少3厘米以上。（3）讀卡模塊與模板注意是否有共地。（4）如果使用的電源性能不良，將引起電壓不穩(wěn)，波紋太大，對(duì)讀卡距離產(chǎn)生影響。（5）外界的電磁雜波也會(huì)對(duì)讀卡產(chǎn)生干擾。結(jié) 論本門禁控制器用于鑒別刷卡人員，管理人員出入。功能可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)一張管理卡、多張用戶卡。通過按鍵開關(guān)可以進(jìn)行各種卡管理操作，如更改管理卡、增加單個(gè)用戶卡、刪除單個(gè)用戶卡、清空所有用戶卡等。附錄一：系統(tǒng)程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbit cp=P10;sbit sck=P11;sb

16、it so=P12;sbit beep=P37;sbit led5=P05;sbit KD_KEY = P26;sbit KEY_SDA=P27;sbit KEY_CLK=P25;unsigned char chcardno105=0;unsigned char cardok;unsigned char j=0;unsigned char count;unsigned char a;unsigned char cardno5=0;unsigned char key_value;unsigned char b=1;/-毫秒延時(shí)子程序-void delay2(unsigned char ms)un

17、signed char i; while(ms-) for(i=0;i<120;i+); /-蜂鳴器-unsigned char feib(void)beep=0;led5=0;delay2(250);beep=1;led5=1;delay2(250);void send(unsigned char a) /判斷是不是有鍵按下unsigned char i;for(i=0;i<8;i+) if(_crol_(a,i)&0x80) KEY_SDA=1; else KEY_SDA=0; KEY_CLK=0; KEY_CLK=1; unsigned char key(void)/

18、判斷是第幾鍵按下unsigned char buffer,display_bit,i;buffer=0xff; /賦初值為0xffdelay2(250); /延時(shí)去抖動(dòng)display_bit=0xfe; /掃描鍵盤for(i=0;i<8;i+)send(display_bit);if(!KD_KEY) /是此鍵按下嗎？ buffer=display_bit; /是，則保存其鍵值return(i);break; /退出display_bit=_crol_(display_bit,1);/檢測下一鍵/-同步串行口接收一字節(jié)-unsigned char rx1byte() char i; ch

19、ar rxdata; for(i=9;-i;) rxdata<<=1; while(sck=0) /等待始終上升沿 continue; if(so=1) /讀數(shù)據(jù) +rxdata; while(sck=1) continue; return rxdata;/-同步串行口接收-unsigned char rx(void) char i; if(cp=1) /檢測CP腳是否出現(xiàn)低電平 return; EA=0; /屏蔽中斷 for(i=25;-i;) /保證CP的寬度大于時(shí)鐘寬度 if(sck=0) EA=1; return; while(sck=1) /等待時(shí)鐘線出現(xiàn)低電平 cont

20、inue; cardno0=rx1byte(); /讀第一個(gè)字節(jié) cardno1=rx1byte(); /讀第二個(gè)字節(jié) cardno2=rx1byte(); cardno3=rx1byte(); cardno4=rx1byte(); cardno5=rx1byte(); /讀第六個(gè)字節(jié) while(cp=0) /等待CP腳恢復(fù)高電平 continue; EA=1; /讀卡結(jié)束，校驗(yàn)卡號(hào) i=cardno0+cardno1+cardno2+cardno3+cardno4; if(i=cardno5) cardok=1; /-管理卡程序-unsigned char zjz (void) char i=0; while(1) rx(); P0=0XFF; if(cardok=1)/判斷是否有刷卡 cardok=0; if(chcardno05=0)/判斷是否有管理卡 feib();feib(); chcardno05=cardno5;/設(shè)計(jì)為管理卡 else if(chcardno05=cardno5)/判斷是否是管理卡 feib(); feib(); feib(); delay2(250); while(1) rx(); if(cardok=1)/判斷是否有刷卡 feib(); cardok=0; TR0=1; /起動(dòng)定時(shí)器0 count=0; bre