基于arm的門禁系統(tǒng)設計(共17頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目 錄一、實驗目的1理解和掌握基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的設計理念與設計方法。2掌握Protel 原理圖設計方法。二、實驗說明以住宅小區(qū)或商場停車場為基礎，物聯(lián)網(wǎng)技術為依托，設計一套車輛出入口門禁系統(tǒng)。我們以單片機為控制核心，采用非接觸IC卡技術、TCP/IP網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)車輛出入道閘控制及停車信息的遠程統(tǒng)計、查詢。本實驗完成其中的非接觸IC卡讀寫部分。系統(tǒng)電路結構框圖如下圖所示。三、實驗設備1、計算機一臺2、單片機試驗箱四、實驗內容4.1門禁系統(tǒng)的概述4.1.1 門禁系統(tǒng)概念出入口門禁控制系統(tǒng)采取以感應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, 對門鎖的

2、開啟也可以有一定的時間限制。如果卡丟失了，不必更換門鎖，只需將其從控制主機中注銷。出入口門禁控制系統(tǒng)是通過對出入口的準入情況進行控制、管理和記錄的設備，對何人何時在何地進行詳細跟蹤，以實現(xiàn)中心對出入口的24小時控制、監(jiān)視及管理。4.1.2 門禁系統(tǒng)的特點系統(tǒng)將IC卡技術、計算機控制技術與電子門鎖有機結合，用IC卡替代鑰匙，配合計算機實現(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)實現(xiàn)數(shù)字化管理可為內部人力資源的有效管理等帶來意想不到的效果。電子鑰匙：授權后的IC卡即可當作電子鑰匙，將此電子鑰匙感應器前一晃, 控制器對該卡進行身份驗證，驗證合

3、法后即控制電子門鎖自動打開。開門權限：按門設置：可以根據(jù)持卡人身份權限設定有效開門區(qū)域（控制器號碼）。系統(tǒng)可設有最高權限卡，該卡可以打開系統(tǒng)轄區(qū)內所有電子門鎖。自動報警：非法使用卡或強行打開門鎖等非正常情況下系統(tǒng)會將自動發(fā)出報警信號，系統(tǒng)將自動記錄非常狀況的時間、門號、狀態(tài)等詳細信息，確保門鎖安全和事后查證。4.2 門禁系統(tǒng)的方案4.2.1門禁系統(tǒng)的總體方案本系統(tǒng)由51系列單片機AT89S52、按鍵、蜂鳴器、T7122M-I讀卡等模塊構成。實現(xiàn)了存儲一張管理卡和多張車輛卡的功能；同時管理車輛還可以通過按鍵更改管理卡，增加車輛卡，刪除車輛卡，清空所有車輛卡等。因為門禁刷卡控制刷卡距離隨著補嘗電容

4、的改變而改變（補嘗電容大約300PF），所以最大的刷卡距離約為512CM；對于非管理卡或車輛卡，本門禁控制器不與響應；每個按鍵控制器都有相應的提示音進行提示操作。正常使用時，車輛卡靠近讀卡天線，門禁控制器讀入卡號，并與存儲在內部的卡號比較，如果有相同的卡號，說明此卡合法，門禁機響一長音，提示成功，如果讀卡失敗，而不響應?？傮w系統(tǒng)結構圖如圖3-1 蜂鳴器門禁控制器讀卡模塊下位PC機接口電路 圖3-1 門禁系統(tǒng)總體結構框圖4.2.2 門禁系統(tǒng)的各個方案4.2.2.1 單片機控制芯片模塊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 存儲器。易失

5、性存儲與工業(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用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 4.2.2.2 鍵盤控制模塊基于串并轉換電路的鍵盤形式，如圖3-3。7SLS164 是串并轉化芯片，它把SDA(P10)上的串行數(shù)據(jù)轉化為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，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

6、處理得到對應的鍵值。 如圖3-24.3 門禁系統(tǒng)的硬件部分4.3.1主控芯片部分1、原理圖 圖4-14.3.2鍵盤控制部分采用串并轉換電路的鍵盤形式(1)原理圖 圖4-2串并轉換電路的鍵盤形式(2)工作原理7SLS164 是串并轉化芯片，它把SDA(P27)上的串行數(shù)據(jù)轉化為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為鍵盤數(shù)據(jù)回送線。鍵盤掃描時，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)過簡單處理得到對應的鍵值。(3)功能說明KEY1：增加車輛卡

7、KEY2：刪除車輛卡KEY3：刪除管理卡KEY4：清除所有車輛卡4.3.3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、工作原理單片機通過P37來控制蜂鳴器的工作與關閉。當P3.7=1時，PNP三極管關閉，蜂鳴器停止工作。當P3.7=0時，PNP三級管導通，蜂鳴器開始工作。從而單片機只需要P3.7輸出0或者1開控制鑒別鳴器即可。3、功能說明（1）刷卡時蜂鳴器響一聲，說明讀到車輛卡。（2）刷卡時蜂鳴器響兩塊，說明讀到管理卡。（3）相應的按鍵時給于相應的提示音。（4）蜂鳴器沒有響應，說明沒有讀到卡。4.3.4 T7122M-I工業(yè)級讀卡模塊1、應用電路簡圖 圖4-42、數(shù)據(jù)輸出

8、格式共輸出48Bits，即6個字節(jié)。第一字節(jié)為ID卡識別碼，第二至第五字節(jié)為卡號，最后一個字節(jié)為前五個字節(jié)的校驗和。校驗和運算變量類型為BYTE類型，運算過程進位被丟棄。選擇同步串行輸出方式時，每個字節(jié)中高位先輸出；選擇異步串行輸出時，每個字節(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，刷卡時讀取ID卡卡號。（2）通過SO腳把卡號傳到單片機芯片管腳上。（3）通過CP腳傳送低電平說明有卡刷到。4.4 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，然后進行相應的處理。門禁系統(tǒng)的總流程圖5-1： 開始定

9、義堆棧區(qū)AT89S52、定時器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車輛卡蜂鳴器響一聲圖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，定時器T0起動是否有按鍵蜂鳴器響一聲，添加車輛卡蜂鳴器響二聲，刪除車輛卡蜂鳴器響三聲，刪除管理卡蜂鳴器響四聲，清空所有車輛卡返回定時5秒是否到圖5-24.5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調試完成了硬件的設計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設計正常運行，必須進行硬件調試和軟件調試。4.5.1硬件調試硬件調試的主要任務是排除硬件故障，其中包括設計錯誤和工藝性故障。(1) 脫機檢查。

10、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；檢查各開關按鍵是否能正常工作；為了保護芯片，應先對各IC座（尤其是電源端）電位進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查3。(2) 聯(lián)機調試。暫時拔掉AT89S52芯片，將仿真器的40芯仿真插頭插入AT89S52的芯片插座進行調試，檢驗鍵盤電路是否滿足設計要求?？梢酝ㄟ^一些簡單的測試軟件來查看接口工作是否正常。例如，我們可以設計一個能過按鍵控制蜂鳴器聲響檢測鍵盤電路的好壞。如果運行測試結果與預期不符，很容易根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障原因并采取針對性措施排除故障。4.5.2 軟件調試軟件調試的任務是利用開發(fā)工具進行在線仿真調試

11、，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序的調試應一個模塊一個模塊地進行，首先單獨調試各功能子程序，檢驗程序是否能夠實現(xiàn)預期的功能，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。聯(lián)調需要注意的是，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)場保護與恢復。調試的基本步驟如下：（1）編寫蜂鳴程序程序，調試是蜂鳴器是否會響。（2）編寫簡單程序調試刷卡時是讀卡模塊是否有讀入。（3）編寫鍵盤控制程序，調試是否有鍵按下及其按鍵值。（4）編寫添加、刪除車輛卡程序，調試是否能實現(xiàn)。（5）編寫更改管理卡，清除所有車輛卡程序，調試是否能實現(xiàn)。（6）總體調試，看能否實現(xiàn)存儲一張管理卡，多張

12、車輛卡。通過按鍵能否實現(xiàn)添加、刪除車輛卡，更改管理卡，清除所有車輛卡等設計要求。4.5.3 軟、硬件設計注意事項（1）讀卡模塊T7122M-I外部電源接觸不良或者嚴重的電磁干擾，則有可能偶然使讀卡模塊內部軟件跑飛。（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，嚴重時讀卡反應遲鈍，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。金屬封板會屏蔽電磁波，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，對讀卡距離產(chǎn)生影響。

13、（5）外界的電磁雜波也會對讀卡產(chǎn)生干擾。結 論通過本次綜合實驗，不但學習了單片機技術與嵌入式系統(tǒng)、C51程序編寫等學科，掌握了KEIL8、protel 等軟件工具。更重要的是學會了分析問題、運用所學知識解決現(xiàn)實問題的方法。在綜合完成之際，我要對所有幫助過我的人們表示誠摯的謝意！首先，對我的指導老師致以衷心的感謝！從當初開始至今，從選題、報告的書寫，到報告的組織、撰寫、修改和完善，老師都給了我非常多的關心、理解、指導和幫助。最后，非常感謝我的舍友，感謝他們在生活上和實驗過程中曾給過我的啟迪與幫助。最后真誠感謝于百忙中審閱報告并給予我指導的各位老師。謝謝大家！程 序#include#include

14、sbit cp=P10;sbit sck=P11;sbit 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;/-毫秒延時子程序-void

15、 delay2(unsigned char ms)unsigned char i; while(ms-) for(i=0;i120;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;i8;i+) if(_crol_(a,i)&0x80) KEY_SDA=1; else KEY_SDA=0; KEY_CLK=0; KEY_CLK=1; unsigned

16、char key(void)/判斷是第幾鍵按下unsigned char buffer,display_bit,i;buffer=0xff; /賦初值為0xffdelay2(250); /延時去抖動display_bit=0xfe; /掃描鍵盤for(i=0;i8;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()

17、 char i; char 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的寬度大于時鐘寬度 if(sck=0) EA=1; return; while(sck=1) /等待時鐘線出現(xiàn)低電平 c

18、ontinue; cardno0=rx1byte(); /讀第一個字節(jié) cardno1=rx1byte(); /讀第二個字節(jié) cardno2=rx1byte(); cardno3=rx1byte(); cardno4=rx1byte(); cardno5=rx1byte(); /讀第六個字節(jié) while(cp=0) /等待CP腳恢復高電平 continue; EA=1; /讀卡結束，校驗卡號 i=cardno0+cardno1+cardno2+cardno3+cardno4; if(i=cardno5) cardok=1; /-管理卡程序-unsigned char zjz (void) ch

19、ar 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;/設計為管理卡 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; /起動定時器0 count=0; break; else for(a=1;a=b;a+) if(chcardnoa5=cardno5)/判斷是否是車輛