基于單片機(jī)的門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11

1、基于單片機(jī)的門禁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化摘要：本文介紹了一種用于門禁管理系統(tǒng)的射頻讀卡器的設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)卡上信息的識(shí)別和讀取。主要完成了硬件的設(shè)計(jì)調(diào)試和部分軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。對(duì)于硬件部分，完成讀卡器電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。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，主控部分采用AT89C51芯片，控制外圍設(shè)備，有卡讀入時(shí)先判斷是否為管理卡或者用戶卡，針對(duì)相應(yīng)卡蜂鳴器做出相應(yīng)回應(yīng)。此系統(tǒng)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5-12CM。關(guān)鍵詞：AT89C51，門禁系統(tǒng)，讀卡模塊,

2、智能目 錄引言71 課題論述7 1.1 課題研究背景8 1.2 門禁系統(tǒng)的發(fā)展8 1.3 門禁系統(tǒng)的可行性分析9 1.4 門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求9 1.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求102 門禁系統(tǒng)的方案論證10 2.1 門禁系統(tǒng)的總體方案10 2.2 門禁系統(tǒng)的各個(gè)方案論證11 單片機(jī)控制芯片模塊11 2.2.2 鍵盤控制模塊113 門禁系統(tǒng)的硬件部分12 3.1 主控芯片部分12 3.2 鍵盤控制部分13 3.3 蜂鳴器控制部分14 3.3.1蜂鳴器原理圖14 工作原理和功能說(shuō)明14 3.4 關(guān)于AT89C5114 管腳說(shuō)明15 3.5 T7122M-I工業(yè)讀卡模塊15 T7122M-I的概述16 應(yīng)用電路

3、簡(jiǎn)圖17 數(shù)據(jù)輸出格式和輸出波形17 功能說(shuō)明174 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試17 4.1 設(shè)計(jì)流程圖20 4.2 硬件調(diào)試20 4.3 軟件調(diào)試20 4.4 軟、硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)20結(jié)束語(yǔ)20參考文獻(xiàn) 21附錄123致謝28引言： 門禁系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)最主要的保安系統(tǒng)之一，和傳統(tǒng)的保安設(shè)備不同，它變被動(dòng)的監(jiān)控和報(bào)警為主動(dòng)的控制，起到更高的安全作用。因此，門禁系統(tǒng)在保安設(shè)備領(lǐng)域中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷、據(jù)美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果：美國(guó)門禁設(shè)備銷售占整個(gè)公共安全行業(yè)市場(chǎng)銷售額的57.8，閉路電視監(jiān)控及其它報(bào)警設(shè)備銷售總額僅占39.2%,另外臺(tái)灣安全器材市場(chǎng)年度調(diào)查報(bào)告中，門禁銷售增長(zhǎng)率為25，高出其它保

4、安設(shè)備增長(zhǎng)率十幾倍。安裝門禁管理系統(tǒng)是對(duì)安全和效率的投資，現(xiàn)在我們推薦采用的門禁系統(tǒng)具有先進(jìn)的功能，并結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況，具有很好的擴(kuò)展性，安全性和實(shí)用性，能滿足復(fù)雜的要求和適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展。1 課題論述1.1課題研究背景： 日益擴(kuò)大的貧富差距使得發(fā)展中國(guó)家的犯罪率不斷上升，社會(huì)各界對(duì)安防產(chǎn)品的需求也日益高漲。作為安防產(chǎn)業(yè)中的門禁類產(chǎn)品逐步發(fā)展成為智能化項(xiàng)目中常見的子系統(tǒng)之一，并在政府、企業(yè)、工廠、石化、汽車、造船、金融、醫(yī)院、部隊(duì)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，隨著智能建筑、廠礦企業(yè)、銀行等領(lǐng)域的市場(chǎng)需求快速遞增，中國(guó)的安防門禁系統(tǒng)產(chǎn)品及配套設(shè)備市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)了年均20%一25

5、%以上的增長(zhǎng);國(guó)內(nèi)門禁品牌企業(yè)近千家，70%的門禁廠商分布在珠江三角洲一帶，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模超過180億人民幣;受南北發(fā)展差異的影響，在中高端市場(chǎng)上，國(guó)外門禁廠商在華北區(qū)占有市場(chǎng)份額超過60%以上，在華東區(qū)占有55%的市場(chǎng)份額，在華南區(qū)占35%的市場(chǎng)份額，在西南占25%的市場(chǎng)份額。 出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機(jī)械，光學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。適用各種機(jī)要部門，如銀行、賓館、機(jī)房、軍械庫(kù)、機(jī)要室、辦公間,智能化小區(qū)，工廠等1。 在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技

6、術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。 在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的輔助設(shè)備可以進(jìn)行電梯控制、車輛進(jìn)出控制，物業(yè)消防監(jiān)控、保安巡檢管理、餐飲收費(fèi)管理等，真正實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)一卡智能管理。1.2門禁系統(tǒng)的發(fā)展 門禁控制系統(tǒng)自上世紀(jì) 80 年代開始產(chǎn)生，由于其技術(shù)的實(shí)用性很快得到迅速發(fā)展，此以前門禁安全管理一直采用機(jī)械鑰匙方式，但隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的日益發(fā)展，簡(jiǎn)單的門禁安全管理已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需要，一種簡(jiǎn)單的電子門禁產(chǎn)品開始出現(xiàn)。初期的門禁系統(tǒng)僅僅是獨(dú)立的磁

7、卡系統(tǒng)，可以用編程卡或手持編程器進(jìn)行設(shè)置和管理，后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，門禁控制系統(tǒng)逐漸開始由計(jì)算機(jī)來(lái)管理和控制，門禁系統(tǒng)也由單個(gè)的門禁控制發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)控制，門禁的管理功能也日見增多，系統(tǒng)的安全性日益完善。 今天的線網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)已經(jīng)廣泛采用計(jì)算機(jī)中央控制管理，門禁控制器采用智能分布式處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信廣泛采用 RS-485/422 總線、 TCP/IP 遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器等方式，門禁軟件的管理功能也更加強(qiáng)大。 注意到隨著門禁控制技術(shù)的成熟和發(fā)展，門禁系統(tǒng)得到空前廣泛的應(yīng)用和普及，作為安全領(lǐng)域 3 大部分之一（門禁、監(jiān)控、報(bào)警）門禁系統(tǒng)并不是孤立的系統(tǒng)，需要不斷地發(fā)展和提高，滿足安全領(lǐng)域多樣

8、性的發(fā)展需要。 指紋虹膜掌型生物識(shí)別門禁系統(tǒng)系統(tǒng)安全性高，但成本高，由于拒識(shí)率和存儲(chǔ)容量等應(yīng)用瓶頸問題而沒有得到廣泛的市場(chǎng)認(rèn)同。現(xiàn)在國(guó)際最流行最通用的還是非接觸 IC 卡門禁系統(tǒng)。非接觸 IC卡由于其較高的安全性，最好的便捷性和性價(jià)比成為門禁系統(tǒng)的主流。 1.3門禁系統(tǒng)的可行性分析 系統(tǒng)的實(shí)用性；門禁系統(tǒng)的功能應(yīng)符合實(shí)際需要, 不能華而不實(shí)。如果片面追求系統(tǒng)的超前性, 勢(shì)必造成投資過大,離實(shí)際需要偏離太遠(yuǎn)。因此, 系統(tǒng)的實(shí)用性是首先應(yīng)遵循的第一原則。同時(shí)，系統(tǒng)的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件均有良好的可學(xué)習(xí)性和可操作性。特別是可操作性（便捷性）,使具備電腦初級(jí)操作水平的管理人員，通過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)

9、的操作要領(lǐng)，達(dá)到能完成值班任務(wù)的操作水平。 系統(tǒng)的穩(wěn)定性；由于門禁系統(tǒng)是一項(xiàng)不間斷長(zhǎng)期工作的系統(tǒng)，并且和我們的正常生活和工作息息相關(guān)，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯得尤為重要。要求該產(chǎn)品系統(tǒng)要有五年以上市場(chǎng)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，擁有相應(yīng)的客戶群和客戶服務(wù)體系。 系統(tǒng)的安全性；門禁系統(tǒng)中的所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí), 還應(yīng)符合中國(guó)或國(guó)際有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn), 并可在非理想環(huán)境下有效工作。強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能，充分保證使用者環(huán)境的安全性。 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；門禁系統(tǒng)的技術(shù)不斷向前發(fā)展, 用戶需求也在發(fā)生變化, 因此門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)考慮到將來(lái)可擴(kuò)展的實(shí)際需要, 亦即: 可靈活增減或更新各個(gè)子系統(tǒng)

10、, 滿足不同時(shí)期的需要, 保持長(zhǎng)時(shí)間領(lǐng)先地位, 成為智能建筑的典范。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了合理配置，并且這種配置是可以改變的，甚至在工程完成后，這種配置的改變也是可能的和方便的。系統(tǒng)軟件根據(jù)開發(fā)商符合不同歷史時(shí)期市場(chǎng)的需求進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)和完善，并為相應(yīng)的應(yīng)用客戶進(jìn)行軟件升級(jí)。同時(shí)，可以擴(kuò)展為考勤系統(tǒng)、會(huì)議簽到系統(tǒng)、巡邏管理系統(tǒng)，就餐管理系統(tǒng)等一卡通工程。 系統(tǒng)的易維護(hù)性；門禁系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的維護(hù)應(yīng)盡量做到簡(jiǎn)單易行。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)真正做到開電即可工作, 插上就能運(yùn)行的程度。而且維護(hù)過程中無(wú)需使用過多專用的維護(hù)工具。從計(jì)算機(jī)的配置到系統(tǒng)的配置，前端設(shè)備的配置都充分仔細(xì)地考慮了系統(tǒng)可靠性。

11、并實(shí)施了相應(yīng)的認(rèn)證。我們?cè)谧龅较到y(tǒng)故障率最低的同時(shí)，也考慮到即使因?yàn)橐庀氩坏降脑蚨l(fā)生問題時(shí)，保證數(shù)據(jù)的方便保存和快速恢復(fù)，并且保證緊急時(shí)能迅速地打開通道。整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)是在線式的，不會(huì)因?yàn)椴糠衷O(shè)備的維護(hù)，而停止所有設(shè)備的正常運(yùn)作。 系統(tǒng)的先進(jìn)性；在保證穩(wěn)定性 實(shí)用性 和 便捷性的前提下，門禁產(chǎn)品應(yīng)該具備一定的先進(jìn)性，以保證在今后的數(shù)年內(nèi)不會(huì)被淘汰，并且可以滿足門禁使用中的要求和需求2。1.4 門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 出入口門禁控制系統(tǒng)采取以感應(yīng)卡來(lái)取代鑰匙開門的方式。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。對(duì)何人

12、何時(shí)何地驚醒詳細(xì)跟蹤，以實(shí)現(xiàn)中心對(duì)出入口德24小時(shí)控制、監(jiān)視、及管理。 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(wú)法信息記錄等不足，利用數(shù)據(jù)控制區(qū)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理科為內(nèi)部人力資源的有效管理等帶來(lái)意想不到的效果3。電子鑰匙：授權(quán)后的ID卡即可當(dāng)做電子鑰匙，將此電子鑰匙感應(yīng)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)可沒有最高權(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)

13、行打開門鎖等非正常情況下系統(tǒng)會(huì)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，確保門鎖安全和時(shí)候查證。1.5 系統(tǒng)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2 門禁系統(tǒng)的方案論證2.1 門禁系統(tǒng)的總體方案本系統(tǒng)由51系列單片機(jī)AT89C51、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)償電容的

14、改變而改變（補(bǔ)償電容大約300PF），所以最大的刷卡距離約為5-12CM：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(shuō)明此卡合法，門禁機(jī)響以長(zhǎng)音，提示成功，如果讀卡失敗，而不響應(yīng)4?？傮w系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。讀 卡 模 塊門 禁 控 制 器蜂鳴器接口電路下位PC機(jī)圖1門禁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖2.2 門禁系統(tǒng)的各個(gè)方案論證2.2.1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3

15、5條單字節(jié)的指令，所有的指令除程序分支指令需要兩個(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：AT89C51芯片。它是一種低功耗、高性能CMOS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AT89C51為嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提高靈活、超有效的解決方案5?；谝陨纤?，根據(jù)系統(tǒng)需要及所學(xué)知識(shí)本論文選方案二。2.2.2鍵盤控制模塊方案一：獨(dú)立式鍵盤，如圖2。它是利用單片機(jī)I/O口讀取的點(diǎn)評(píng)高低來(lái)判斷 是否有鍵按下，

16、這種方式的缺點(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。圖2獨(dú)立式鍵盤方案二：基于串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式，如圖3。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位的并行數(shù)據(jù)，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作為鍵盤掃描線，P26位鍵盤數(shù)據(jù)回送線。鍵盤掃面時(shí)，從S1S8一次輸出低電平，然后檢測(cè)P11（回送線），如果P11（回送線）為高電平則表示無(wú)鍵閉合，如果P26（回送線）等于0，將S1S8上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡(jiǎn)單處理得到對(duì)應(yīng)的鍵值6。P25端口給出時(shí)鐘信號(hào)，P26端口（回送線）檢測(cè)是否有低電平，如果有低電平，檢測(cè)是哪個(gè)

17、按鍵按下，送給單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理，采用基于串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式，不僅節(jié)約單片機(jī)的I/O端口的使用，而且具有去抖動(dòng)的功能。圖3 基于串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式方案三：行掃描的鍵盤形式，如圖4。列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口作為輸出。當(dāng)鍵盤沒有按下時(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。圖4行掃描的鍵盤形式基于以上所述，根據(jù)系統(tǒng)需要本次設(shè)計(jì)選擇方案二。3 門禁系統(tǒng)的硬件部分3.1 主控芯片部分 1、原理圖 以AT89C51處理器為核心控制外圍設(shè)備，當(dāng)T7122M讀卡模塊有檢測(cè)到卡，判斷是否管理卡或者用戶卡，如果是管

18、理卡，通過按鍵1，鍵2，鍵3，鍵4，蜂鳴器發(fā)出不同數(shù)量的響聲，做出相應(yīng)的處理，如果是用戶卡，蜂鳴器響一聲，門開。如果不是系統(tǒng)所識(shí)別的卡，單片機(jī)不做任何的回應(yīng)7。圖5 主控部分原理圖3.2 鍵盤控制部分 采取串并轉(zhuǎn)化電路的鍵盤形式（1）原理圖圖6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位的并行數(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(shí)，從S1S8一次輸出低電平，然后檢測(cè)P26(回送線)，如果P26(回送線)為高電平則表示無(wú)鍵閉合，如果P26（回送線）等于0，將SIS8

19、上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡(jiǎn)單處理得到對(duì)應(yīng)的鍵值8。（3）功能說(shuō)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3.3 蜂鳴器控制部分3.3.1、蜂鳴器原理圖如下所示： 圖7 蜂鳴器原理圖3.3.2、工作原理和功能說(shuō)明工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過P37來(lái)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。 當(dāng)P3.7=0時(shí)，PNP三極管導(dǎo)通，蜂鳴器開始工作。 從而單片機(jī)值需要P3.7輸出0或1來(lái)控制鑒別蜂鳴器即可。 功能說(shuō)明：（1）刷卡時(shí)蜂鳴器響一聲，說(shuō)明讀到用戶卡。 （2）刷卡時(shí)蜂鳴器響兩聲，說(shuō)明讀到管理卡。 （3）相應(yīng)的按鍵時(shí)給予相應(yīng)的提示

20、音。3.4 關(guān)于AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT8

21、9C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案9。3.4.1、 管腳說(shuō)明P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FL

22、ASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。   P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)10。  P3口：P3口管腳

23、是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信

24、號(hào)。  RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。&#

25、160;  /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。   /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。   XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。   XTAL2

26、：來(lái)自反向振蕩器的輸出11。3.5 T7122M-I工業(yè)級(jí)讀卡模塊3.5.1、T7122M-I的概述 T7122M是非接觸式射頻ID卡專用讀卡模塊，采用先進(jìn)的射頻接收線路，嵌入Microchip微控制器，結(jié)合優(yōu)秀的解碼算法，對(duì)EM4100兼容式ID碼接收、校驗(yàn)、輸出。具有接收靈敏度高、工作電流小、單直流電源供電、高性價(jià)比等特點(diǎn)，適用于門禁、考勤、收費(fèi)、防盜、巡更等各種射頻識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域。 生產(chǎn)中對(duì)于關(guān)鍵元器件如射頻IC、振蕩回路的電容、天線線圈等100經(jīng)過儀器測(cè)試，保證元器件的參數(shù)符合要求。天線線圈設(shè)計(jì)并非單一考慮讀卡距離，而是綜合考慮以下各種因素：當(dāng)振蕩回路諧振頻率變化時(shí)，讀卡距離受影響盡可能

27、??；天線線圈中流過的電流不能太大，避免振蕩電流元件超負(fù)荷運(yùn)行；等待?？傊咀x卡模塊首先保證可靠性，再盡可能地增大讀卡距離。經(jīng)測(cè)試，本模塊讀同一張卡5萬(wàn)次不出錯(cuò)。 實(shí)際應(yīng)用中，讀卡線圈幾乎無(wú)法避免外圍金屬的影響（如金屬外殼、PCB板等影響），從而導(dǎo)致線圈電感量發(fā)生河大的變化，破壞電容和電感的諧振頻率。在T7122M采用自動(dòng)調(diào)整頻率的方法來(lái)盡量接近諧振的頻率，但是頻改變?nèi)钥蓪?dǎo)致讀卡距離變短。因此，在T7122M-I中不再采用自動(dòng)頻率調(diào)整電路，而采用外加補(bǔ)償電容來(lái)補(bǔ)償線圈電感量減小。在不同的機(jī)型中，因外殼、線圈窗口、周圍的電路板的材料、位置、形狀各不相同，所以對(duì)天線線圈的影響也不一樣12。3.5.

28、2、應(yīng)用電路簡(jiǎn)圖圖8 同步串行輸出應(yīng)用簡(jiǎn)圖3.5.3、數(shù)據(jù)輸出格式和輸出波形 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)。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。低位先輸出。輸出波特率均為9600Bits/S。 圖9 同步串行輸出波形3.5.4、功能說(shuō)明（1）通過讀卡天線，刷卡時(shí)讀取ID卡卡號(hào)。（2）通過SO腳把卡號(hào)傳到單片機(jī)芯片管教上。（3）通過CP腳傳送低電平說(shuō)明有卡刷到。4 門禁系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)流程圖 程序循環(huán)中主要工作為判斷是否有卡刷，若有刷卡則判斷是什么卡，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。單機(jī)門禁系統(tǒng)屬于

29、智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)。它作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，通過在建筑物內(nèi)的主要出入口、電梯廳、設(shè)備控制中心機(jī)房、貴重物品的庫(kù)房等重要部門的通道口安裝檢測(cè)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由控制機(jī)構(gòu)在中央控制室中完成對(duì)各通道口的通行對(duì)象及通行時(shí)間等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制或設(shè)定程序控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口的控制13。 門禁系統(tǒng)的總流程圖10：開 始定義堆棧區(qū)AT89C51 定時(shí)器0、中斷初始化是否刷卡是否有管理卡添加該卡為管理卡，蜂鳴器響兩聲蜂鳴器響三下管理卡功能子程序是否是用戶蜂鳴器響一聲圖10 門禁系統(tǒng)的總流程圖 管理卡功能子程序流程圖如圖11是否有卡刷蜂鳴器響一聲，定時(shí)器T0

30、啟動(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，清楚所有用戶定時(shí)5秒是否到返 回鍵1鍵2鍵3鍵4圖11 管理卡功能子程序流程圖4.2系統(tǒng)的硬件調(diào)試完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要是系統(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。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(wàn)用表逐步檢測(cè)電路板中所有器件的各引腳，尤其是電源的鏈接是否正確；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(wú)誤后再插入芯片檢查。（2）聯(lián)機(jī)調(diào)試。暫時(shí)拔掉AT8

31、9C51芯片，將仿真器插頭插入AT89C51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?？梢酝ㄟ^一些簡(jiǎn)單的測(cè)試軟件來(lái)查看接口工作是否正常。例如，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)能用按鍵控制蜂鳴器聲響檢測(cè)鍵盤電路的好壞。如果運(yùn)行測(cè)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14。4.3 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；最后初步將各子程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)與恢復(fù)。 調(diào)試的基本步驟如下： （1）編寫蜂鳴器

32、程序，調(diào)試蜂鳴器是否會(huì)響。 （2）編寫簡(jiǎn)單程序調(diào)試刷卡時(shí)是讀卡模塊是否有讀入。 （3）編寫鍵盤控制程序，調(diào)試是否有鍵盤按下及其按鍵值。 （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。4.4 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

33、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(huì)屏蔽電磁波，致使打卡完全失效。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到。（4）如果使用的電源性能不良，將引起電壓不穩(wěn)，紋波太大，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15。結(jié)論本論文關(guān)于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。AT89C51控制外圍設(shè)備，T7122M工業(yè)級(jí)讀卡模塊識(shí)別管理卡或者用戶卡，單片機(jī)給出信號(hào)，外圍設(shè)備做出響應(yīng)，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

34、、刪除單個(gè)用戶卡，清空所有用戶卡等。鍵盤控制部分，采用采取串并轉(zhuǎn)化電路的鍵盤形式，這樣的鍵盤形式具有去抖動(dòng)，節(jié)約I/O端口資源的優(yōu)勢(shì)。附錄系統(tǒng)程序#include<reg51.h>#include<intrins.h> sbit cp=p10; sbit sck=p11; sbit so=p12; sbit beep=p37; sbit KD_KEY=p26; sbit KEY_SDA=p27; sbit KEY_CLK=p25; unsigned char chcardno105=0; unsigned char cardok; unsigned char j=0;

35、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) unsigned char iWhile(ms-)For(i=0;i120;i+); /-蜂鳴器- unsigned char feid(void) Beep=0;Led5=0;Delay2(250);Beep=1;Led5=1;Delay2(250);Void send(unsigned char a

36、)/判斷是不是有鍵按下 unsigned char I; for(i=0;i<8;i+) If(_crol_(a,i)&8x80) KEY_SDA=0; KEY_CLK=0; KEY_CLK=1; unsigned char key(void)/ 判斷是第幾鍵按下 unsigned char buffer,display_bit,I; buffer=0xff;/賦初值為0xff delay2(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？ bu

37、ffer=display_bit;/是，則保存其鍵值 return(i); break;/退出 Display_bit=_crol_(display_bit,1); /檢測(cè)下一鍵 /-同步串行口接收一字節(jié)- Unsigned char rxlbyte() 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(

38、void) char i; if（cp=1）/檢測(cè)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 Continue; cardno0=rxlbyte(); /讀第一個(gè)字節(jié)cardno1=rxlbyte(); /讀第二個(gè)字節(jié) cardno2=rxlbyte(); cardno3=rxlbyte(); cardno4=rxlbyte(); cardno5=rxlbyte(); /讀第六個(gè)字節(jié)while(cp=0) 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() PO=0XFF; if(cardok=1)/判斷是否有刷卡 cardok=0; if(chcardno05;/設(shè)計(jì)為