門禁控制系統(tǒng)設(shè)計說明

1、門禁控制系統(tǒng)課程設(shè)計：周煒燚 班級：自動化 101 學號： 2010022073門禁控制系統(tǒng)設(shè)計目錄第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 4第2章門禁系統(tǒng)的設(shè)計要求 42.1設(shè)計要求 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)的各個方案論證 53.2.1. 單片機控制芯片模塊 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 74.3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

2、 126.3軟、硬件設(shè)計注意事項 12結(jié) 論 13致 13參考文獻 14ABSTRACT. 15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。使用者用一卡可以打開多把門鎖，對門鎖的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(shè)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。1.2門禁系統(tǒng)的特點系統(tǒng)將ID卡技術(shù)、計算機控制技術(shù)與電子門鎖有機結(jié)合，用ID卡替代鑰匙，配合計算機實現(xiàn)智能化門禁控

3、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卡即可當作電子鑰匙，將此電子鑰匙感應(yīng)器前一晃 ，控制 器對該卡進行身份驗證，驗證合法后即控制電子門鎖自動打開。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）。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)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。第2章門禁系統(tǒng)的設(shè)計要求2.1設(shè)計要

4、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AT89S52按鍵、蜂鳴器、T7122M-I讀卡等模塊構(gòu)成。實 現(xiàn)了存儲一管理卡和多用戶卡的功能；同時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。因為門禁刷卡控制刷卡距離隨著補嘗電容的 改變而改變(補嘗電容大約300PF)，所以最大的刷卡距離約為5 12CM對于非管理卡 或用戶卡，本門禁控制器不與響應(yīng)；每個按鍵控制器都有相應(yīng)的提

5、示音進行提示操作。 正常使用時，用戶持卡靠近讀卡天線，門禁控制器讀入卡號，并與存儲在部的卡號比較， 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(yīng)?？傮w系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1圖3-1門禁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3. 2門禁系統(tǒng)的各個方案論證3. 2. 1單片機控制芯片模塊方案一：PIC16C84單片機芯片。它是8位CMOEEPRO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支指令需要兩個指令 周期外，都只需要一個指令周期。程序指令的寬度為14 位,在芯片有1KX 14的EEPROM 程序存儲器。方案二：At89s52芯片。它

6、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存儲器。易失性存儲與工業(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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案?；谝陨纤?，根據(jù)系統(tǒng)需要及所學知識我選方案二。3. 2. 2鍵盤控制模塊方案一：獨立式鍵盤，如圖3-2。它是利用單片機I/O 口讀取口的電平高低來判斷是 否有鍵按下，這種方式的缺點是占用的I/O 口數(shù)較多。且對鍵盤處理的時候涉及到了一 個重要的過程，那就是鍵盤的抖動問題 。圖3-2方案二：基于串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式，如圖3-3。

7、7SLS164是串并轉(zhuǎn)化芯片，它5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，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)過簡單處理得到對應(yīng)的鍵值。3O0ILO0&Q Q Q Q &74L51C4c S 7 6 5 & K c Q QQQLTLJ Vc Co S?_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，并將行線所接 的

8、單片機I/O 口作為輸出端，而列線所接的I/O 口則作為輸入。當按鍵沒有按下時，所 有列的輸出端都是高電平，代表沒有鍵按下。行線輸出時低電平，一旦有鍵按下時，則 輸入線就會被拉低，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4. 1主控芯片部分1、原理圖VCC匚IChif罠？PIOPi.OSW-PBPHPl.1P12Pl.2F13F13SIF14Fl .4F15Fl.5Fl®F17Fl .7RSTRSTRXDF3 0(RXB)TXDP3.l(TXE)P32P3J(1NTO)P33P33(1NT1)P34P3.4

9、TT0)P35P3 5fTl)P亞P37P3.?rRT)蓋2XT2O2XIxiiii16.0GND4.2鍵盤控制部分采用串并轉(zhuǎn)換電路的鍵盤形式原理圖圖4-1_1 4 A B Q Qcto-sii-RK74L51S414023933S437536635734S33g321031u3012翦132814271526Id21721£2319232021AT9C51VCCPD.OPD1FOJP0.3P0 4FQdP0.6P0.7EA/VPPALE/PR.OGPSENP2.7P2啟P25P2.4P2.3P2,2P2.1P20PDOP01P02P03P04PQ3 'P06 'P0

10、7 vccP27b加P第P24曲P22MlP20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(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：LAB

11、A7vcc|P37R20I 1-1K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(guān)閉。當P3.7=1時，PNP三極管關(guān)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，說明讀到用戶卡。（2）刷卡時蜂鳴器響兩塊，說明讀到管理卡。（3）相應(yīng)的按鍵時給于相應(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)級讀卡模塊1、應(yīng)用電路簡圖r-i tmL con.問步甲行輸出應(yīng)用御圖圖4-42、數(shù)據(jù)輸出格式共輸出48Bits，即6個字節(jié)。第一字

12、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0.5ms0.5msCPSCKSObit7 bit6 bit5 bit4 bit3同步串 行輸出波形(Tsc k=104u s)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。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

13、是否有刷卡，若有刷卡則斷判是什么卡，然后進行相應(yīng) 的處理。門禁系統(tǒng)的總流程圖5-1 :圖5-1管理卡功能子程序流程圖如圖5-2圖5-2第 6 章 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試 完成了硬件的設(shè)計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計正常運行，必須 進行硬件調(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)計錯誤和工藝性故障。(1) 脫機檢查。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；為了保護芯片，應(yīng)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(diào)試。暫時拔掉

14、 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(diào)試，檢驗鍵盤電路是否滿足設(shè)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(shè)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(jié)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。62. 軟件調(diào)試軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進行在線仿真調(diào)試，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(diào)試應(yīng)一個模塊一個模塊地進行，首先單獨調(diào)試各功能子程序，檢驗程序是 否能夠?qū)崿F(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(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是，

15、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(diào)試的基本步驟如下：1)編寫蜂鳴程序程序，調(diào)試是蜂鳴器是否會響(2) 編寫簡單程序調(diào)試刷卡時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)試是否能實現(xiàn)。(6) 總體調(diào)試，看能否實現(xiàn)存儲一管理卡，多用戶卡。通過按鍵能否實現(xiàn)添加、 刪除用戶卡，更改管理卡，清除所有用戶卡等設(shè)計要求。6. 3軟、硬件設(shè)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 讀卡模塊部軟件跑飛

16、。(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(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圭寸板。金屬圭寸板會屏蔽電磁波，致使讀卡完全失效。天線后面 如果有金屬封板，則應(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，對讀卡距離產(chǎn)生影 響。(5) 外界的電磁雜波也會對讀卡產(chǎn)生干擾。本門禁控制器用于鑒別刷卡人員，管理人員出入。功能可實現(xiàn)存儲一管理卡、多用 戶卡。通過按鍵開關(guān)可以進行各種卡管理操作，如更改管理卡、增加單個用戶卡、刪除

17、單個用戶卡、清空所有用戶卡等。附錄一：系統(tǒng)程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbit cp=P1A0;sbit sck=PMl；sbit so=P1A2;sbit beep=P3A7；sbit led5=P0A5；sbit KD_KEY = P2A6；sbit KEY_SDA=P2A7；sbit KEY_CLK=P2A5； unsigned char chcardno105=0；unsigned char cardok；unsigned char j=0；unsigned char count;unsigned char a;u

18、nsigned char cardno5=0;unsigned char key_value;unsigned char b=1;/ 毫秒延時子程序 void delay2(unsigned char ms)unsigned 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

19、;i+)if(_crol_(a,i)&0x80)KEY_SDA=1;elseKEY_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 0xffdelay2(250); / 延時去抖動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retur

20、n(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 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) / return;EA=0; /for(i=25;-i;)/檢

21、測CP腳是否出現(xiàn)低電平屏蔽中斷保證CP的寬度大于時鐘寬度if(sck=0)EA=1; return;while(sck=1) /continue;cardno0=rx1byte(); /cardno1=rx1byte(); /cardno2=rx1byte();cardno3=rx1byte();cardno4=rx1byte();cardno5=rx1byte(); /while(cp=0) /等待時鐘線出現(xiàn)低電平讀第一個字節(jié)讀第二個字節(jié)讀第六個字節(jié)等待CP腳恢復高電平continue;EA=1;/ 讀卡結(jié)束，校驗卡號i=cardno0+cardno1+cardno2+cardno3+cardno4if(i=cardno5)/ 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();設(shè)計為管理卡chcardno05=cardno5;/elseif(chcardno05=cardno5)/ 判斷是否是管理卡feib();feib();feib();delay2(25