基于51單片機(jī)的門禁刷卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容.............................................................................................1

1.2功能分析.........................................................................................................1

2方案設(shè)計(jì)....................................................................................................................2

2.1單片機(jī)芯片的選擇方案..................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2.2無(wú)線遙控模塊的方案選擇.............................................................................2

2.3聲音報(bào)警電路的選擇......................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2.4系統(tǒng)框圖.........................................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...........................................................................................................3

3.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)...........................................................3

3.2JDY-30藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)...........................................................................3

3.3LED信號(hào)指示燈電路設(shè)計(jì)............................................................................4

3.4蜂鳴器報(bào)警電路（低電平有效）設(shè)計(jì).........................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)............................................................................................................5

4.1單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境.....................................................................................5

4.2KeiluVision4軟件開(kāi)發(fā)流程....................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

4.3STC-ISP-15xx-v6.85p程序燒錄軟件介紹................................................5

4.4主程序流程圖.................................................................................................6

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試........................................................................................................7

5.1電路組裝.........................................................................................................7

5.2系統(tǒng)調(diào)試.........................................................................................................8

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試......................................................................................8

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試......................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

5.3實(shí)物測(cè)試.........................................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

6產(chǎn)品使用說(shuō)明............................................................................................................9

參考資料.....................................................................................................................10

I

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄1元器件清單...................................................................................................11

附錄2電路原理圖...................................................................................................12

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖....................................................................................................13

附錄4作品實(shí)物照...................................................................................................14

附錄5軟件程序代碼...............................................................................................16

II

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的門禁刷卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容

當(dāng)今社會(huì)，隨著生活逐漸提高，人們對(duì)生活中的一些安全意識(shí)也不斷加強(qiáng)，

門禁系統(tǒng)在生活中的地位更加顯著，因此門禁系統(tǒng)在生活中變的隨處可見(jiàn)。門

禁刷卡也是現(xiàn)在一些比較常見(jiàn)的管理方式。隨著時(shí)間的發(fā)展，門禁系統(tǒng)逐漸成

熟，已取代了不少鑰匙管理。在門禁系統(tǒng)中也能增加一些相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行其他

管理，實(shí)現(xiàn)了一卡智能，一卡通的便捷。

（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1）系統(tǒng)方案的選擇；

2）硬件電路的組成及使用方法；

3）硬件、軟件調(diào)試。

（2）設(shè)計(jì)要求及預(yù)期成果：

1）讀卡功能；

2)添加管理卡功能；

3）增加、刪除用戶卡功能；

4）智能門禁系統(tǒng)不僅性能安全可靠，而且符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。

1.2功能分析

（1）按鍵從上至下為設(shè)置按鍵、注冊(cè)按鍵、刪除按鍵，單獨(dú)的按鍵是復(fù)位

按鍵。

（2）功能分別有警報(bào)、鎖定，連續(xù)3次刷卡失敗，系統(tǒng)會(huì)有警報(bào)響起并鎖

定1分鐘，鎖定解除后才可以繼續(xù)刷卡.。

（3）激活I(lǐng)C卡必須先注冊(cè)成功顯示卡號(hào)后方可使用。

（4）采用IC卡輸入、字符LCD顯示、電驛模擬開(kāi)門、LED燈為開(kāi)門指示燈，

電驛是可以外接電鎖的。

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2方案設(shè)計(jì)

2.1門禁系統(tǒng)方案

門禁系統(tǒng)方案主要有聯(lián)網(wǎng)傳輸型和無(wú)聯(lián)網(wǎng)型。

聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：刷卡之后的數(shù)據(jù)傳輸迅速；缺點(diǎn)：工作機(jī)必須保

持全天工作，如果發(fā)生了問(wèn)題影響面會(huì)很大。

不聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：刷卡機(jī)器能獨(dú)立進(jìn)行核驗(yàn)，不需要布線，操作

簡(jiǎn)單安裝方便；缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)難以核驗(yàn)。

2.2顯示器的選擇

顯示器選擇LCD1602，這款顯示器主要是液晶的物理特性來(lái)進(jìn)行顯示，能同

時(shí)顯示許多個(gè)字符。通常不能顯示漢字。顯示的模式有:FSTN/正顯（藍(lán)底白字）

/半透，儲(chǔ)藏條件:-30℃to+80℃。主要特點(diǎn)有高清晰、相對(duì)于其他字符型要體

積更小、表達(dá)的內(nèi)容更加明了、質(zhì)量略微輕巧、耗電量低。

1.1系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)采用單片機(jī)+24C02芯片+智能卡模塊+電驛+開(kāi)鎖LED+LCD1602液晶+

蜂鳴警報(bào)器而成。

顯示指示燈

燈

門控AT89C52

門鎖

讀卡讀卡線圈

圖1系統(tǒng)框圖

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

AT89C51一般稱為單片機(jī)，可用于系統(tǒng)中編程芯片，這個(gè)單片機(jī)含4K，單

片機(jī)能擦寫1000次并且存儲(chǔ)在里面的數(shù)據(jù)能夠保存十年。擁有128字節(jié)的大容

量，可以靈敏的使用在特別多的控制領(lǐng)域，也為很多控制系統(tǒng)提供了便利以及

更多物美價(jià)廉的方案。AT89C51有DIP40和PLCC44等封裝形式。

單片機(jī)引腳圖如下圖所示：

圖2STC89C51單片機(jī)引腳圖

本系統(tǒng)的電源為5伏特，為這個(gè)系統(tǒng)提供電量，電路簡(jiǎn)潔，也較為平穩(wěn)。

圖35V電源電路原理圖

3.2藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。它成本低、體積小、靈敏度高并且支持串行接口。

（1）模塊特點(diǎn)

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1）功耗低，主從一體，快速切換

2）配置的方法多樣化，串口、透?jìng)鞫际茿T指令

（2）產(chǎn)品應(yīng)用范圍

1）智慧醫(yī)療

2）藍(lán)牙Mesh智能照明

3）智能穿戴

4）藍(lán)牙MAC地址掃描打印

（3）模塊技術(shù)參數(shù)

1）工作電壓：3.3V-6V

2）工作溫度：-40℃-85℃

3）天線：PCB板載天線

4）功耗：19mA

（4）模塊接口說(shuō)明

一般情況下數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕泳€方式，分為兩種：第一種是并行接口另一種是

串行接口

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)線用量少，能有效節(jié)省成本，傳輸?shù)乃俣纫蔡貏e的快。

缺點(diǎn)：每次僅傳輸一位數(shù)據(jù)，傳輸太慢

并行接口：內(nèi)存有多少位，就要用多少數(shù)據(jù)線，所以需要大量的數(shù)據(jù)線，

成本很高

3.3LED信號(hào)指示燈電路設(shè)計(jì)

二極管，是一種是在生活中非常容易見(jiàn)到的一種元件。二極管是由多種化

學(xué)元素而制成的，其核心是P和N型半導(dǎo)體組成的晶片，所以我們也可以稱之

為PC結(jié)。亮度的強(qiáng)弱也與電流的大小有關(guān)。但是它在能源消耗這一方面，它是

白熾燈的1/10，當(dāng)然說(shuō)到了能耗就離不開(kāi)節(jié)能燈，但是在節(jié)能方面依舊還是二

極管消耗更低。

其具體電路原理圖如下圖所示。

圖4LED燈指示電路原理圖

4

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境

我這次選擇的程序是最新一代關(guān)于51系列單片機(jī)處理器的編譯，這是一個(gè)

由STC公司基于windows開(kāi)發(fā)的，他也支持所有的C51工具，包含編譯器、宏

匯編器、定位器。

KeiluVision4有以下特點(diǎn)：

選擇這款軟件主要的是因?yàn)樗芗嫒輪纹⒖仄鰿語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，

因?yàn)榻缑婧?jiǎn)介，和環(huán)境較為高效而且隨著版本的提高功能也逐漸完善。所以易

學(xué)易用，更加好上手。

KeiluVision4軟件界面如下圖所示。

圖5KeiluVision4開(kāi)發(fā)界面圖

4.2STC-ISP-15xx-v6.85p程序燒錄軟件介紹

在KeiluVision4開(kāi)發(fā)環(huán)境下，由STC52芯片在線仿真和串口查看于一起軟

件備，在51系列智能產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中得到了廣泛使用，性能高，是目前51系

列單片機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)中不可缺少的一部分。選擇串口調(diào)試助手界面、選擇下

載程序時(shí)、用到的COM口，打開(kāi)要下載的可可以在這里保存要發(fā)送的，具體下

載界面如下圖所示。

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圖6燒錄軟件對(duì)話框

4.3主程序流程圖

本系統(tǒng)采用單片微控器+24C02芯片+智能卡模塊+電驛+開(kāi)鎖LED提示燈+液

晶顯示屏+警報(bào)器而成。系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如下圖所示。

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圖7系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試

5.1電路組裝

由單片微控器、電源和工作的指示、振蕩、報(bào)警器、門鎖電路、獨(dú)立按鍵、

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讀卡以及顯示模塊組成。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

主要分系統(tǒng)調(diào)試和聯(lián)調(diào)兩部分工作。系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)到現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)系統(tǒng)硬

件、組態(tài)軟件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的過(guò)程，以確保供應(yīng)的硬件、軟件滿足用戶的要求，

聯(lián)調(diào)工作是系統(tǒng)同現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件聯(lián)動(dòng)調(diào)試的過(guò)程，確保能夠正常反映現(xiàn)

場(chǎng)實(shí)際的工藝狀況，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

軟件調(diào)試步驟如下：

1）首先打開(kāi)Keil軟件，打開(kāi)-一個(gè)工程，點(diǎn)擊keil的編譯圖標(biāo)；

2）確保已經(jīng)連接了仿真器，而且已經(jīng)給MCU上電然后下載程序，等待下載

完成；

3）軟件程序下載完成，現(xiàn)在就完成了程序下載，可以開(kāi)始仿真了；

4）單擊軟件的調(diào)試圖標(biāo)，進(jìn)入軟件調(diào)試模式；

5）開(kāi)始運(yùn)行、運(yùn)行軟件仿真6.仿真完成以后單機(jī)調(diào)試圖標(biāo)，就可以退出調(diào)

試模式。

圖8提示信息無(wú)錯(cuò)誤

若程序編譯無(wú)錯(cuò)誤后，則通過(guò)PL2303串口燒寫模塊燒寫程序，開(kāi)始驗(yàn)證系

統(tǒng)功能是否滿足要求，若功能有問(wèn)題，需要繼續(xù)調(diào)試程序，反復(fù)進(jìn)行，直到所

有功能都滿足為止。

到了最后一步便是硬件方面整體的測(cè)試，主要工作便是仔細(xì)查看每個(gè)元器

件都是否正常工作，是否滿足系統(tǒng)開(kāi)發(fā)功能，防止器件的內(nèi)部損壞，從而影響

到整個(gè)系統(tǒng)的性能。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試正常，如下圖所示。

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圖9系統(tǒng)測(cè)試圖

6產(chǎn)品使用說(shuō)明

1）使用前檢查產(chǎn)品是否完好，準(zhǔn)備好相關(guān)的材料設(shè)施。

2）按鍵說(shuō)明：最上方的是設(shè)置鍵、中間是注冊(cè)鍵、下方的是刪除鍵，單獨(dú)

按鍵是復(fù)位按鍵

3）采用智能卡輸入、液晶屏幕顯示、電驛模擬開(kāi)門、二極管為開(kāi)門提示燈。

4）能夠自動(dòng)報(bào)警、鎖卡，讀卡失敗3次，系統(tǒng)會(huì)自行鎖定并有報(bào)警音提示

時(shí)長(zhǎng)為1分鐘，報(bào)警提示解除后可以再次刷卡.

5）可以自行注冊(cè)和刪除IC卡的信息。

6）注冊(cè)過(guò)的智能卡才可以開(kāi)門功能，注冊(cè)成功后屏幕顯示一下卡號(hào)。

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參考資料

[1]智能樓宇門禁系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)作者：蔡江濤出版社：浙江工商大學(xué)

[2]寫給大家看的設(shè)計(jì)書(shū)(第3版)[美]作者：RobinWilliams出版社：人民郵電出版社

[3]產(chǎn)品的誕生作者：[英]哈德森劉碩譯出版社：中國(guó)青年出版社

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附錄1元器件清單

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