智能門禁系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 智能門禁系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 院 系 電子與信息工程學(xué)院專 業(yè) 電子信息工程指導(dǎo)教師 二一三 年 五 月 二十二 日專心-專注-專業(yè)目 錄1 引言.12 系統(tǒng)總體設(shè)計及方案論證.2 2.1 方案論證.2 2.2 工作原理.3 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).33 硬件電路設(shè)計.3 3.1 控制模塊.3 3.2 射頻卡識別模塊.5 3.3 顯示模塊.9 3.4 存儲模塊.14 3.5 鍵盤模塊.17 3.6 報警、提示模塊.184 軟件設(shè)計.19 4.1 總體流程圖.19 4.2 設(shè)置模塊流程圖.20 4.3 檢測模塊流程圖.20 4.4 模塊子程序.

2、205 系統(tǒng)調(diào)試與分析.226 總結(jié).25參考文獻(xiàn).25致謝.26ABSTRACT.27附錄一.28附錄二.29智能門禁系統(tǒng)設(shè)計喬冬春南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，南京 摘要:門禁系統(tǒng)是日常生活里不可缺少的一個角色，因此，在此基礎(chǔ)上提出了基于51單片機(jī)的多功能電子門禁系統(tǒng)。利用單片機(jī)作為控制核心，外圍加鍵盤、射頻卡識別電路、蜂鳴器提示電路、開門指示燈電路、密碼存儲電路、以及液晶顯示電路等，設(shè)計一個智能型門禁系統(tǒng)。該設(shè)計采用射頻卡完成刷卡進(jìn)門，其門禁系統(tǒng)的工作狀態(tài)為：刷卡時，蜂鳴器響一下，如卡權(quán)限獲得允許，顯示模塊顯示歡迎字樣，指示綠燈點(diǎn)亮，延時一段時間指示燈熄滅，如果不匹配，紅燈亮，顯示

3、屏顯示“該卡未被授權(quán)”，蜂鳴器急促響起。按功能鍵進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，可以進(jìn)行注冊卡、注銷卡和修改授權(quán)密碼等。關(guān)鍵詞:門禁系統(tǒng)；51單片機(jī)；智能卡；MFRC5221 引言隨著改革開放的深入和中國特色社會主義市場經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，智能門禁系統(tǒng)作為一項重要的安防措施，在日益復(fù)雜的社會環(huán)境里，為保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用，像智能樓宇和智能小區(qū)等，早已在某些大城市中普及，而對于整個中國而言，智能門禁系統(tǒng)有著巨大需求和廣闊的發(fā)展空間。進(jìn)出口門禁安全系統(tǒng)是一種新型的現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集現(xiàn)代安全管理和微機(jī)自動識別技術(shù)措施為一體，它涉及機(jī)械，電子，計算機(jī)，光學(xué)技術(shù)，生物技術(shù)，通訊技術(shù)等諸多新技術(shù)

4、。它實現(xiàn)了對重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理。適用各種機(jī)要部門，如辦公大樓、學(xué)校、軍事基地、銀行等。為了解決這個問題，就出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖，這兩種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對出入口通道的管理程度，使通道管理進(jìn)入了電子時代。 隨著感應(yīng)卡技術(shù)，生物識別技術(shù)在這幾年得到推廣，門禁系統(tǒng)獲得了飛躍式發(fā)展，跨了全盛期，出現(xiàn)了虹膜門禁系統(tǒng)，指紋門禁系統(tǒng)，感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)，亂序鍵盤門禁系統(tǒng)，面部識別門禁系統(tǒng)等各種技術(shù)的系統(tǒng)，它們在方便性，易管理性，安全性等方面各有擅長，門禁系統(tǒng)也不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。門禁系統(tǒng)為什么能在眾多的安防產(chǎn)品李脫穎而出呢？其深層次原因為它和傳統(tǒng)的安全產(chǎn)品的工作方式大

5、相同，如：閉路監(jiān)控，報警防盜等被動監(jiān)控方式，以控制的主動性替代了監(jiān)控的被動方式，通過控制主要通道，極大的防止了犯罪人員從正常的通道侵入，并且可以在罪案發(fā)生時通過對通道門的控制權(quán)限限制罪犯的活動范圍，減少和預(yù)防犯罪。2 系統(tǒng)總體設(shè)計及方案論證2.1 門禁系統(tǒng)方案選擇（1） 密碼識別通過檢驗輸入密碼是否正確來識別持卡人是否有權(quán)限進(jìn)入。 這類產(chǎn)品分為兩類，一類是普通型，一類是亂序型（鍵盤的按鍵所代表數(shù)值不固定，會隨機(jī)自動切換）。 普通型優(yōu)點(diǎn)：操作上方便簡介，不需要攜帶卡片；成本比較低廉。 缺點(diǎn)：同一時間內(nèi)只可存在三組密碼，容易泄露，安全性不能得到保證；而且沒有進(jìn)出的記錄；只可以實現(xiàn)單方向控制。 亂序

6、型優(yōu)點(diǎn)：操作簡單方便，不需要攜帶卡片；安全系數(shù)略高。缺點(diǎn)：密碼會被輕易地盜取，安全性仍然不是很高；依舊沒有進(jìn)出的記錄；只可以實現(xiàn)單方向控制，成本比較高1。（2） 卡片識別通過識別卡或者加上密碼來鑒別使用者是否具有進(jìn)出的權(quán)限，按照卡片的類別有可以分成射頻卡和磁卡。 磁卡 優(yōu)點(diǎn)：一人一卡（+密碼），安全性一般； 成本略低；可以聯(lián)機(jī)，存有進(jìn)出記錄。 缺點(diǎn)：卡片，讀卡器會由磨損，壽命不長；卡片會很容易地被復(fù)制；不容易實現(xiàn)雙方向的控制；卡片上的信息會受到外界磁場干擾而丟失，從而讓卡片失效。 射頻卡優(yōu)點(diǎn)：卡片，讀卡器沒有接觸，開門較方便和安全；壽命比較長，理論上數(shù)據(jù)可存在十年以上；安全性比較高，可以聯(lián)微機(jī)

7、，存有進(jìn)出記錄；能夠?qū)崿F(xiàn)雙方向的控制，卡片不能輕易被復(fù)制。缺點(diǎn)：成本比較高1。（3） 生物識別通過檢查進(jìn)入人員的生物特征確認(rèn)其是否有進(jìn)出的權(quán)限，有指紋型，虹膜型，面部型等。 優(yōu)點(diǎn)：從識別的角度來看，安全性很好；不需要持卡 。缺點(diǎn)：成本高，識別率較低，環(huán)境的要求較高，使用者的要求比較高（例如指紋不可被劃傷，眼睛不能紅腫或者出血，臉上不能被劃傷，或留胡須）；使用不方便（比如虹膜型的和面部識別型的，系統(tǒng)安裝高度是一定的，可是使用者的身高卻各有所不同），值得留意的大多數(shù)覺得生物識別系統(tǒng)的安全性很高，其實并非如此，門禁系統(tǒng)的安全不僅僅指識別方式的安全性，還包括控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，電源系統(tǒng)的安全

8、，它們作為一個整體是不能被割裂開的，如果某一部分不合格，將會威脅到整個系統(tǒng)的安全。例如有的指紋識別系統(tǒng)，它的識別和控制系統(tǒng)是一體的，如果都放在室外，整個系統(tǒng)將會受到威脅1。綜合以上各種門禁系統(tǒng)，從成本、安全性、可用性等角度分析，選擇射頻卡作為本次門禁系統(tǒng)設(shè)計的主要器件。2.2 門禁系統(tǒng)的工作原理 智能門禁系統(tǒng)的核心是智能卡識別技術(shù)，利用單片機(jī)作為控制核心，外圍加鍵盤、智能卡識別電路、蜂鳴器提示電路、開門指示燈電路、密碼存儲電路、以及液晶顯示電路等，主要有三種工作狀態(tài)。第一種狀態(tài)：上電后進(jìn)入主界面，顯示請刷卡進(jìn)入；第二種狀態(tài)：按菜單鍵，輸入密碼獲得權(quán)限，可以選擇添加新卡或者注銷所有卡，自動退出該

9、界面；第三種狀態(tài)：進(jìn)入菜單界面，長按切換鍵，進(jìn)入修改授權(quán)密碼界面，可以選擇修改授權(quán)密碼。2.3 門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖 智能門禁系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，主要包括射頻卡識別模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、鍵盤模塊、報警提示模塊。智能門禁系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)總體框圖如圖1所示： 圖1 多功能電子門禁系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體框圖3 硬件電路設(shè)計3.1 控制模塊3.1.1 STC89C52主要性能 STC89C52具有下列主要性能： 8KB可改編程序FLASH存儲器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期）。 32條可以編程的的I/O口。 兩個16位的定時/計數(shù)器。 8×128個字節(jié)內(nèi)部隨機(jī)存取寄存器。 6條中斷源。

10、 2個串行的中斷，能編程的UART串行的通道。 可編程的串行通道。 時鐘頻率0-24MHz。 片內(nèi)時鐘振蕩器2。3.1.2 STC89C52的引腳及功能圖2 STC89C52的管腳（1) 主要電源引腳VCC 電源GND 地（2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1 當(dāng)采用外部振蕩時，該引腳可以作為外部振蕩的輸入端；當(dāng)采用內(nèi)部振蕩時，它與晶體的一個引腳相連接。XTAL2 當(dāng)采用外部振蕩時，該引腳懸空；當(dāng)采用內(nèi)部振蕩時，它與晶體的另外一個引腳相連接。（3) 控制或與其它電源復(fù)用的引腳RST、ALE/PROG、/PSEN和/EA/VPPRST 復(fù)位輸入端。當(dāng)RST保持兩個周期以上高電平時，

11、單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG 地址鎖存輸出/變成脈沖輸入引腳。正常工作時為ALE（允許地址鎖存）功能，提供把低字節(jié)地址鎖存到外部鎖存器的信號。ALE引腳以不變的頻率（時鐘信號的1/6）周期地發(fā)出正脈沖信號，因此，它還可以對外部總線結(jié)構(gòu)輸出時鐘信號，或用于計時目的。但要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE段輸出可以驅(qū)動八個TTL電路。但對于EPROM型單片機(jī)，在用編程器對Flash編程時，次引腳接受變成脈沖（PROG功能）。ALE可以通過設(shè)置特殊功能寄存器8EH，使能或者禁止ALLE信號輸出，在禁止時，只有MOVX和MOVC指令才能使ALE1有脈沖輸出，平時ALE引腳

12、有個弱上拉。PSEN 外部程序的存儲器讀選通信號。在讀外部ROM時PSEN（非）低電平有效，以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作，全拼為Program Store Enable，在AT89C52/LV52從外部程序的存儲器中取指令（或常數(shù)）時，每個周期有兩個PSEN是有效的（即2個輸出脈沖）。/EA/VPP 片內(nèi)、片外程序存儲器選擇輸出/變成電壓輸入引腳。要使CPU只訪問外部程序的存儲器（地址為0000H至FFFFH），則EA端必須維持低電平（即接地）。當(dāng)EA端保持高電平（即接電源）時，CPU則運(yùn)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。（4）輸入/輸出引腳 P0.0 P0.7、P1.0P1.7P2.0 P2.7 和

13、P3.0P3.7P0端口（P0.0 P0.7） P0口為一個8位的漏級開路的雙向I/O口，每個腳可以吸收8TTL門電流，在P1口的管腳首次寫1時，被定義作高阻輸入，P0可以用于外部的程序數(shù)據(jù)的存儲器，其能夠被定義作數(shù)據(jù)地址的低八位。在Flash 編程時，P0 口當(dāng)作原碼的輸入口，當(dāng)Flash在進(jìn)行校驗時候，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1端口（P1.0 P1.7） P1口是一個內(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口作為輸入線時，必須先將1寫入鎖存器，使V截止，把該口線由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P1口作為輸入端時，可被任何TTL電路和MOS電路

14、所驅(qū)動。P2端口 （P2.0P2.7） P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可以驅(qū)動（輸出或者吸收電流）4 個TTL 門電路。對P2 端口寫“1”，通過自身地上拉電阻將端口提到高電平，這個時候可以作為輸入口，當(dāng)作為輸入口用的時后，因為其內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)某個引腳在被外部的信號拉低電平的時候會輸出來一條電流(IIL)。當(dāng)訪問外部的程序存取器或者16 位地址地外部的數(shù)據(jù)存取器（比如執(zhí)行指令MOVX DPR ）的時候，P2 口會送出高8 位的地址數(shù)據(jù)，當(dāng)訪問8位的地址地外部數(shù)據(jù)存取器（比如執(zhí)行指令MOVX RI ）的時候，P2 口將輸出P2的鎖存器地內(nèi)容。Flash

15、編程或者校驗的時候，P2也接收高位的地址與一些控制的信號。P3端口（P3.0P3.7） P3 口是一個8 位雙向I/O 口，其自帶內(nèi)部上拉電阻。P3 口的輸出緩沖端能夠驅(qū)動（輸出或吸收電流）4 個TTL 門電路。在對P3 口寫入“1”時，其被內(nèi)部的上拉電阻提高電位且可當(dāng)做輸入端口。在這個時候，被外部電勢拉低的P3 口會使用上拉的電阻來輸出電流（IIL）。P3 口除了可以作為普通的I/O 口線外，更加重要的用處是它的第2個功能，P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號2。3.2 射頻卡識別模塊概述：一套完整的RFID系統(tǒng)是由Reader 與Transponder兩部分組

16、成，其工作原理是由Reader發(fā)射一束頻率特定的電磁波給Transponder，用來驅(qū)動Transponder電路使其將內(nèi)部之ID Code送出，此時Reader就接收這個ID Code。Transponder的特殊在于不需電池、無需接觸、不需刷卡所以不怕臟污，且晶片的密碼是世界唯一無法復(fù)制COPY，安全性高、長壽命?？ㄆ碾姎獠糠种皇怯葾SIC和一個天線組成，智能卡的天線只是有幾組線圈組成，很適于封裝到IS0 卡片中，卡片的ASIC由一個高速（106KB 波特率）的RF接口，一個控制器和一個 8K的EEPROM組成3。 工作原理：讀寫裝置向卡片發(fā)送一束電磁波，其頻率固定，該卡具有一個LC串聯(lián)

17、的諧振電路，其頻率和閱讀器發(fā)送頻率相同，在電磁波刺激下，LC諧振電路將產(chǎn)生諧振，使電容器的電容器充電，另一端，一個單向傳導(dǎo)電子泵連接，將充電電容發(fā)送到其他電容器儲存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V，電容器提供工作電壓可以作為其它電路電源，向卡內(nèi)寫入數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)發(fā)送出去3。3.2.1 讀卡器（1）MFRC522簡介 MFRC522是Philips針對三表（電表、水表、熱表）開發(fā)的最新一款基站芯片，它具有非接觸和低功耗讀寫的特性。它是應(yīng)用在13.56MHZ非接觸式通信里面的高度集成讀卡芯片中的一員。這種讀卡芯片采用了領(lǐng)先的調(diào)制與解調(diào)概念，幾乎結(jié)合了13.56MHz下全部種類的被動非接觸式通讀協(xié)議和方式。

18、ISO14443A所有的層MFRC522都支持，其傳輸速率最高可達(dá)424kbps，不需要增加有源電路其內(nèi)部發(fā)送模塊就可以直接帶動近距離的天線，而接收模塊則提供了一個牢固而高效的解調(diào)與解碼電路，用來接收ISO14443A所兼容的應(yīng)答訓(xùn)號。數(shù)字處理模塊則提供CRC和奇偶檢測功能。MFRC522具有三種接口方式：SPI方式、UART方式、I2C方式?？煞奖愕嘏c任何MCU通訊，甚至可以通過RS232以及RS485的通訊方式直接和PC機(jī)相連，為終端設(shè)計給出了前所未有的靈活性4。（2）MFRC522內(nèi)部框圖 MFRC522的內(nèi)部構(gòu)造框圖3所示。MFRC522支持可直接相連的各種MCU接口，如SPI、I2C

19、和串行UART。MFRC522能使其接口復(fù)位自動檢測上電或者硬復(fù)位的當(dāng)前MCU接口類型。可以通過觀察復(fù)位控制引腳上的邏輯電平來鑒別MCU接口。數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行、并行轉(zhuǎn)換。可支持奇偶和CRC校驗。由于MFRC522用完全透明的方式操作，所以支持ISO14443A的所有層?？刂坪蜖顟B(tài)模塊用來配置器件，以適應(yīng)環(huán)境的影響并讓性能達(dá)到最好。當(dāng)MFRC522和MIFARE通信時，使用高速率CRYPTO1流密碼單元與一個非?？煽康姆且资悦荑€儲存器。模擬電路模塊包含超低阻抗的橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送模塊。這樣可以使其最大操作距離能夠達(dá)到100 mm。接收器檢測弱應(yīng)答訊號并對其進(jìn)行解碼4。圖3 讀卡器結(jié)構(gòu)圖

20、（3） 操作指令 表1 RC522操作指令指令名稱指令代碼指令功能Idle0x00空閑，取消當(dāng)前操作CalcCRC0x03開啟CRC校驗Transmit0x04從FIFO中發(fā)送數(shù)據(jù)NoCmd Change0x07無指令變化Receive0x08開始接收數(shù)據(jù)Transceive0x0B將FIFO中的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送，發(fā)送完畢后接收數(shù)據(jù)MFAuthent0x0E進(jìn)行Mifare射頻卡密碼驗證Soft Reset0x0F配合NRSTPD完成MFRC522的復(fù)位（4) MFRC522接線圖圖4 MFRC522接線圖3.2.2 非接觸式卡Mifare S50（1）Mifare S50簡介RFID的產(chǎn)品有

21、電容式（Capacatine）、微波式（Microwave）、無線電頻率RF(RadioFrequency)，因電容式在使用時須與CSC驗票機(jī)幾乎貼近才能感應(yīng)，而微波式則須與CSC驗票機(jī)直線對準(zhǔn)，只有無線電頻率式則無此限制，所以目前CSC的主流卡片是飛利浦的MIFAER卡片，其材質(zhì)采用無線電頻率式；而以無線電頻率不含電池之CSC，其動作原理是經(jīng)由內(nèi)部RF天線接收由讀寫器所發(fā)送出來之電波，感應(yīng)出一微小電源電壓來供應(yīng)內(nèi)部電路及讀寫器所需之電力，亦藉由此感應(yīng)電壓來讀寫、運(yùn)算、儲存卡片內(nèi)記憶體資料或藉由讀寫器和外界接觸，并進(jìn)行卡片和讀寫器彼此間之資料之交換4。（2） Mifare S50構(gòu)造及功能圖圖

22、5 S50外部構(gòu)造圖 圖6 S50內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（3）S50寄存器結(jié)構(gòu)S50智能卡具備有大容量之記憶體，可依實際應(yīng)用場所（公車、地鐵、停車場等）之特性加以規(guī)劃，每一應(yīng)用場所有一獨(dú)立之記憶空間（Sector），在每個記憶空間內(nèi)可分?jǐn)?shù)個資料儲存區(qū)（Block），每個儲存區(qū)可再分多組密碼區(qū)及存取條件。以地鐵系統(tǒng)為例，其資料儲存區(qū)內(nèi)記載發(fā)卡日期、票種、進(jìn)站站名代碼、出站站名代碼余額等資料。密碼區(qū)為儲存密碼，此密碼之讀寫過程經(jīng)編、亂碼及多次完整之確認(rèn)處理。記憶區(qū)之存取條件區(qū)記載進(jìn)出資料儲存區(qū)之條件，要讀寫資料儲存區(qū)之內(nèi)容必須依存取條件之規(guī)定；例如某些資料可讀取但不能寫入，某些資料則可讀取亦可寫入4。表2 S

23、50內(nèi)部結(jié)存儲區(qū)空間用途存儲區(qū)存儲區(qū)0記載卡片共同資料Block0卡號序號（注）1Block1資料儲存區(qū)（注）2Block2資料儲存區(qū)Block3密碼 & 存取條件（注）31.15其他用途： 如（公車、捷運(yùn)、臺鐵、臺汽、高速公路、停車等）Block0資料儲存區(qū)Block1資料儲存區(qū)Block2資料儲存區(qū)Block3密碼存取條件（注）1：制造商在生產(chǎn)每張卡片時，會將每一序號寫入。（注）2：讀卡器欲讀寫資料儲存區(qū)之資料時，須先核對密碼，密碼確認(rèn)無誤后再依據(jù)該資料儲存區(qū)之存取條件來決定資料是否讀取或?qū)懭?。（注?：密碼組中有一組密碼是不容許讀卡器讀取，而欲更改其它密碼組及存取條件則須輸入此組

24、密碼，存取條件中則明定每個Block之存寫條件。（4）卡操作指令表3 S50操作指令指令名稱指令代碼指令功能Request Std0x26請求天線的范圍內(nèi)非休眠的狀態(tài)所有卡Request All0x52請求天線的范圍內(nèi)所有的卡AntiCollision0x93防碰撞，當(dāng)多張卡處于天線范圍中的情況下，選取一張Select Tag0x93選卡，將防碰撞所返回的卡選中，對該卡進(jìn)行操作Authentication_A0x60驗證卡內(nèi)的某扇區(qū)密碼aAuthentication_B0x61驗證卡內(nèi)的某扇區(qū)密碼bRead0x30讀卡Write0xA0寫卡，16字節(jié)的操作，即整塊對射頻卡進(jìn)行操作Increme

25、nt0xC1增值Decrement0xC0減值Restore0xC2復(fù)制，將卡內(nèi)的某一數(shù)據(jù)塊整地體復(fù)制到設(shè)定地方Transfer0xB0將buffer數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付▔K，增、減值需要該指令完成HALT0x50使卡進(jìn)入到休眠狀態(tài)，并結(jié)束MFRC522和卡的通信（5）通訊原理圖7 S50與讀卡器通訊原理3.3 顯示電路3.3.1 LCD12864電氣特性介紹 輸入高電平（VIH): 0.7VddVdd 輸入低電平 (VIL): 0.6V max 輸出高電平（VOH): 0.8VDDVDD 輸出低電平（VOL): 0.4V max 模塊工作電流: 35mA 白背光工作電流: 60mA max 黃綠背光

26、工作電流: 360mA max53.3.2 LCD12864結(jié)構(gòu)圖圖8 LCD12864內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3.2 LCD12864的引腳介紹表4 LCD12864引腳介紹管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)整4RS (CS）H/LRS=“H”，代表DB7DB0為要顯示的數(shù)據(jù)RS=“L”，代表DB7DB0為要顯示的指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”；E=“H”,數(shù)據(jù)被讀至DB7DB0R/W=“L”；E=“HL”, DB7DB0 數(shù)據(jù)被寫至IR或者DR6E (SCLK)H/L使能信號7DB0-DB8H/L3態(tài)數(shù)據(jù)線8PSBH/L

27、H：八位或四位并口的方式，L：串口方式9NC-空腳10/RESETH/L復(fù)位端，低電平生效續(xù)表4管腳號管腳名稱電平管腳功能描述11VOUT-LCD的驅(qū)動電壓的輸出端12AVDD背光源的正端（+5V）13KVSS背光源的負(fù)端3.3.3 LCD12864的控制信號說明RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：表5 RS,R/W的工作模式RSR/W功能說明LL寫指令至指令存儲器LH讀出忙的標(biāo)志（BF）及地址的記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HL寫數(shù)據(jù)至寄存器（DR）HH從數(shù)據(jù)寄存器（DR）里讀出數(shù)據(jù)E使能信號的工作模式說明：表6 E使能信號的工作模式E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高>低I/O的緩沖>dr配合

28、/W開始寫數(shù)據(jù)或者指令高DR>I/O緩沖配合R開始讀數(shù)據(jù)或者指令低/低>高無動作 （1）忙標(biāo)志BF    BF標(biāo)志顯示內(nèi)部的工作情況，BF=1代表模塊正在開始內(nèi)部的操作,這個時候模塊不接收外部指令與數(shù)據(jù)；bf=0,模塊處于準(zhǔn)備的狀態(tài)中，隨時都可接收外部指令與數(shù)據(jù)。使用STATUS RD 指令,能夠?qū)f標(biāo)志讀到DB7總線,然后檢驗?zāi)K的工作狀態(tài)。（2）字體生成ROM（CGROM）    字體生成ROM（CGROM）提供8192個觸發(fā)模塊用來打開和關(guān)閉屏幕顯示。DFF = 1是開顯示，DDRAM的內(nèi)容就會顯示在屏幕

29、上，DFF= 0是關(guān)閉顯示。DFF的狀態(tài)受指令Display on/Off與RST信號控制。（3）顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM） 模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)RAM提供了64×2個位元組的空間，最多能夠控制4行16字（64個字）的中文字體顯示，在寫入顯示數(shù)據(jù)RAM的時候，可分別顯示出CGROM和CGRAM的字體；此模塊可以顯示出三種字體，分別為半角英數(shù)字體(16*8)、CGRAM字體和CGROM的中文字體，三種字體的選擇，是由在DDRAM中寫入的編碼來選擇的，CGRAM里的自定義字體由0000H0006H的編碼（其代碼分別為0000、0002、0004、0006共四個）選擇，半角英數(shù)字的字型將由02

30、H7FH的編碼選擇，關(guān)于A1以上編碼將會自動與下一個位元組相結(jié)合，組成兩個位元組的編碼將形成中文字型的編碼BIG5（A140D75F）和GB（A1A0-F7FFH）。  （4）字型生成RAM(CGRAM)    字型生成RAM能夠提供圖象定義或造字的功能, 能夠提供4組16×16點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者能夠?qū)?nèi)部字體未提供的圖象形字體自主定義到CGRAM里，這樣就能夠與CGROM里的定義相同地通過DDRAM顯示于屏幕上。（5）地址的計數(shù)器AC 地址的計數(shù)器用于存儲DDRAM/CGRAM其一地址,其能夠通過設(shè)定指令的寄存器去改變，之后

31、只需讀取或者是寫入到DDRAM/CGRAM的數(shù)值時，地址的計數(shù)器數(shù)值便會自動加1，當(dāng)rs是“0”時但R/W為“1”的時候，地址得計數(shù)器中的值便會被讀取至DB6DB0里去。（6）光標(biāo)/閃爍的控制電路 此模塊電路提供了硬體光標(biāo)和閃爍控制的電路，通過地址的計數(shù)器的數(shù)值去指定DDRAM里的光標(biāo)或者閃爍的位置5。3.3.4 LCD12864的指令說明基本指令集表7 LCD12864基本指令集指令名稱控制信號控制代碼執(zhí)行時間（us）RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示00000000011600地址歸0000000001x72進(jìn)入指定點(diǎn)00000001I/ds72顯示的開關(guān)設(shè)定0000001

32、DCB72移位控制000001S/CR/lXX72功能設(shè)定00001DlX0/REXX72設(shè)置CGRAM的地址0001A5A4A3A2A1A072設(shè)置DDRAM的地址0010A5A4A3A2A1A072讀忙標(biāo)志與地址0BFA6A5a4A3A2A1A072寫顯示的數(shù)據(jù)10顯示數(shù)據(jù)72讀顯示的數(shù)據(jù)11顯示數(shù)據(jù)72擴(kuò)充指令集表8 LCD12864擴(kuò)充指令集指令名稱控制信號控制代碼執(zhí)行時間（us）RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0待命模式000000000172卷動地址y抑或ramd的地址選擇000000001SR72反白顯示00000001R1R072睡眠模式0000001SlXX72擴(kuò)充功

33、能的設(shè)定00001DlX1/REG072設(shè)定繪圖 ram的地址001000A3A2A1A072A6A5A4A3A2A1A03.3.5 LCD12864操作時序圖9 8位并口寫操作時序圖10 8位并口讀操作時序圖11 外部復(fù)位時序圖3.3.5 LCD12864電路連接圖圖12 LCD12864連接圖3.4 存儲電路3.4.1 AT24C02簡介及特性AT24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有256個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線功能進(jìn)行操作，有一個專門的寫保護(hù)功能。 工作電

34、壓：1.8V5.5V 輸入/輸出引腳兼容5V，應(yīng)用在內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 128x8(1K),256x8(2K),512x8(4K),1024x8(8K),2048x8(16K） 二線串行接口輸入引腳，經(jīng)施密特觸發(fā)器濾波抑制噪聲 雙向數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 兼容400KHz（1.8V,2.5V,2.7V,3.6V） 支持硬件寫保護(hù) 高可靠性：寫次數(shù)：1,000,000次數(shù)據(jù)保存：100年63.4.2 AT24C02內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖13 AT24C02內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.4.3 AT24C02引腳介紹及說明 表9 AT24C02引腳圖引腳名稱引腳功能A0A2器件地址輸入SDA串行數(shù)據(jù)輸入輸出SCL串行時鐘輸入WP寫保護(hù)VCC電

35、源GND地（1) 串行時鐘信號引腳(SCL)：在SCL輸入時鐘信號的上升沿將數(shù)據(jù)送入EEPROM器件,并且在時鐘下降沿期間把數(shù)據(jù)讀出來。（2) 串行數(shù)據(jù)的輸出/輸入引腳(SDA)：SDA引腳能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)串行傳輸。該引腳是開漏輸出，可以和其它多個開漏輸出的器件或者開集電極的器件線或連接。（3) 地址腳(A0,A1,A2)：A0、A1和A2引腳是24C01與24C02的地址碼輸入引腳。24C01在一根總線上最多能夠?qū)ぶ钒藗€1K器件，24C02在一根總線上最多能夠?qū)ぶ返桨藗€2K器件，A0、A1和A2內(nèi)部必須連接。24C04僅使用A2、A1當(dāng)做器件地址的輸入引腳，于一根總線上最多能夠?qū)ぶ返剿膫€4K

36、器件。A0引腳的內(nèi)部沒有連接。24C08僅使用A2作為器件的地址輸入引腳，在一根總線上最多可尋址兩個8K器件。A0和A1引腳內(nèi)部未連接。24C16未使用作為硬件連接的器件地址輸入引腳，在一個總線上最多可連接一個16K器件。A0、A1和A2引腳內(nèi)部未連接。（4) 寫保護(hù)(WP)引腳：24C01/02/04/08/16具有用于硬件數(shù)據(jù)寫保護(hù)功能的引腳。當(dāng)該引腳接GND時，允許正常的讀/寫操作。當(dāng)該引腳接VCC時,芯片啟動寫保護(hù)功能。63.4.4 AT24C02工作原理(1）時鐘和數(shù)據(jù)傳輸：SDA引腳一般被外圍器件拉為高電平。SDA引腳的數(shù)據(jù)應(yīng)在SCL為低時變化；當(dāng)數(shù)據(jù)在SCL為高時變化，將視為下文

37、所述的一個起始或停止命令。(2）起始命令：當(dāng)SCL為高，SDA由高到低的變化被視為起始命令，必須以起始命令作為任何一次讀/寫操作命令的開始。(3）停止命令：當(dāng)SCL為高，SDA由低到高的變化被視為停止命令，在一個讀操作后，停止命令會使EEPROM進(jìn)入等待態(tài)低功耗模式(4）應(yīng)答：所有的地址和數(shù)據(jù)字節(jié)都是以8位為一組串行輸入和輸出的。每收到一組8位的數(shù)據(jù)后，EEPROM都會在第9個時鐘周期時返回應(yīng)答信號。每當(dāng)主控器件接收到一組8位的數(shù)據(jù)后，應(yīng)當(dāng)在第9個時鐘周期向EEPROM返回一個應(yīng)答信號。收到該應(yīng)答信號后EEPROM會繼續(xù)輸出下一組8位的數(shù)據(jù)。若此時沒有得到主控器件的應(yīng)答信號，EEPROM會停止

38、讀出數(shù)據(jù)，直到主控器件返回一個停止命令來結(jié)束讀周期。(5）等待模式：24C01/02/04/08/16特有一個低功耗的等待模式?？梢酝ㄟ^以下方法進(jìn)入該模式： 上電 收到停止位并且結(jié)束所有的內(nèi)部操作后。(6) 器件復(fù)位：在協(xié)議中斷、下電或系統(tǒng)復(fù)位后，器件可通過以下步驟復(fù)位： 連續(xù)輸入9個時鐘 在每個時鐘周期中確保當(dāng)SCL為高時SDA也為高； 建立一個起始條件7。3.4.5 AT24C02操作時序圖14 總線時序圖15 寫周期時序 圖16 啟動和停止時序3.4.6 AT24C02電路連接圖圖17 AT24C02連接圖3.5 獨(dú)立鍵盤電路3.5.1 單片機(jī)鍵盤和鍵盤接口概述鍵盤可以分成編碼的鍵盤與非

39、編碼的鍵盤兩類，鍵盤上的閉合鍵地識別是通過專用地硬件編碼器來實現(xiàn)的，并生成編碼值的可以稱為編碼鍵盤，例如計算機(jī)的鍵盤，而通過軟件編程才識別的鍵盤稱作非編碼的鍵盤，在SCM組成的各種系統(tǒng)中，用的較多的為非編碼的鍵盤，非編碼的鍵盤又分為獨(dú)立鍵盤和行列式鍵盤也稱為矩陣式鍵盤。在本設(shè)計中由于占用的I/O口較多，且獨(dú)立按鍵較簡單，且能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能，所以選擇獨(dú)立按鍵。按鍵功能的實現(xiàn)應(yīng)該包含兩方面：一是按鍵的識別，換句話說就是找到被按下的是哪一個鍵。二是按鍵功能上的實現(xiàn)。第一項工作通過硬件電路去實現(xiàn)，而第二項卻是通過軟件來實現(xiàn)的。下面具體介紹鍵盤相關(guān)知識8。 具體來說，鍵盤的接口應(yīng)當(dāng)完成以下操作功能： 掃

40、描，確定那一個鍵被按下 識別，確定被按的鍵的具體位置。 生成鍵值，即確認(rèn)所按下鍵所代表的意思。 這些功能通常是通過硬件與軟件相協(xié)調(diào)的方式實現(xiàn)的，換句話說就是用接口電路和軟件識別協(xié)同工作，具體他們負(fù)責(zé)哪些方面，這需要根據(jù)實際情況去鑒定，但有一個總的原則，那就是硬件越詳細(xì)，則軟件越簡單，硬件越簡略，則軟件越復(fù)雜。3.5.2 按鍵存在的問題及消除辦法問題：普通的按鍵，從本質(zhì)上來說就是一個機(jī)械開關(guān)，在被按下或者松開的時候，由于開關(guān)的機(jī)械特性，會存在一個抖動的過程，這就造成了電壓的跳變，對于TTL電路來說，就有可能存在鍵值，在0和1之間不斷的發(fā)生跳變，這將會對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成威脅。圖18 按鍵抖動圖

41、解決辦法： 硬件消抖：將按鍵用電容接地或者接一個邊沿觸發(fā)器 延時消抖：將檢測程序延時幾毫秒3.5.3 鍵盤電路連接方式 按確認(rèn)鍵可以對選項進(jìn)行選擇，按切換鍵可以對不同選項進(jìn)行切換，按退出鍵則可以退出菜單，進(jìn)入主界面。圖19 按鍵連接圖3.6 報警和提示電路3.6.1 報警電路概述為了給使用者提供直觀反饋，本設(shè)計中加入了提示電路，具體如下： 紅色LED： 當(dāng)使用者的智能卡為不能識別時亮起 綠色LED： 當(dāng)使用的智能卡被識別為有效時亮起 蜂鳴器：當(dāng)有智能卡放入識別區(qū)時，無論是有效或者無效卡，蜂鳴器都會發(fā)出一聲“滴”的聲音。在修改權(quán)限密碼時，如果初始密碼輸入不正確時，蜂鳴器急促鳴響數(shù)十秒。3.6.2

42、 實現(xiàn)電路 由于單片機(jī)輸出電流較小，所以在連接蜂鳴器時通過接一個NPN三極管，基極與I/O口連接，發(fā)射機(jī)與蜂鳴器連接，發(fā)射集接地，構(gòu)成一個共射放大電路，使得蜂鳴器可以爭產(chǎn)工作，具體鏈接如下：9圖20 蜂鳴器電路 對于LED報警電路，將發(fā)光二極管的正極與電源相連，負(fù)極與單片機(jī)I/O口相連10。圖 21 LED連接電路4 軟件設(shè)計部分4.1 總體程序設(shè)計流程圖圖22 總體流程圖 4.2 卡片檢測子程序流程圖圖23 設(shè)置子程序流程圖4.3 設(shè)置子程序流程圖圖24 卡片監(jiān)測子程序流程圖4.4 各模塊子程序4.4.1 主程序 當(dāng)進(jìn)入主程序時，先關(guān)閉蜂鳴器，而后對液晶和讀卡器模塊初始化，然后進(jìn)入一個循環(huán)，

43、不斷檢測按鍵是否按下以及讀卡器模塊是否有卡。void main(void)BEEP = BEEPOFF ; lcd_init(); PcdReset(); PcdAntennaOff();PcdAntennaOn(); M500PcdConfigISOType( 'A' );while(1)key_scan();key_sz();exe_mode();4.4.2 菜單選擇程序 進(jìn)入主界面后，根據(jù)菜單鍵是否按下，判斷是否進(jìn)入菜單程序，進(jìn)入后，判斷切換鍵是否按下，來進(jìn)行選項切換。void menu_select(void)if(up_down=UP)Disp_HZ(0x80,dat

44、8,8);Disp_HZ(0x98,dat13,8);if(up_down=DOWN)Disp_HZ(0x80,dat8,8););Disp_HZ(0x98,dat13,8);4.4.3 檢測程序 先檢測是否有卡片在讀卡器附近，而后檢測卡內(nèi)數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中的對比，如果相同，則授權(quán)為有效，如果不同則為無效。void detect(void)unsigned char i,Temp2;checkcard_ok=0;if(PcdRequest(0x52,Temp)=MI_OK) if(PcdAnticoll(UID)=MI_OK) for(i=0;i<MAXCARDNUM;i+)RdFromR

45、OM(EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF,EEPROM_PAGE_ADDR_TABLEi,4);if(UID0=EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF0 && UID1=EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF1 && UID2=EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF2 && UID3=EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF3)checkcard_ok=1;break;if(checkcard_ok)checkcard_ok=0;LED_G=LED_GON;successbeep();Disp_

46、HZ(0x80,dat0,8);Disp_HZ(0x90,dat4,8);Delay_100us(30000);LED_G=LED_GOFF;elseLED_R=LED_RON;failbeep();Disp_HZ(0x80,dat0,8);Disp_HZ(0x98,dat0,8);Delay_100us(30000);LED_R=LED_ROFF;115 系統(tǒng)調(diào)試與分析智能門禁系統(tǒng)實現(xiàn)了主界面、菜單界面、添加新卡和注銷卡的功能。具體過程是：接上電源后，進(jìn)入初始界面，LCD12864顯示“歡迎”字樣，此時除了菜單鍵可以讀取，其它按鍵被鎖住，具體如圖25所示：圖25 主界面 將兩張卡放在識別區(qū)，

47、其中一張卡獲得授權(quán)，而另一張則未被授權(quán)，其結(jié)果圖26所示：圖26 已被授權(quán)圖27 未被授權(quán) 按一下菜單鍵，LCD12864顯示添加新卡、注銷所有卡選項，具體如圖27所示：圖28 菜單界面按確認(rèn)鍵，輸入授權(quán)密碼，如果密碼正確，則可以添加新卡，輸入錯誤，后繼續(xù)輸入，如果失敗三次，自動退出菜單；按一下切換鍵，選擇光標(biāo)切換至注銷所有卡，按數(shù)字鍵輸入六位密碼后，則注銷所有卡，若密碼輸入不正確，則退出菜單；在菜單界面內(nèi)，長按切換鍵，進(jìn)入修改密碼功能：先輸入原始密碼，如果輸入正確，擇繼續(xù)輸入新密碼，如果原始密碼輸入不正確，則退出菜單。156 結(jié)論 本設(shè)計所用元器件較多，電路中使用了STC89C52單片機(jī)、M

48、FRC522、LCD12864、AT24C02等主要元件,實現(xiàn)了預(yù)計功能。在對設(shè)計要求做了認(rèn)真分析后，根據(jù)要求選擇了相關(guān)元器件，設(shè)計各模塊電路，包括單片機(jī)控制電路、顯示電路、射頻卡識別電路、存儲電路、鍵盤電路，提示報警電路。之后通過軟件編程，實現(xiàn)了卡識別、加新卡、注銷卡、修改密碼等功能。 由于個人水平有限，本次設(shè)計中許多方面做得并不夠好，在硬件部分，沒有人工語音提示、鍵盤數(shù)較少等，軟件上的問題則是不能記錄各張卡的全部信息，所以不能有效的對進(jìn)出人員的信息進(jìn)行統(tǒng)計，不利于聯(lián)機(jī)加以改善，以適應(yīng)人們生活上的需求。 智能門禁系統(tǒng)應(yīng)具有很強(qiáng)的實踐性，他需要人們在不斷地使用中，發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)和漏洞，并不斷去完善，讓它能夠與時俱進(jìn)，跟上時代潮流，在維護(hù)廣大人民群眾的安全上發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)：1 陸洲町.基于51單片機(jī)的多功能電子門禁系統(tǒng)設(shè)計.北京航空航天出版社.2001.7 2 鄒應(yīng)全.51系列單片機(jī)原理與實驗教程.西安電子科技大學(xué)出版社.2007.123 仲偉楊.數(shù)字IC測試儀的研究與設(shè)計.南京理工大學(xué).2011.34 周曉光、王曉華，射頻識別（RFID）技術(shù)原理與應(yīng)用