mcs51单片机的门禁系统设计
目录
1.引言 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2门禁系统的分类及特点 1
1.3门禁系统的发展趋势 2
1.4本设计实现的功能 3
1.5论文组织结构图 4
1.6小结 4
2.总体方案的论证与选型 5
2.1主控模块的选型和论证 5
2.2显示模块的选型和论证 5
2.3时钟芯片的选型和论证 6
2.4存储模块的选型和论证 6
2.5语音播报模块的选型和论证 6
2.6 RFID读取模块的选型和论证 6
2.7小结 7
3.系统硬件电路设计 8
3.1系统整体设计概述 8
3.2主控模块设计 8
3.2.1 STC89C52单片机的突出优点 9
3.2.2 STC89C52单片机的中断系统 9
3.2.3单片机最小系统设计 9
3.3 LCD液晶显示接口设计 10
3.3.1液晶模块简介 10
3.3.2液晶显示部分与STC89C52的接口 11
3.4键盘接口设计 12
3.4.1独立按键设计 12
3.4.2矩阵键盘设计 13
3.5数据存储模块设计 14
3.6时钟接口的设计 14
3.6.1 DS1302概述 14
3.6.2 DS1302时钟和日历 15
3.6.3 DS1302时钟电路设计 16
3.7 MFRC522读写模块设计 16
3.7.1 MFRC522芯片介绍 17
3.7.2 MFRC522模块工作原理 18
3.7.3读写模块的天线设计 19
3.7.4读写模块电路 19
3.7.5 MFRC522模块与单片机接口电路 21
3.8语音模块设计 21
3.9小结 22
4.系统软件设计 23
4.1系统软件总体设计 23
4.2 时钟软
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件设计 24
4.3 LCD1602显示软件设计 25
4.4小结 25
5.系统调试 26
5.1硬件调试 26
5.2软件调试 26
5.3小结 27
参考文献 28
附录1:系统整体电路图 29
附录2:C语言程序 30
致谢 45
1.引言
1.1课题研究的背景及意义
随着社会的不断进步，科技水平的不断提高，传统的机械式门禁系统已经很难满足人们的日常生活与生产。由此发展出来更为可靠的系统，如电子磁卡锁、电子密码锁，此类新式锁具的诞生对于人们管理出入通道的效率有了很大提高，至此出入口通道管理跨入电子时代。然而，在不断的推广与使用当中，这种电子锁本身存在的先天缺陷就不断显现，磁卡式电子锁主要缺点是卡内信息容易被复制，长时间的使用会导致卡片与读卡设备之间产生磨损，使得卡片及设备的使用寿命大大降低，从而增加了维护设备的难度，同时此类电子锁存在着较大的安全隐患。密码式电子锁同样存在着较为明显的缺陷，它的密码信息很容易被泄露，但又无从可查，安全方面得不到保证。与此同时，这个时期的同类产品在设备安装上也存在着明显不足，很大一部分都将主要设备安装在门外，这就导致门锁可以轻易的从外部打开。门禁系统在这个时期还处于早期的不成熟阶段。之后，独立型门禁系统的出现，很大程度上缓解了这一问题。它的主要特点就是对于人员进出权限的管理不需要计算机联网就能实现相应的操作，它只需要对一些配套设备进行权限设置即可，如卡片、红外遥控器等。该门禁系统的主要缺点是进出记录无法被查询，出入权限的管理个性化不足，仅仅拥有了门禁的基础功能。在门多时，设置较为繁琐，同时安全性不强。最终联网型门禁系统的出现彻底改变了这一现状，它主要通过计算机来实现对门的权限管理，由于该门禁系统能实现联网控制，所以能很好的对出入口进行有效的管理，能够完整的记录不同时间段的出入信息，而且此类门禁系统能同时控制很多门的进出，效率极高。同时，由于能通过计算机进行远程控制，安全性方面也得到了显著提升。
本人通过对各个门禁系统的比较，综合考虑，采用了以51系列单片机为核心，将RFID与数字密码相结合的设计方案。它既能通过刷卡形式进入，也能通过密码验证进入，可以有效的提高进出的效率，真正实现门禁的高效与便捷。该门禁系统适用于一般办公与楼宇的进出入管理。
1.2门禁系统的分类及特点
门禁系统根据进出识别方式的不同大致分为以下4种：
（1）密码识别：进出权限主要由输入密码的正确与否来决定。这类门禁系统的突出优点是操作方便、无需携带卡片、成本低廉，但是此类产品安全性能差是其致命缺陷。
（2）卡片识别：进出权限由读卡方式或者读卡和密码组合方式进行识别，根据卡片种类又可分为磁卡和射频卡。磁卡有着成本低、可与微机联通、可查询开门记录的优点，不过磁卡的缺陷也很明显，如寿命较短、易被复制、受外界磁场干扰会使卡失效。相比较而言，射频卡有着寿命长、很难被复制、能实现双向控制等诸多优点，但是其生产成本较高。
（3）生物识别：进出权限由人员生物特征来决定。有指纹型、掌形型、虹膜型、脸部识别型，还有手指静脉识别型等。它的突出优点是无需携带卡片或记忆密码、安全性能极好，但是缺点跟优点一样明显，制造成本过高，对使用环境和使用者有着严格的要求，这样就造成识别效率的低下。
（4）二维码识别：以二维码作为进出的有效凭证。此类系统通过手机来获得二维码，可转发，因为手机是人们随身携带的，所以使用很便利。
1.3门禁系统的发展趋势
门禁系统从前端识别设备来看，市面上的射频卡拥有90%以上的份额，已经成为了市场的主流和日后发展的方向。在射频卡门禁系统的销售额中，占据30%以上的主要是卡片和读卡器，在中国飞利浦的Mifare系列卡是主流产品，不过由于普遍认为Mifare技术已经被破解，安全性能堪忧，人们开始采用安全性能更好的CUP卡和iCLASS系列的卡。目前非接触式卡的主流是运用RFID技术，RFID具有响应速度快，发射频率高的特点，是今后发展的方向。与此同时，智能卡也逐渐开始在门禁系统中得到使用，智能卡具有更高的安全性能和更多的信息量。
1.引言 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2门禁系统的分类及特点 1
1.3门禁系统的发展趋势 2
1.4本设计实现的功能 3
1.5论文组织结构图 4
1.6小结 4
2.总体方案的论证与选型 5
2.1主控模块的选型和论证 5
2.2显示模块的选型和论证 5
2.3时钟芯片的选型和论证 6
2.4存储模块的选型和论证 6
2.5语音播报模块的选型和论证 6
2.6 RFID读取模块的选型和论证 6
2.7小结 7
3.系统硬件电路设计 8
3.1系统整体设计概述 8
3.2主控模块设计 8
3.2.1 STC89C52单片机的突出优点 9
3.2.2 STC89C52单片机的中断系统 9
3.2.3单片机最小系统设计 9
3.3 LCD液晶显示接口设计 10
3.3.1液晶模块简介 10
3.3.2液晶显示部分与STC89C52的接口 11
3.4键盘接口设计 12
3.4.1独立按键设计 12
3.4.2矩阵键盘设计 13
3.5数据存储模块设计 14
3.6时钟接口的设计 14
3.6.1 DS1302概述 14
3.6.2 DS1302时钟和日历 15
3.6.3 DS1302时钟电路设计 16
3.7 MFRC522读写模块设计 16
3.7.1 MFRC522芯片介绍 17
3.7.2 MFRC522模块工作原理 18
3.7.3读写模块的天线设计 19
3.7.4读写模块电路 19
3.7.5 MFRC522模块与单片机接口电路 21
3.8语音模块设计 21
3.9小结 22
4.系统软件设计 23
4.1系统软件总体设计 23
4.2 时钟软
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
件设计 24
4.3 LCD1602显示软件设计 25
4.4小结 25
5.系统调试 26
5.1硬件调试 26
5.2软件调试 26
5.3小结 27
参考文献 28
附录1:系统整体电路图 29
附录2:C语言程序 30
致谢 45
1.引言
1.1课题研究的背景及意义
随着社会的不断进步，科技水平的不断提高，传统的机械式门禁系统已经很难满足人们的日常生活与生产。由此发展出来更为可靠的系统，如电子磁卡锁、电子密码锁，此类新式锁具的诞生对于人们管理出入通道的效率有了很大提高，至此出入口通道管理跨入电子时代。然而，在不断的推广与使用当中，这种电子锁本身存在的先天缺陷就不断显现，磁卡式电子锁主要缺点是卡内信息容易被复制，长时间的使用会导致卡片与读卡设备之间产生磨损，使得卡片及设备的使用寿命大大降低，从而增加了维护设备的难度，同时此类电子锁存在着较大的安全隐患。密码式电子锁同样存在着较为明显的缺陷，它的密码信息很容易被泄露，但又无从可查，安全方面得不到保证。与此同时，这个时期的同类产品在设备安装上也存在着明显不足，很大一部分都将主要设备安装在门外，这就导致门锁可以轻易的从外部打开。门禁系统在这个时期还处于早期的不成熟阶段。之后，独立型门禁系统的出现，很大程度上缓解了这一问题。它的主要特点就是对于人员进出权限的管理不需要计算机联网就能实现相应的操作，它只需要对一些配套设备进行权限设置即可，如卡片、红外遥控器等。该门禁系统的主要缺点是进出记录无法被查询，出入权限的管理个性化不足，仅仅拥有了门禁的基础功能。在门多时，设置较为繁琐，同时安全性不强。最终联网型门禁系统的出现彻底改变了这一现状，它主要通过计算机来实现对门的权限管理，由于该门禁系统能实现联网控制，所以能很好的对出入口进行有效的管理，能够完整的记录不同时间段的出入信息，而且此类门禁系统能同时控制很多门的进出，效率极高。同时，由于能通过计算机进行远程控制，安全性方面也得到了显著提升。
本人通过对各个门禁系统的比较，综合考虑，采用了以51系列单片机为核心，将RFID与数字密码相结合的设计方案。它既能通过刷卡形式进入，也能通过密码验证进入，可以有效的提高进出的效率，真正实现门禁的高效与便捷。该门禁系统适用于一般办公与楼宇的进出入管理。
1.2门禁系统的分类及特点
门禁系统根据进出识别方式的不同大致分为以下4种：
（1）密码识别：进出权限主要由输入密码的正确与否来决定。这类门禁系统的突出优点是操作方便、无需携带卡片、成本低廉，但是此类产品安全性能差是其致命缺陷。
（2）卡片识别：进出权限由读卡方式或者读卡和密码组合方式进行识别，根据卡片种类又可分为磁卡和射频卡。磁卡有着成本低、可与微机联通、可查询开门记录的优点，不过磁卡的缺陷也很明显，如寿命较短、易被复制、受外界磁场干扰会使卡失效。相比较而言，射频卡有着寿命长、很难被复制、能实现双向控制等诸多优点，但是其生产成本较高。
（3）生物识别：进出权限由人员生物特征来决定。有指纹型、掌形型、虹膜型、脸部识别型，还有手指静脉识别型等。它的突出优点是无需携带卡片或记忆密码、安全性能极好，但是缺点跟优点一样明显，制造成本过高，对使用环境和使用者有着严格的要求，这样就造成识别效率的低下。
（4）二维码识别：以二维码作为进出的有效凭证。此类系统通过手机来获得二维码，可转发，因为手机是人们随身携带的，所以使用很便利。
1.3门禁系统的发展趋势
门禁系统从前端识别设备来看，市面上的射频卡拥有90%以上的份额，已经成为了市场的主流和日后发展的方向。在射频卡门禁系统的销售额中，占据30%以上的主要是卡片和读卡器，在中国飞利浦的Mifare系列卡是主流产品，不过由于普遍认为Mifare技术已经被破解，安全性能堪忧，人们开始采用安全性能更好的CUP卡和iCLASS系列的卡。目前非接触式卡的主流是运用RFID技术，RFID具有响应速度快，发射频率高的特点，是今后发展的方向。与此同时，智能卡也逐渐开始在门禁系统中得到使用，智能卡具有更高的安全性能和更多的信息量。
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