智能门锁系统的设计与实现
摘 要本课题选用了智能门锁系统的设计与实现作为研究目标，选用了宏晶公司研发的STC89C52单片机作为微处理器，设计了一款相比于市面上常用门禁具有更低的功耗以及更加快速的识别感应速度的系统，与此同时在对卡片的识别结果正确度上更加提高，使得门禁系统的安全性得到了保障。本课题通过STC89C52最小系统电路、LCD1602液晶屏电路、蜂鸣器电路和射频身份卡识别电路等电路的构建，完美的实现了对系统参数的显示、发出报警信号和身份识别等效果，通过多方面的测试，这款系统无论是在硬件电路系统上还是软件程序上都能够流畅运行，尤其是程序，通过专业软件的测试发现它的底层的运行效率极高。在进行系统硬件配置时，想到为了可以把系统的价格、功率消耗以及系统外形体积开销降到最小，所以把一切无用以及可有可无的模块和元件进行裁剪，在软件上把使用不到的变量和函数进行屏蔽，使软件代码量能够实现大幅度压缩，极大的提升程序运行的流畅性。验证环节中对智能感应门禁系统的设计成果进行了逐个测试，通过测试结果数据的清晰显示，反映出了本智能感应门禁控制系统具有极高的实用价值和推广潜力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能感应门禁的发展背景 1
（二） 智能感应门禁的发展现状 1
（三） 本文主要设计内容 1
二、 智能感应门禁的方案设计 2
三、 智能感应门禁的主控电路设计 4
（一） STC89C52单片机简介 4
（二） 最小系统电路设计 4
四、 系统硬件设计 5
（一） 门禁的显示电路设计 5
（二） 蜂鸣提示电路设计 5
（三） 门卡无线感应电路设计 6
1. RC522型RFID模块简介 6
2. 门卡无线感应电路设计 6
（四） 时基电路设计 7
（五） 按键电路设计 8
五、 系统软件设计 9
（一） 智能感应门禁的主程序流程设计 9
（二） 液晶显示流程设计 10
（三） 有源蜂鸣器流程设计 11
（四） RC522型RFID模块流程设计 12
六、 实物调试 13
总结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
与展望 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
引言
智能感应门禁的发展背景
智能感应门禁系统可以实现对外部数据的高速采集另外交由里面高性能内核进行快速运算并且得到结果，通过软硬件电路的灵活配合实现快速的识别、运算、校验以及判断等目标，该指标的完成颠覆了人们内心中还保存着的对传统智能感应门禁控制系统的深刻记忆，而且这类智能功能的完成也意味着电子技术早已进入了一个崭新的时代，在此基础上本文把提出对一种智能感应门禁系统的设计，通过对这种系统的设计目标、国内外发展现状以及软硬件系统的构建，来验证设计方案的可行性。智能感应门禁系统的实现不但依靠研发人员的卓越智慧，更与电子器件的研发生产技术的不断成熟有密切关系，在大规模集成电路技术出现之前，要想完成一个简易的功效一般须要多个复杂的电路进行相互之间连接才可以实现，而自从有了集成芯片，单片芯片就能够实现多种繁杂的功能，所以在这之前只能停留在想象阶段的设计方案都获得了完美的完成。本论文所说的智能感应门禁系统事实上是指在系统内部植入了一定程度的智能处理代码程序的控制系统，与传统的系统作比较它已经不再是一种普通的控制系统了，由于里面通过微处理器芯片并且结合具备高效智能的代码程序作为组合，因此其智能程度尤为高，在硬件上通过对智能传感器以及其它驱动器的配置，它将能够实现非常多传统智能感应门禁控制系统所不具备的智能功能。
智能感应门禁的发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行调研查阅，前段时间美国芝加哥大学一个和智能感应门禁控制系统相关的研究小组推出了一条公告，宣布他们最新推出了一款专门用于实现智能感应门禁控制系统进行数据采集的高性价比智能传感器，这种类型的传感模块集合了多种探头，通过这种类型的传感器的工作可以为系统提供多个方面的采集数据而且通过传感器件里面主控器的处理，把这些数据进行整合和提取，把底层数据中有效的信号提取出来传入到信息层并通过高速SPI接口送出，该款高性能传感模块的发布把意味着对于智能感应门禁系统的设计又取得了一大进步。
本文主要设计内容
本文主要以《智能门禁系统的设计与实现》作为研究课题，最终设计了一款较高性能的智能门禁系统，课题对这款系统的硬件系统、软件系统以及实物安装与调试等部分进行了全面的介绍，这款门禁主要实现了对IC卡片的近距离无线感应，根据IC卡中所携带的卡号进行持卡人身份判断从而实现门锁的开启或者关闭，与此同时还具有一定的报警功能。
智能感应门禁的方案设计
智能感应门禁系统所要解决的核心问题是如何实现对门卡的近距离无线感应功能并且能够将持卡人所持卡片中所携带的唯一信息进行读取，为了实现这个功能本课题对大量资料文献进行了翻阅，结合当前市面上的大多数门禁系统，可以知道身份无线识别技术（即RFID）是一种门禁系统中常用的识别技术，它具有保密性高，无线数据不易被破解的性能，这正适合应用于本系统中，因此本课题也将采用这种RFID计数来实现对门禁系统的感应，为了更加清晰地对本课题的实现方案进行设计，设计了下图中的硬件结构框图。
由于RFID技术使用的是13.56MHz的射频信号作为通信频段，频率较高，所以目前市面上使用的RFID电路都采用集成式，因为手工焊接会带来识别感应不正确或者引入过多的感染信号，由此本课题也采用了一款高集成度的RFID传感器——RC522来实现这一功能，如框图中单片机与这款模块的连接关系，单片机将通过SPI接口与RC522进行直接相连，由于SPI接口实现了高速数据通信的特点，正好适用于本系统。这两个结构在工作时，在单片机的驱动下，RC522模块将持续对周围近距离空间内发射无线感应射频信号（13.56MHz），由于功率较低，所以不会对人体造成伤害，当持卡人持卡片靠近该区域后，卡片在接收到无线感应信号后，启动卡片内部的电路工作，将卡片所携带的信息通过内部板载天线发射出去并最终被RC522模块接收到，随后RC522将接收到的卡片数据通过SPI接口送入单片机，这就是这两者之间的工作原理。
考虑到目前市面上大多数门禁都具有多功能性，其中在显示效果上，设计厂商可是做足了功夫，为此本课题也将为这款门禁系统配备一个液晶显示功能，经过网上的资料查阅，可以得知51单片机加LCD1602液晶屏架构是单片机控制系统中一种常用的显示方法，51单片机能够通过并行接口对这款液晶屏进行快速驱动，实现大量显示数据在短时间内的收发，能够对显示内容进行快速更新，因此在下图框图中也配置了这款LCD1602液晶屏部分，单片机将通过其P0口的8个普通GPIO管脚对该液晶进行驱动，最终将实现对所识别到的IC卡号进行显示。
目录
一、 引言 1
（一） 智能感应门禁的发展背景 1
（二） 智能感应门禁的发展现状 1
（三） 本文主要设计内容 1
二、 智能感应门禁的方案设计 2
三、 智能感应门禁的主控电路设计 4
（一） STC89C52单片机简介 4
（二） 最小系统电路设计 4
四、 系统硬件设计 5
（一） 门禁的显示电路设计 5
（二） 蜂鸣提示电路设计 5
（三） 门卡无线感应电路设计 6
1. RC522型RFID模块简介 6
2. 门卡无线感应电路设计 6
（四） 时基电路设计 7
（五） 按键电路设计 8
五、 系统软件设计 9
（一） 智能感应门禁的主程序流程设计 9
（二） 液晶显示流程设计 10
（三） 有源蜂鸣器流程设计 11
（四） RC522型RFID模块流程设计 12
六、 实物调试 13
总结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
与展望 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
引言
智能感应门禁的发展背景
智能感应门禁系统可以实现对外部数据的高速采集另外交由里面高性能内核进行快速运算并且得到结果，通过软硬件电路的灵活配合实现快速的识别、运算、校验以及判断等目标，该指标的完成颠覆了人们内心中还保存着的对传统智能感应门禁控制系统的深刻记忆，而且这类智能功能的完成也意味着电子技术早已进入了一个崭新的时代，在此基础上本文把提出对一种智能感应门禁系统的设计，通过对这种系统的设计目标、国内外发展现状以及软硬件系统的构建，来验证设计方案的可行性。智能感应门禁系统的实现不但依靠研发人员的卓越智慧，更与电子器件的研发生产技术的不断成熟有密切关系，在大规模集成电路技术出现之前，要想完成一个简易的功效一般须要多个复杂的电路进行相互之间连接才可以实现，而自从有了集成芯片，单片芯片就能够实现多种繁杂的功能，所以在这之前只能停留在想象阶段的设计方案都获得了完美的完成。本论文所说的智能感应门禁系统事实上是指在系统内部植入了一定程度的智能处理代码程序的控制系统，与传统的系统作比较它已经不再是一种普通的控制系统了，由于里面通过微处理器芯片并且结合具备高效智能的代码程序作为组合，因此其智能程度尤为高，在硬件上通过对智能传感器以及其它驱动器的配置，它将能够实现非常多传统智能感应门禁控制系统所不具备的智能功能。
智能感应门禁的发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行调研查阅，前段时间美国芝加哥大学一个和智能感应门禁控制系统相关的研究小组推出了一条公告，宣布他们最新推出了一款专门用于实现智能感应门禁控制系统进行数据采集的高性价比智能传感器，这种类型的传感模块集合了多种探头，通过这种类型的传感器的工作可以为系统提供多个方面的采集数据而且通过传感器件里面主控器的处理，把这些数据进行整合和提取，把底层数据中有效的信号提取出来传入到信息层并通过高速SPI接口送出，该款高性能传感模块的发布把意味着对于智能感应门禁系统的设计又取得了一大进步。
本文主要设计内容
本文主要以《智能门禁系统的设计与实现》作为研究课题，最终设计了一款较高性能的智能门禁系统，课题对这款系统的硬件系统、软件系统以及实物安装与调试等部分进行了全面的介绍，这款门禁主要实现了对IC卡片的近距离无线感应，根据IC卡中所携带的卡号进行持卡人身份判断从而实现门锁的开启或者关闭，与此同时还具有一定的报警功能。
智能感应门禁的方案设计
智能感应门禁系统所要解决的核心问题是如何实现对门卡的近距离无线感应功能并且能够将持卡人所持卡片中所携带的唯一信息进行读取，为了实现这个功能本课题对大量资料文献进行了翻阅，结合当前市面上的大多数门禁系统，可以知道身份无线识别技术（即RFID）是一种门禁系统中常用的识别技术，它具有保密性高，无线数据不易被破解的性能，这正适合应用于本系统中，因此本课题也将采用这种RFID计数来实现对门禁系统的感应，为了更加清晰地对本课题的实现方案进行设计，设计了下图中的硬件结构框图。
由于RFID技术使用的是13.56MHz的射频信号作为通信频段，频率较高，所以目前市面上使用的RFID电路都采用集成式，因为手工焊接会带来识别感应不正确或者引入过多的感染信号，由此本课题也采用了一款高集成度的RFID传感器——RC522来实现这一功能，如框图中单片机与这款模块的连接关系，单片机将通过SPI接口与RC522进行直接相连，由于SPI接口实现了高速数据通信的特点，正好适用于本系统。这两个结构在工作时，在单片机的驱动下，RC522模块将持续对周围近距离空间内发射无线感应射频信号（13.56MHz），由于功率较低，所以不会对人体造成伤害，当持卡人持卡片靠近该区域后，卡片在接收到无线感应信号后，启动卡片内部的电路工作，将卡片所携带的信息通过内部板载天线发射出去并最终被RC522模块接收到，随后RC522将接收到的卡片数据通过SPI接口送入单片机，这就是这两者之间的工作原理。
考虑到目前市面上大多数门禁都具有多功能性，其中在显示效果上，设计厂商可是做足了功夫，为此本课题也将为这款门禁系统配备一个液晶显示功能，经过网上的资料查阅，可以得知51单片机加LCD1602液晶屏架构是单片机控制系统中一种常用的显示方法，51单片机能够通过并行接口对这款液晶屏进行快速驱动，实现大量显示数据在短时间内的收发，能够对显示内容进行快速更新，因此在下图框图中也配置了这款LCD1602液晶屏部分，单片机将通过其P0口的8个普通GPIO管脚对该液晶进行驱动，最终将实现对所识别到的IC卡号进行显示。
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