rfid的智能门禁系统设计
摘 要智能门禁系统目前已经被广泛应用与日常办公、区民小区及众多公共场所的安保系统中。本课题通过资料查阅、器件对比分析，以51单片机为核心控制器，利用RFID技术，完成了控制电路、显示电路、语音电路等模块化设计，结合C语言进行软件程序编写，最终实现了一款智能门禁系统的设计。经过仿真验证，该系统具有门禁授权、身份识别、事件时间记录等功能，整个系统功耗低，制作成本合理，实用价值高的优势，具有一定的实用价值和推广意义。
目录
一、 引言 1
（一） 智能门禁的发展背景 1
（二） 智能门禁的发展现状 1
（三） 课题主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） 射频身份识别模块介绍 4
（四） DS1302时钟芯片介绍 5
（五） LCD1602显示器介绍 5
三、 硬件设计 6
（一） 智能门禁系统的硬件原理框图设计 6
（二） 最小系统设计 6
1. 时钟电路设计 6
2. 复位电路设计 7
（三） 射频身份识别模块电路设计 7
（四） DS1302时钟电路设计 8
（五） 显示器电路设计 9
（六） 门阀启闭电路设计 9
（七） 声音提示电路设计 10
四、 软件设计 11
（一） 智能门禁系统课题的软件工作流程设计 11
（二） 射频身份识别模块工作流程设计 11
（三） DS1302芯片软件工作流程设计 12
（四） 显示器工作流程设计 13
（五） 门阀启闭软件流程设计 14
五、 系统功能仿真测试 15
（一） 仿真环境介绍 15
（二） 功能测试 16
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录三 源程序 24
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
智能门禁的发展背景
随着人们对公共环境安全意识的不断增强，越来越多的办公场所、公共场合、居民小区对门禁系统提出了“智能化”的需求。所谓“智能门禁”是指系统不仅仅只是具有开门、关门的基本功能，还应该具有模拟人工的智能判别功能。例如：访客身份识别、对应的授权级别，对于非法闯入或越级访问进行报警应对等等。
调研显示，目前常常应用于智能门禁系统的主要有强大的处理器、以太网技术和半导体技术。处理器的强大处理作用使得它具有了一定的“思考”功能；不但能够实现传统铁门阻挡陌生人或盗贼侵入室内的普通功能，更能够对访问者的身份进行检测、判断以及危险时报警的智能功能。以太网技术的成熟，一些高端的门禁系统更是实现了通信组网的功能，实现对单元内各个门禁的统一监测和管理，大大提升了防盗机能，降低了危害发生频率。
在近现代半导体技术得到发展后，键盘式门禁系统快速出现在全国大大小小的小区中。早期门禁的典型特征是布线复杂。主要是将电话通信技术与铁门相结合，探访者通过键盘按下所要访问的房间号，号码拨通后主人将通过语音通话来对探访者的身份进行人工判断，主人判断过后将按下门阀开启按键，门禁将在电动方式下自动被打开；而若探访者不允许被进入，门阀将不会被打开。随着科技的快速发展，许多用户提出了是否可以实现门禁对探访者身份的自动识别和判断。这项要求在射频身份识别技术（RFID）成熟后得到实现。探访者手持一个IC（射频身份卡）靠近门禁的读卡器时，若读卡成功（即探访者的身份合法），则门禁系统自动将门阀开启。这在一定意义上大大提升了门禁的利用，实现了很大程度上的智能概念，本课题也将采用RFID技术来实现一款智能门禁控制系统。
智能门禁的发展现状
纵观这几年新型智能小区不断涌现在大中小城市中，门禁作为一项重要的安防措施，小区设计者和楼房购买者对于门禁的需求和要求不断提升。目前机能最先进的智能门禁能够将面容识别及语音、指纹分析功能嵌入到其内部处理器中，通过内部高机能的处理器的强大处理作用，实现了更多途径的身份识别判断。
课题主要研究内容
通过调研及资料查找，对比分析现有的智能门禁技术实施方案，结合本次设计的目标，本课题拟采用8位型AT89C51单片机为核心控制器件，结合RFID技术，完成一款性价比较高且带有高稳定性的智能门禁设计。整体设计拟实现的预期目标如下：
能够对IC卡持有者的身份进行快速识别和合法性判断；
当持卡者身份合法时，系统将门阀打开；不合法时，门阀则关闭；
能实现提示音功能，当刷取卡片时能实现蜂鸣提示音；
能实现较高清晰度的液晶显示功能，对刷卡者信息以及时间等参数进行显示。
论文的结构安排主要思路是：
第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对智能门禁的发展背景进行了简要阐述，分析现状；第二章确定智能门禁的主控核心即51单片机，选择出单片机外围模块所要利用型号，并简要介绍其性能特点；第三章详细描述控制系统硬件结构和各个模块电路的设计进程；第四章是软件设计，用流程图形式对程序的设计过程进行分析。
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
主控器的选择主要结合了主控芯片机能、成本以及自身的利用性能等多方面因素。通过对这些因素的筛选和对比后，最后选出ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为考虑对象。由于这两款主控器芯片对于本课题所设计的系统都具有足够的适合性，对比如下表11所示。
表11 单片机STC89C51和单片机STM32对比表
AT89C51单片机功能
AT89C51单片机
TMS320F28335型功能
与MCS51兼容
与定点C28x控制器软件兼容
4K字节可编程FLASH存储器
6个DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF
128×8位内部RAM
150MHz的高速处理能力
32可编程I/O线
具备32位浮 点处理单元
两个16位定时器/计数器
具备I2C、SPI、eCAN、ePWM等总线接口
5个中断源
高精度的PWM输出 (HRPWM)
低功耗的闲置和掉电模式
符合高低温、振动要求，满足工业环境应用
片内振荡器和时钟电路
体积小、性能强、便携性高
通过对两款控制器的特点对比可以发现，这两款芯片应用在本课题中都能够为控制系统带来独特的机能优势，但结合毕业设计周期短以及成本等方面，最后决定利用ATMEL公司的AT89C51单片机来作为主控器。
目录
一、 引言 1
（一） 智能门禁的发展背景 1
（二） 智能门禁的发展现状 1
（三） 课题主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） 射频身份识别模块介绍 4
（四） DS1302时钟芯片介绍 5
（五） LCD1602显示器介绍 5
三、 硬件设计 6
（一） 智能门禁系统的硬件原理框图设计 6
（二） 最小系统设计 6
1. 时钟电路设计 6
2. 复位电路设计 7
（三） 射频身份识别模块电路设计 7
（四） DS1302时钟电路设计 8
（五） 显示器电路设计 9
（六） 门阀启闭电路设计 9
（七） 声音提示电路设计 10
四、 软件设计 11
（一） 智能门禁系统课题的软件工作流程设计 11
（二） 射频身份识别模块工作流程设计 11
（三） DS1302芯片软件工作流程设计 12
（四） 显示器工作流程设计 13
（五） 门阀启闭软件流程设计 14
五、 系统功能仿真测试 15
（一） 仿真环境介绍 15
（二） 功能测试 16
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录三 源程序 24
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
智能门禁的发展背景
随着人们对公共环境安全意识的不断增强，越来越多的办公场所、公共场合、居民小区对门禁系统提出了“智能化”的需求。所谓“智能门禁”是指系统不仅仅只是具有开门、关门的基本功能，还应该具有模拟人工的智能判别功能。例如：访客身份识别、对应的授权级别，对于非法闯入或越级访问进行报警应对等等。
调研显示，目前常常应用于智能门禁系统的主要有强大的处理器、以太网技术和半导体技术。处理器的强大处理作用使得它具有了一定的“思考”功能；不但能够实现传统铁门阻挡陌生人或盗贼侵入室内的普通功能，更能够对访问者的身份进行检测、判断以及危险时报警的智能功能。以太网技术的成熟，一些高端的门禁系统更是实现了通信组网的功能，实现对单元内各个门禁的统一监测和管理，大大提升了防盗机能，降低了危害发生频率。
在近现代半导体技术得到发展后，键盘式门禁系统快速出现在全国大大小小的小区中。早期门禁的典型特征是布线复杂。主要是将电话通信技术与铁门相结合，探访者通过键盘按下所要访问的房间号，号码拨通后主人将通过语音通话来对探访者的身份进行人工判断，主人判断过后将按下门阀开启按键，门禁将在电动方式下自动被打开；而若探访者不允许被进入，门阀将不会被打开。随着科技的快速发展，许多用户提出了是否可以实现门禁对探访者身份的自动识别和判断。这项要求在射频身份识别技术（RFID）成熟后得到实现。探访者手持一个IC（射频身份卡）靠近门禁的读卡器时，若读卡成功（即探访者的身份合法），则门禁系统自动将门阀开启。这在一定意义上大大提升了门禁的利用，实现了很大程度上的智能概念，本课题也将采用RFID技术来实现一款智能门禁控制系统。
智能门禁的发展现状
纵观这几年新型智能小区不断涌现在大中小城市中，门禁作为一项重要的安防措施，小区设计者和楼房购买者对于门禁的需求和要求不断提升。目前机能最先进的智能门禁能够将面容识别及语音、指纹分析功能嵌入到其内部处理器中，通过内部高机能的处理器的强大处理作用，实现了更多途径的身份识别判断。
课题主要研究内容
通过调研及资料查找，对比分析现有的智能门禁技术实施方案，结合本次设计的目标，本课题拟采用8位型AT89C51单片机为核心控制器件，结合RFID技术，完成一款性价比较高且带有高稳定性的智能门禁设计。整体设计拟实现的预期目标如下：
能够对IC卡持有者的身份进行快速识别和合法性判断；
当持卡者身份合法时，系统将门阀打开；不合法时，门阀则关闭；
能实现提示音功能，当刷取卡片时能实现蜂鸣提示音；
能实现较高清晰度的液晶显示功能，对刷卡者信息以及时间等参数进行显示。
论文的结构安排主要思路是：
第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对智能门禁的发展背景进行了简要阐述，分析现状；第二章确定智能门禁的主控核心即51单片机，选择出单片机外围模块所要利用型号，并简要介绍其性能特点；第三章详细描述控制系统硬件结构和各个模块电路的设计进程；第四章是软件设计，用流程图形式对程序的设计过程进行分析。
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
主控器的选择主要结合了主控芯片机能、成本以及自身的利用性能等多方面因素。通过对这些因素的筛选和对比后，最后选出ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为考虑对象。由于这两款主控器芯片对于本课题所设计的系统都具有足够的适合性，对比如下表11所示。
表11 单片机STC89C51和单片机STM32对比表
AT89C51单片机功能
AT89C51单片机
TMS320F28335型功能
与MCS51兼容
与定点C28x控制器软件兼容
4K字节可编程FLASH存储器
6个DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF
128×8位内部RAM
150MHz的高速处理能力
32可编程I/O线
具备32位浮 点处理单元
两个16位定时器/计数器
具备I2C、SPI、eCAN、ePWM等总线接口
5个中断源
高精度的PWM输出 (HRPWM)
低功耗的闲置和掉电模式
符合高低温、振动要求，满足工业环境应用
片内振荡器和时钟电路
体积小、性能强、便携性高
通过对两款控制器的特点对比可以发现，这两款芯片应用在本课题中都能够为控制系统带来独特的机能优势，但结合毕业设计周期短以及成本等方面，最后决定利用ATMEL公司的AT89C51单片机来作为主控器。
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