基于IC卡的楼宇门禁系统设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于IC卡的楼宇门禁系统设计院系名称姓名学号专业指导教师 年四月二十日IV摘要本设计将采用非接触式IC卡作为应答器，将AT89C51 单片机作为系统的控制核心，微控制器主要负责整个门禁系统的信息处理、存储及控制等。外围加蜂鸣器控制报警电路、工作指示灯电路、电子锁控制电路以及8位LCD数码管显示电路等外围辅助设备，构成了一个完整的门禁管理控制系统。门禁系统主要由CPU(AT89C51 单片机)、电源指示、复位电路、工作指示电路、振荡电路、蜂鸣器报警电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块等组成。该系统采用非接触式IC卡（射频卡）完成刷卡进门，刷卡出门等功能。本文设计的门禁系统

2、电路简单, 使用方便,可靠性高、反应灵敏，系统维护方便、应用范围广泛且价格低廉，能够在大多数场合代替接触式IC卡的使用。关键词：门禁系统；AT89C51单片机；读卡器；电控锁；非接触式IC卡Error! Reference source not found.AbstractThis entrance guard system uses AT89C51 single chip microcomputer as the control core, periphery and a buzzer control circuit, the door indicator light circuit, th

3、e electric control lock circuit and the 8 digital tube LCD display circuit. Access control system is mainly composed of CPU(AT89C51 single chip microcomputer), the power indicator ,reset circuit , work instructions, oscillation circuit, a buzzer circuit, lock circuit, card reader module, display mod

4、ule and other components. This design using the non-contact induction IC card to complete the card door, its working principle: when induction a card, such as card access permit, the display module for displaying the number, at the same time relay will open door locks, the indication lamp is off; wh

5、en the card not accessed(illegal card )does not show the card number, the door not open, buzzer alarm. This system has the advantages of simple design, good performance, has a certain practicality.Key Words: AT89C51Single chip microcomputer, Access control system, Card reader，Electric control Lock，I

6、C Card目录1 引言11.1课题提出的背景11.2 门禁系统的发展过程及国内外现状分析12 门禁系统的设计与选择22.1 CPU的选择22.2 IC卡的选择33门禁系统硬件电路的设计33.1门禁系统工作原理33.2门禁的系统组成33.3系统的硬件设计组成43.4门禁系统电路原理图54系统部分电路原理64.1微控制器AT89C5164.2读卡模块设计94.3 工作指示灯电路94.4时钟电路模块104.5 门控锁电路模块114.6电源电路模块114.7 报警电路模块124.8 显示模块135系统软件设计135.1主程序设计145.1.1门禁系统主程序工作流程145.1.2 单片机系统初始化15

7、5.2报警电路程序设计175.3读卡器模块程序设计185.4显示模块程序设计20参考文献22致谢231 引言1.1课题提出的背景在IC卡应用日益广泛的今天，IC卡门禁控制系统以其安全、可靠、高效、灵活和方便的性能逐步取代了其它现有各类锁，成为目前门禁安防系统的主流方式。门禁管理控制系统是一种新型智能化的安全管理系统，它集自动识别技术和现代安全管理为一体，涉及电子、机械、计算机技术、通讯技术以及射频技术等诸多方面。它是解决重要部门出入口便捷控制和实现安全防范管理的有效措施。在数字技术和网络技术飞速发展的今天，楼宇门禁系统也得到了迅猛发展。门禁系统已由早期单纯的门及钥匙管理,发展成为一套完整的出入

8、管理控制体系，并通过采用先进的网络技术，使整套门禁系统的操作和自身资源的使用不再受时间和地域的限制和制约。非接触式IC卡门禁管理控制系统是以非接触式IC卡射频识别技术为核心，以用户使用方便和管理方便为目的，是具有高安全性和高可靠性的管理控制系统。随着社会经济和电子科学技术的飞速发展，智能门禁系统置身于现代化楼宇和生活小区内，给都市生活增添了风采。门禁系统是对出入口通道进行管理的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的锁仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人口众多的通道(如办公室、酒店客房)，钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把

9、锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁和电子密码锁。这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露。磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，安全系数很低。近几年，非接触式IC卡在门禁市场上风生水起，由于它可以防水、防污、防尘并在高温和潮湿等恶劣环境工作；而其免刷卡动作，感应速度快，除了方便外，更避免了卡与读写器之间的摩擦，降低了设备故障率及器材损耗，且感应式读卡系统具备隔墙感应的特性，可兼顾隐密性与美观设计。其次，由于非接

10、触IC卡的大容量读写存储特性，使感应卡门禁系统与考勤、计费、停车场等相结合，提升了系统性能及潜在价值。1.2 门禁系统的发展过程及国内外现状分析随着电子信息科学与技术的发展，电子磁卡锁，电子密码锁等电子门禁系统相继出现，该系统提高了人们对出入口安全管理的能力。随着电子芯片的高度集成化和生物识别技术的发展，智能门禁控制系统得以实现。以下是门禁系统的发展过程：第一代门禁：键盘输入密码方式。第二代门禁：接触卡式门禁系统。(1)磁码卡：把瓷质贴在朔料卡片上制成，磁卡可改写，应用方便。缺点是易消磁，易磨损。(2)铁码卡：用特殊的金属线排列编码，采用金属磁烧的原理制成，不易被复制。第三代门禁：非接触式IC

11、卡门禁系统。卡片采用了先进的半导体制造技术和信息安全技术，利用电子回路及感应线圈在读卡器本身的特殊震荡频率，当卡片进入读卡器能量范围时产生共振，感应电流使电子回路发射信号到读卡器，经读卡器处理，将收到的电磁信号转换成卡片信息，送到控制器进行判断、决策和处理。第四代门禁：生物辨识门禁系统指纹机、掌纹机、掌静脉机、视网膜辨别机、声音识别和人脸识别装置等都是生物辨识门禁系统的产物。目前指纹识别门禁系统应用最为广泛。门禁系统作为安防器材的重要组成部分之一，在国内外都具有十分广阔的市场前景。纵观国内外，目前欧美门禁系统市场正逐渐进入成熟阶段，其产业的分工已进人细分阶段，生产卡、读卡器的厂家只生产单一的卡

12、或读卡器，如美国的HID公司、h1-dala公司等。生产控制器的公司只研究生产控制器和相关应用软件，如美国的Northern Computer公司、CSI公司。近年来，欧美各大企业也开始投入到无线门禁系统的设计和生产中来。当今世界非接触式IC卡主流产品是Philips公司的Mifare技术，己经被制定为国际标准150/IEC14443TypeA标准；欧洲一些IC卡及读卡器制造商大都以Mifare技术为标准发展自己的IC卡事业。在中国，随着人们物质生活水平和安全意识不断提高，对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用范围也越来越广泛。国内的门禁系统市场迅速增长，人们对门禁系统的应用日益广泛，

13、应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警等诸多场合。与此同时，国内市场上也相继出现了许多系统联动控制的智能型门禁控制系统。由于中国的门禁系统起步较晚，在技术、设计等领域，借鉴和参考了国外一些较成熟的经验、技术，大大加速了中国门禁系统的发展。2 门禁系统的设计与选择2.1 CPU的选择单片机是整个设计的控制器的核心，完成整个控制器的控制功能，包括键盘的输入、液晶屏幕的显示、数据的存储和运算、数字信号的输出等功能。本设计将采用51系列单片机中的AT89C51，之所以采用AT89C51单片机系统是由于其成本较低，功能完全可以满足设计需要，发展也比较成熟且完善。而DSP、ARM系列单片机

14、虽然科技含量高于51单片机，但是其价格昂贵并且发展尚未成熟。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内包含8K bytes的可反复擦写的程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），期间采用高密度、非易失性存储技术产生，与标准的MCS-51指令系统及8952产品引脚兼容，片内内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，可用于较为复杂的控制应用场合。它有32个I/O口，3个16位定时器/计数器，基本上都能够满足本设计的要求。2.2 IC卡的选择接触式IC卡，芯片外露易坏、易折，与接触式IC卡相比较，非接触（感应）式IC

15、卡具有以下优点：(1)方便快捷:由于采用非接触无线通讯，读写器对在感应范围内的卡就可以进行操作，免去了插拔卡，所以非常方便用户使用。(2)抗干扰性高:非接触式IC卡中有快速防冲突机制，能有效防止卡片之间出现数据干扰，在多卡同时进入读写范围内时，读写设备可一一对卡进行处理。(3)可靠性高: 非接触式IC卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触而产生的各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用的可靠性及设备和卡的寿命。(4)高安全性:非接触式卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前已将此序列号固化在芯片中，不可以更改；非接触式卡与读写器之间采用双向互认验证机制，即读写器要验证IC卡的合法性，IC卡也要验证读写器的合法性。(5)应用范围广：非接触式IC卡的存贮结构特点使其可以做到一卡多用，能应用于不同的场合或系统。 正是由于非接触式IC卡的上述特点，使它在某些领域具有接触式IC卡无法比拟的优越性，本次楼宇门禁系统设计将采用非接触式IC卡。3门禁系统硬件电路的设计3.1门禁系统工作原理当刷卡时，如卡门禁权限获得允许，显示模块显示卡号，指示灯亮，同时继电器动作将电子锁打开，一段时间后，指示灯熄灭，继电器再次动作将门锁关闭；当遇到未授权卡时