智能門禁系統(tǒng)設(shè)計

1、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.205 系統(tǒng)調(diào)試與分析.226 總結(jié).25

2、參考文獻.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 210044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單片機的多功能電子門禁系統(tǒng)。利用單片機作為控制核心，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，指示綠燈點亮，延時一段時間指示燈熄滅，如果不匹配，紅燈亮，顯示屏顯示“該卡未被授權(quán)”，蜂鳴器

3、急促響起。按功能鍵進入設(shè)置狀態(tài)，可以進行注冊卡、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；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)代安全管理和微機自動識別技術(shù)措施為一體，它涉及機械，電子，計算機，光學(xué)技術(shù)，生物技術(shù)，通訊技術(shù)等諸多新技術(shù)。它實現(xiàn)了對重要部門出入口實現(xiàn)

4、安全防范管理。適用各種機要部門，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)品的工作方式大相同，如：閉路監(jiān)控，報警防盜等

5、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，會隨機自動切換）。 普通型優(yōu)點：操作上方便簡介，不需要攜帶卡片；成本比較低廉。 缺點：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；而且沒有進出的記錄；只可以實現(xiàn)單方向控制。 亂序型優(yōu)點：操作簡單方便，不需要攜

6、帶卡片；安全系數(shù)略高。缺點：密碼會被輕易地盜取，安全性仍然不是很高；依舊沒有進出的記錄；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：一人一卡（+密碼），安全性一般； 成本略低；可以聯(lián)機，存有進出記錄。 缺點：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：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，存有進出記錄；能夠?qū)崿F(xiàn)雙方向

7、的控制，卡片不能輕易被復(fù)制。缺點：成本比較高1。（3） 生物識別通過檢查進入人員的生物特征確認其是否有進出的權(quán)限，有指紋型，虹膜型，面部型等。 優(yōu)點：從識別的角度來看，安全性很好；不需要持卡 。缺點：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，它們作為一個整體是不能被割裂

8、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)：上電后進入主界面，顯示請刷卡進入；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，自動退出該界面；第三種狀態(tài)：進入菜單界面

9、，長按切換鍵，進入修改授權(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)部隨機存取寄存器。 6條中斷源。 2個串行的中斷，能編程的UA

10、RT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 當采用外部振蕩時，該引腳可以作為外部振蕩的輸入端；當采用內(nèi)部振蕩時，它與晶體的一個引腳相連接。XTAL2 當采用外部振蕩時，該引腳懸空；當采用內(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RST保持兩個周期以上高電平時，單片機復(fù)位。ALE/PROG

11、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，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引腳有個弱上拉。PSEN 外部程序

12、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EA端保持高電平（即接電源）時，CPU則運行內(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P3.0P3.7P0端口（P0

13、.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 口當作原碼的輸入口，當Flash在進行校驗時候，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電路所驅(qū)動。P2端口 （P2.0P

14、2.7） 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，當作為輸入口用的時后，因為其內(nèi)部有上拉電阻，當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編程或者校驗的時候，P2也接收

15、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兩部分組成，其工作原理是由Reader

16、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)的諧振電路，其頻率和閱讀器發(fā)送

17、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，當所積累的電荷達到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。ISO14443A所有的層MF

18、RC522都支持，其傳輸速率最高可達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和串行UART。MFRC522

19、能使其接口復(fù)位自動檢測上電或者硬復(fù)位的當前MCU接口類型?？梢酝ㄟ^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到最好。當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到100 mm。接收器檢測弱應(yīng)答訊號并對其進行解碼4。圖3 讀卡器結(jié)構(gòu)圖（3） 操作指令 表1 RC5

20、22操作指令指令名稱指令代碼指令功能Idle0x00空閑，取消當前操作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)品有電容式（Capacatine）

21、、微波式（Microwave）、無線電頻率RF(RadioFrequency)，因電容式在使用時須與CSC驗票機幾乎貼近才能感應(yīng)，而微波式則須與CSC驗票機直線對準，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5 S50外部構(gòu)造圖 圖6 S

22、50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)用場所有一獨立之記憶空間（Sector），在每個記憶空間內(nèi)可分數(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處理。記憶區(qū)之存取條件區(qū)記載進出資料儲存區(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 S50內(nèi)部結(jié)存儲區(qū)空間用途存儲區(qū)

23、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、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)懭搿＃ㄗⅲ?：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密碼，存取條件中則明定每個Bl

24、ock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，即整塊對射頻卡進行操作Increment0xC1增值Decreme

25、nt0xC0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 黃綠背光工作電流: 360mA max

26、53.3.2 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/LH：八位或四位并口的方式，L：

27、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/W開始寫數(shù)據(jù)或者指令高DR&

28、gt;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）忙標志BF    BF標志顯示內(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)容就會顯示在屏幕上，DFF= 0是關(guān)閉顯示。D

29、FF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02H7FH的編碼選擇，關(guān)于A1以

30、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，之后只需讀取或者是寫入到DDRAM

31、/CGRAM的數(shù)值時，地址的計數(shù)器數(shù)值便會自動加1，當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/閃爍的控制電路 此模塊電路提供了硬體光標和閃爍控制的電路，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進入指定點00000001I/ds72顯示的開關(guān)設(shè)定0000001DCB72移位控制000001

32、S/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擴充指令集表8 LCD12864擴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擴充功能的設(shè)定00001DlX1/R

33、EG072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總線功能進行操作，有一個專門的寫保護功能。 工作電壓：1.8V5.5V 輸入/輸

34、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 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VCC電源GND地（1) 串行時鐘信號

35、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器件。A0引腳的內(nèi)部沒有連接。

36、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(WP)引腳：24C01/02/04/08/16具有用于硬件數(shù)據(jù)寫保護功能的引腳。當該引腳接GND時，允許正常的讀/寫操作。當該引腳接VCC時,芯片啟動寫保護功能。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；當數(shù)據(jù)在SCL為高時變化，將視為下文所述的一個起始或停止命令。(2

37、）起始命令：當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。每當主控器件接收到一組8位的數(shù)據(jù)后，應(yīng)當在第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會停止讀出數(shù)據(jù)，直到主控器件返回一個

38、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 獨立鍵盤電路3.5.1 單片機鍵盤和鍵盤接口概述鍵盤可以分成編碼的鍵盤與非編碼的鍵盤兩類，鍵盤上的閉合鍵

39、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，且獨立按鍵較簡單，且能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能，所以選擇獨立按鍵。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)當完成以下操作功能： 掃描，確定那一個鍵被按下 識別，

40、確定被按的鍵的具體位置。 生成鍵值，即確認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，具體他們負責哪些方面，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，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)上來說就是一個機械開關(guān)，在被按下或者松開的時候，由于開關(guān)的機械特性，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 按鍵抖動圖解決辦法： 硬件消抖：將按鍵用

41、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 按確認鍵可以對選項進行選擇，按切換鍵可以對不同選項進行切換，按退出鍵則可以退出菜單，進入主界面。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： 當使用者的智能卡為不能識別時亮起 綠色LED： 當使用的智能卡被識別為有效時亮起 蜂鳴器：當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 實現(xiàn)電路 由于單片機輸出電流

42、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，負極與單片機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 當進入主程序時，先關(guān)閉蜂鳴器，而后對液晶和讀卡器模塊初始化，然后進入一個循環(huán)，不斷檢測按鍵是否按下以及讀卡器

43、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 進入主界面后，根據(jù)菜單鍵是否按下，判斷是否進入菜單程序，進入后，判斷切換鍵是否按下，來進行選項切換。void menu_select(void)if(up_down=UP)Disp_HZ(0x80,dat8,8);Disp_HZ(0x

44、98,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+)RdFromROM(EEPROM_UID_P

45、ASSWORD_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_HZ(0x80,dat0,8)

46、;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)，其中一張卡獲得授權(quán)，而另一張則

47、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、MFRC522、LCD12864

48、、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出人員的信息進行統(tǒng)計，不利于聯(lián)機加以改善，以適應(yīng)人們生活上的需求。 智能門禁系統(tǒng)應(yīng)具有很強的實踐性，他需要人們在不斷地使用中，發(fā)現(xiàn)缺點和漏洞，并不斷去完善，讓它能夠與時俱進，跟上時代潮流，在維護廣大人民群眾的安全上發(fā)揮更大的作用。參考文獻：1 陸洲町.基于51單片機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)用實例M北京.北京郵電出版社. 2006