基于IC卡的樓宇門禁系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(設計)

1、青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）摘要本文主要是從門禁系統(tǒng)的起步開始出發(fā)來表述了非接觸式IC 卡在門禁系統(tǒng)中是如何進行工作的，然后進行圖書的查閱來進行學習探索設計和制作，同時對系統(tǒng)的控制器進行了特別的講述。最開始的工作是對硬件進行選擇，并配合非接觸式 IC 卡技術(shù)，采用的單片機是51 系列的STC89C5，而外圍的設備是2RC522讀卡模塊，接下來是對軟件方面的講解，先深入的了解和研究了控制器的工作流程是如何進行的，然后再對其進行科學的分析，讓自己能夠充分的吸收做到對控制器的主程序能重點講述出來，進而再對程序進行研究與設計，當然還要對I/O口狀態(tài)的子程序的設計做到非常熟練的程度等。本次的設計

2、可以說達到了滿意的程度，順利的地將非接觸式IC 卡技術(shù)作用于門禁系統(tǒng)中，而門禁系統(tǒng)的最主要部分就是控制器，它在門禁系統(tǒng)中起到靈魂的作用。這次設計讓門禁系統(tǒng)達到了使用簡單、快速、安全的效果，使他的的實際應用價值得到了很好的發(fā)揮，同時贏得了良好的市場，而且還擁有很高的性價比和良好的擴展性。在科學技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，門禁系統(tǒng)定會變得更加方便快捷、經(jīng)濟適用，也會因人們的需要而讓功能發(fā)展到越來越強大。關(guān)鍵詞：門禁控制器；非接觸式IC 卡；單片機I青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）AbstractThis article is from the access control system develop

3、ment process starting, and as a background to introduce the work based on the principle of non-contact IC card access control system, and its research design and manufacture of access control system controller focuses careful about and design. Select the start is to start from the hardware selection

4、, using a non-contact IC card technology, using SCM is the 51 series STC89C52, and peripheral devices are RC522 reader module, followed by work on the software side of the controller the process was carefully studied to understand analysis, focuses on research and design of the main program controll

5、er, read I / O port status routine design.The design can be said to achieve a satisfactory level and smooth to the role of non-contact IC card technology in access control systems, access control systems and the most important part is the controller, which serves the soul role in access control syst

6、ems. whereas the most important part of the access control system is a controller, it acts as a soul in the access control system. Quality and performance of the controller has a direct impact on whether the stable operation of the access control system, and the stability of the system will be direc

7、tly related to the access control system can work and life of consumers normal operation, that can be a serious threat to life and security of property. The design is mainly for out personnel management, can promote the use of living quarters, office buildings, hospitals and other intelligent system

8、s. You can reach the entire access control system is simple to use, fast, safe and other effects, have good practical value and good market prospects, and have a high cost and good scalability. In the near future, the access control system will be more convenient, safe, economical, practical and use

9、r-friendly, functional and certainly more colorful.Key words： access system controller; non-contact IC card; single chip目錄摘 要 IAbstract II1 緒論 -1-1.1 設計的意義 -1-1.2 課題背景及目標 -1-1.3 本文研究內(nèi)容 -2-2 基于非接觸IC卡門禁系統(tǒng)的概述 - 3 -2.1 非接觸式IC卡簡介 -3 -2.2 門禁系統(tǒng)概述 -5-3 門禁系統(tǒng)的硬件選擇與設計 -7-3.1 門禁系統(tǒng)的基本組成 -7-3.2 門禁系統(tǒng)方案設計 -7-3.3 門禁

10、控制器硬件設計方案 -8-3.4 門禁系統(tǒng)入口設備 - 10 -4 門禁系統(tǒng)的軟件設計 - 15 -4.1 門禁系統(tǒng)開發(fā)工具選擇 - 15 -4.2 非接觸式IC卡讀卡器主程序設計 - 15 -4.3 MFRC522應用子程序設計 -17-4.4 蜂鳴器驅(qū)動程序的設計 -19-5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試 -20-5.1 硬件調(diào)試 -20-5.2 軟件調(diào)試 -20-5.3 軟、硬件設計注意事項 -20-結(jié)論 -22-致謝 -23-參考文獻 -24-附錄 -25-青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）1 緒論1.1 設計的意義采用非接觸式IC 卡技術(shù)的門禁系統(tǒng)在現(xiàn)在的市場中占有非常有力的地位，擁有廣

11、大的市場，隨著使用者人數(shù)的越來越多，對現(xiàn)代人們要求的智能化樓房的建造具有越來越重要的意義：1）智能鑰匙功能：一張看似普普通通的非接觸式IC 卡在經(jīng)過授權(quán)激活處理就可以打開它允許的小區(qū)的門，反之沒有被授權(quán)的IC 卡的擁有者將被拒絕通過門口，可以讓居住的用戶只可以打開他自己家的門，當然我們可以讓保安具有足夠的權(quán)限來打開大部分的門，為了讓保安可以實現(xiàn)他們在具體時間可以打開具體的門口的功能。這樣就可以減輕保安的工作量，就不用隨身掛一大串很重的鑰匙來回巡邏，更不用擔心鑰匙被盜配而帶來的風險，也不用擔心別人記住自己家的開門密碼而被盜， 也不必擔心外人可以隨便盜取進入小區(qū)的開門密碼泄漏給別人，或者已經(jīng)搬走的

12、住戶回來做一些不法的事情而損壞了小區(qū)的聲譽。2）提升小區(qū)檔次，美化物業(yè)形象：門禁管理系統(tǒng)的實現(xiàn)能夠給居住者提供安全的居住條件，有利于開發(fā)商提高樓盤的聲譽，智能化的小區(qū)門禁管理給居民的居住環(huán)境提供了保障，做到了安全防盜，避免無故被打擾的困擾，這樣然們自然就會選擇擁有門禁系統(tǒng)的小區(qū)。3）安全可靠便于擴展：取用國際先進的內(nèi)部加密協(xié)議，外人沒有辦法采用機械手段來打開電鎖。而一些經(jīng)常見到的密碼鎖可以采用讓電路短路來打開，而機械鎖可以通過萬能鑰匙來輕松打開進入，所以他們都太容易被破解打開，缺乏相應的安全手段。而門禁系統(tǒng)擁有良好的擴展性，同時可以進行大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)，也可以通過低成本的改造來增加新的控制門。更為

13、方便的是它也可以根據(jù)所住小區(qū)的停車場系統(tǒng)，小區(qū)超市購物等系統(tǒng)等來擴展為小區(qū)一卡通。1.2 課題背景及目標1）課題背景現(xiàn)在正處于建設經(jīng)濟社會階段，城市樓房的建設也正在發(fā)生著翻天覆地的變化， 各種高樓大廈也正在如火如荼的建設著，呈現(xiàn)出高樓林立的景象，隨之而來的安全隱患也變得越來越多，犯罪者利用先進的科技手段來犯罪的事情也變得越來越頻繁。面對這樣的境地我們該怎樣去彌補這樣的弊端呢，怎樣才能讓我們讓我們不落后于犯罪者的腳步呢？如果還是依賴原來的傳統(tǒng)方法采用密碼鎖和防盜門的話已經(jīng)無法阻止他們的步伐，因此，我們就必須采用有效的方法來制止，而這個方法就是智能門禁系統(tǒng)，它采用先進的計算機技術(shù)和非接觸式IC 卡

14、技術(shù)有效的組織了犯罪事件的發(fā)生，而且也將門衛(wèi)從傳統(tǒng)的站崗模式中解放了出來，不用再在白天辛苦的站在烈日之下，晚上牢牢的將大門通過鎖鏈鎖住，而只是通過一張看似普通的IC 卡在讀卡器前輕輕刷一下就可以將大門打開，簡單方便。而遇到傳統(tǒng)的非法入侵者時因為沒有IC 卡爾無法打開門，當他們進行破壞門口時就會觸動報警器，發(fā)出警報，提醒保安人員。這樣門禁系統(tǒng)應用于現(xiàn)在的樓房小區(qū)內(nèi)定會給人們的生活帶去一份安心，給環(huán)境增添一道亮麗風光。2）課題目標本課題的目標是在非接觸式IC 卡的基礎上利用單片機控制來完成一個完整的門禁控制系統(tǒng)。研發(fā)設計出一個智能的非接觸式IC 卡門禁控制器產(chǎn)品同時能高效、低成本的廣泛適用于生活小

15、區(qū)、辦公樓、醫(yī)院等系統(tǒng)。而在系統(tǒng)中控制器的作用是顯而易見的重要，控制器在單片機的指令下控制人員的進出，從而實現(xiàn)門禁的智能化管理，把沒有被授權(quán)的人員擋在門外，讓通過授權(quán)的人員能夠自由的進出，簡單而方便。設計本系統(tǒng)的好處：（ 1）減輕了保安、門衛(wèi)等勞動者的辛苦程度，方便了人員的出行，提高了大家的工作效率；（ 2）保證了人們居住環(huán)境的安全；（ 3）為其它安防產(chǎn)品提供相應功能。1.3 本文研究內(nèi)容本設計主要是對門禁系統(tǒng)進行一次簡單的改良設計，首先通過對門禁系統(tǒng)資料的查閱來進行深入的了解和研究，再根據(jù)實際設計中所需要的元器件進行了解學習來選取價格低廉而又比較適用的元器件進行設計，這樣既降低了設計的成本又

16、能實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。本文將側(cè)重點放在了門禁控制器的選取與設計上，首先行了大量的資料查閱來了解它的硬件，通過對硬件的深入學習后進行了設計， 然后是在軟件方面進行學習了解，了解了它所需要的工具和編程環(huán)境并學習如何編程，從而完成軟件的設計。本次為了讓控制系統(tǒng)達到門禁系統(tǒng)所要求的功能實現(xiàn)進行的是簡單的程序編寫設計，如果有需求可以進一步進行開發(fā)。2 基于非接觸IC 卡門禁系統(tǒng)的概述2.1 非接觸式IC 卡簡介非接觸式IC 卡又稱射頻卡，射頻卡不需要特意的提供電源, 它的芯片是內(nèi)含在卡的內(nèi)部的，因此不用擔心碰到水而造成故障，由于它與讀卡器進行刷卡時不必進行接觸, 從而不必擔心由于不斷接觸而造成的摩擦損

17、壞出現(xiàn)接觸不良的故障更不用擔心發(fā)生靜電擊穿及彎曲損壞等問題。使用IC 卡刷卡時由于芯片在內(nèi)部所以不用考慮其正反面，而且非接觸式IC 卡具有使用壽命長、操作簡捷、反應迅速等特點。非接觸式IC 卡本身沒有電源，也無法自己產(chǎn)生, 而是通過讀卡器對非接觸式IC 卡進行充電, 讀卡器在一定范圍內(nèi)發(fā)出射頻信號，當IC 卡進入讀卡器的信號范圍內(nèi)后會與卡內(nèi)部的LC形成諧振，諧振會產(chǎn)生能量，對于卡相當于電源，從而讓卡進行工作，與讀卡器進行信息的傳遞。而讀卡器的信號還可以通過解調(diào)傳遞給控制芯片，讓控制芯片來處理信息，完成驗證密碼、讀取數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)等操作，再將解密出的數(shù)據(jù)返回給讀卡器。由于系統(tǒng)是在非接觸IC 卡的

18、基礎上設計的， 所以系統(tǒng)的硬件和軟件控制達到了不少簡化，同時依賴于于現(xiàn)在或未來的先進科技技術(shù)管理可以眾多領域得到很好的發(fā)揮。非接觸式IC 卡不同于傳統(tǒng)的接觸式IC 卡 , 它不僅擁有傳統(tǒng)卡的功能優(yōu)點，還有眾多傳統(tǒng)所不能及的特色，它解決了由于芯片在卡的外部而容易造成磨損損壞出現(xiàn)刷卡易失敗、壽命使用段等問題。而且他也克服了磁卡容易被復制克隆的弊端，避免了被犯罪者復制使用的危險，提高了安全的系數(shù)。同時非接觸式IC卡還有操作簡單，使用壽命長，存儲信息量大等優(yōu)點。2.1.1 非接觸式IC 卡結(jié)構(gòu)（ 1） ATR模塊：Answer To Request（ “請求之應答”）（ 2） ANTICOLLISIO

19、N模塊：防（卡片 ）沖突功能（ 3） Select Application 模塊：卡片的選擇（ 4） Authentication & Access Control 模塊：認證及存取控制模塊（ 5） Control & Arithmetic Unit ：控制及算術(shù)運算單元（ 6） RAM/ROM單元（ 7） Crypto Unit ：數(shù)據(jù)加密單元- 17 -圖 2-3 功能框圖2.2 門禁系統(tǒng)概述2.2.1 門禁系統(tǒng)的概念門禁系統(tǒng), 即管理進出口狀態(tài)的門禁系統(tǒng), 就是對能夠通行的入口進行管理控制， 它可以通過系統(tǒng)的指令來判斷要求不同權(quán)限的人員的進出和他們所能到達的區(qū)域。 它的控

20、制原理是：先對不同人們的活動范圍進行調(diào)查分類，然后按照調(diào)查的結(jié)果進行分類規(guī)劃設計相應的不同權(quán)限的卡來分發(fā)給不同的使用者，并在不同的區(qū)域的進出通道出安裝讀卡器，在讀卡器的信號識別范圍之內(nèi)，將自己的卡在讀卡器前刷卡，讀卡器就會將卡中的信息傳輸給中心控制器，由控制器進行讀取判斷此卡的權(quán)限，然后將判斷結(jié)果回饋給執(zhí)行裝置。如果持卡者的卡擁有進出此通道的權(quán)限，那大門就會自動打開。如果持卡者的卡沒有此通道的門限的話，刷卡將不被通過，門將無法打開，如果強行打開就會觸發(fā)報警系統(tǒng)。通過這樣的門禁系統(tǒng)就可以有效地管理不同人員的活動，防止一些不法事情的發(fā)生，提高了安全防范措施，正因為這樣它便可以廣泛的被重要部門所采用

21、，其中居民小區(qū)、銀行、檔案室、軍械庫等尤為突出。2.2.2 門禁系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用的技術(shù)為感應式技術(shù), 或稱作射頻識別技術(shù), 是一種在卡片與讀卡器之間無需直接接觸的情況下就可以讀取卡上的信息。其工作原理是：讀卡器內(nèi)部的線圈在電源的激勵下產(chǎn)生磁場，磁場不斷發(fā)出激發(fā)信號，不過有一定的有效范圍， 當感應卡進入磁場的有效范圍內(nèi)就會發(fā)生勵磁感應，從而產(chǎn)生電源，該電源就會成為卡內(nèi)的電路電源，為電路供電。而卡內(nèi)的集成電路存儲著出廠制造時設置的唯一的數(shù)字辯識號碼, 由于電路被供電運行卡中的號碼也就通過電路解調(diào)將信號傳輸給讀卡器。讀卡器又將接收到的信號傳輸給中心控制器，控制器通過對比判斷得出結(jié)果，將結(jié)果再送

22、給微處理器，由于微處理器只能識別二進制數(shù)字信號， 一次就要將結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字辨識碼。微處理器經(jīng)過審核后將最終結(jié)果傳回控制器，讓控制器進行開關(guān)操作。使用感應式讀卡器, 只需在讀卡器的有效范圍內(nèi)晃動即可，操作簡單，不用再擔心傳統(tǒng)模式下的接觸磨損和復雜的操作。3 門禁系統(tǒng)的硬件選擇與設計3.1 門禁系統(tǒng)的基本組成本次設計的門禁控制系統(tǒng)主要是由入口硬件設備、控制器、 許可證等各個設備組合而成的。入口硬件設備主要是指讀卡器、電磁鎖、可上鎖的門以及其它關(guān)卡等設備，它的作用是使獲的授權(quán)的人員能夠順利進出，將未經(jīng)授權(quán)的人員拒絕在門外?？刂破鞯淖饔檬菍κ褂谜叱鍪镜脑S可證進行判斷，判斷是否符合要求擁有權(quán)限， 然后根

23、據(jù)結(jié)果來控制門口是否打開。這里的控制器已經(jīng)不是以前簡單的一個機械鎖制動拴了，而是一個具有邏輯判斷能力的芯片了。因此控制器就成為了門禁系統(tǒng)中的核心部分，它的質(zhì)量以及性能的好壞直接關(guān)系到門禁系統(tǒng)能否良好的運行， 而系統(tǒng)的良好性又會關(guān)系到門禁系統(tǒng)使用者的正常生活和工作秩序，如果系統(tǒng)不好的話將導致犯罪者的入侵而威脅到人的生命和財產(chǎn)的安全。許可證，主要是用來判定使用者的權(quán)限和活動范圍。許可證分為以下幾種：第一種：密碼；第二種：接觸式IC 卡，其中包括鐵碼卡、磁卡等；第三種：非接觸式IC 卡；第四種：指紋、掌紋、視網(wǎng)膜、聲音等。門禁系統(tǒng)發(fā)展越來越快，對許可證的要求也越來越高。為了在生活中能夠安全舒適的生活

24、，人們對許可證也研究的越來越深，而在這當中第四種是最安全的。本課題采用的許可證是從經(jīng)濟實惠出發(fā)的，由于第四種的價格太昂貴，同時對技術(shù)要求也太高，所以我選擇了第三種非接觸式IC 卡作為許可證。3.2 門禁系統(tǒng)方案設計本系統(tǒng)將采用單片機51 系列的STC89C5、蜂鳴器、電子門鎖、按鍵開關(guān)、 21602 顯示屏、RC-522讀卡模塊等構(gòu)成。當有人持卡進入讀卡器的有效范圍之內(nèi)進行刷卡時，門禁控制器依據(jù)讀卡器傳輸?shù)腎C 卡卡號是否符合權(quán)限來判斷是否讓其通行。本門禁系統(tǒng)主要是通過接收使用人員刷卡時的信息, 將信息轉(zhuǎn)換成電信號傳給控制器，再由控制器進行判斷審核。最后根據(jù)控制器的指令, 對門口進行開門、閉鎖

25、、報警等功能。如圖所示。3-1 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.3 門禁控制器硬件設計方案3.3.1 控制器的工作流程圖本設計的控制器的工作流程是持卡者先在讀卡器前刷卡，然后由控制器對讀卡器傳輸?shù)目ㄌ栃畔⑦M行判斷是否擁有權(quán)限，有權(quán)限的卡會在顯示屏顯示open，蜂鳴器會發(fā)出一聲嘟的聲音同時指示燈亮提示把門打開，打開后延遲10s 后燈會熄滅，門就會自動閉鎖關(guān)門。沒有權(quán)限的卡刷卡時會在顯示屏上顯示錯誤（ error ） ， 蜂鳴器會發(fā)出三聲嘟的聲音提示，指示燈將不會點亮，門將沒有反應表示則被禁止進入，如果連續(xù)三次刷卡失敗門禁系統(tǒng)將鎖死一分鐘，蜂鳴器會發(fā)出報警。如圖3-2 所示 。3.3.2 門禁控制器的功能及特

26、點（ 1）讀卡功能: 當用戶從外面回家想要進門時就要將卡放在讀卡器的有效范圍內(nèi)進行刷卡, 從而讓讀卡器讀取到信息, 然后將信息傳送給控制器, 由控制器傳給單片機，再由單片機進行信息對比判斷該信息是否符合要求，然后將結(jié)果傳回來決定是否開門。（ 2）異常報警功能: 當門被不法分子進行破壞或者強行計入時就會觸動報警系統(tǒng)，叫來保安將入侵者拿下，同樣門打開的時間超過固定時間后, 也會發(fā)出報警。3.3.3 門禁控制器選擇本設計的控制模塊主要由單片機和一些外圍電路組成。而單片機的選擇非常重要， 選擇時要考慮眾多因素，要從整體角度出發(fā)，要考慮單片機的兼容性是否良好， 處理數(shù)據(jù)的速度是否達到要求等多個方面下手。

27、再依據(jù)自身的經(jīng)濟狀況去選擇市場上的單片機。于是從現(xiàn)在市場上眾多的8 位微處理器中選取了STC89C52其指令與（MFRC522系列兼容）。考慮到本設計所需的程序量不大, 接口, 所以不再需要用擴展程序存儲器。所以本設計選擇STC89C52芯3-3 所示圖 3-3 STC89C52 單片機3.4 門禁系統(tǒng)入口設備3.4.1 RC 522 讀卡模塊1 ） RC 522簡介“ MFRC522模塊采用了先進的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，完全集成了在13.56MHz 下支持ISO14443A的多層。應用其內(nèi)部ISO 14443A/MIFARE?卡和應答機的通不再需要其它的電路接收器部分。應用的解調(diào)和解碼電路堅固而有

28、效可以處ISO14443A 兼容的應答器，信號數(shù)字部分用于檢測錯誤和處理ISO14443A” 此外，它同樣支持加密算法來驗證MIFARE 系列產(chǎn)品。而且MFRC522的424kbit/s 。MF RC522和 MF RC500 、作為 13.56MHz 高度集成的讀寫卡系列的新產(chǎn)品，青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文(設計)MF RC530有很多的相通的地方，當然也有不少獨有的特色。它的通信應用少量連線的串行通信，并且可依據(jù)客戶的要求，選取不同模式例如SPI 、 I2C 或串行UART模式等，這樣可以方便操作設計。2 ) RC 522內(nèi)部框圖- # -3 ) RC 522電路圖3-4 RC522 內(nèi)

29、部框圖3-5 RC522 電路圖青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）- 21 -天線電路圖圖 3-63.4.2 蜂鳴器本設計采用蜂鳴器報警提示1）蜂鳴器的原理圖圖 3-7 蜂鳴器原理圖2）工作原理蜂鳴器的正極接到VCC（5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管上，單片機的 P3.4 引腳控制電流能否流過蜂鳴器，當 P3.4 輸出高電平時，三極管截止，電流將無法流過線圈，自然就不能讓蜂鳴器發(fā)聲；當P3.4 輸出低電平時，三極管導通，這樣電流流過蜂鳴器形成回路，從而使蜂鳴器發(fā)出聲響。因此，我們可以通過設計程序來控制單片機的P3.4 腳的高低電平來讓蜂鳴器是否發(fā)聲發(fā)。3）功能說明（ 1）刷卡時蜂鳴器響

30、一聲，說明讀到用戶卡。（ 2）刷卡時蜂鳴器響三聲，說明讀到的卡失敗。（ 3）連續(xù)三次刷卡失敗，蜂鳴器連續(xù)聲響，發(fā)出報警。3.4.3 顯示屏本設計采用1602 顯示屏顯示，通過程序設計讓顯示屏提示進入時進行刷卡，青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文(設計)成功后顯示open， 失敗后顯示error 。 顯示屏的原理3-8 顯示屏原理圖- 25 -4 門禁系統(tǒng)的軟件設計4.1 門禁系統(tǒng)開發(fā)工具選擇C 語言是一種操作比較簡便使用比較普遍的編程語言, 單片機的C 語言具有傳統(tǒng) C 語言的大多數(shù)基礎知識層面, 基本的邏輯語法和思維都是大同小異的, 但本身又在其特殊的硬件部分添加了許多知識的擴展層面比如keywo

31、rds:sbit 、data、 idata 、 pdata、 xdata、 code等等。學會應用C語言對單片機編程序，首先需要學習和了解單片機的內(nèi)部知識, 從而加上C語言知識的結(jié)合才可以。C語言的優(yōu)越性：(1) 單片機的初學者可以很靈活容易的掌握單片機的編程，即使單片機基礎不懂指令集也能夠編寫完美的單片機程序；(2) 無需對硬件進行細致的了解就可以進行完美的編寫程序；(3) 對于不同的函數(shù)進行全面的覆蓋，完全充分的利用ram 空間；(4) 程序具有堅固性: 只有數(shù)據(jù)被破壞，要不不會出現(xiàn)錯誤的代碼。C語言對數(shù)據(jù)和許多專業(yè)數(shù)據(jù)處理進行相結(jié)合；(5)C 語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型其中有：數(shù)組、枚舉、結(jié)

32、構(gòu)、聯(lián)合、指針等)很有效的增強了數(shù)據(jù)的優(yōu)越性；(6) 提供經(jīng)常使用的標準函數(shù)庫，以供編程者直接使用；(7) 頭文件中如果有定義宏、復雜數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型，有助于程序的移植和支持單片機的系列化產(chǎn)品的開發(fā)；(8) 有嚴格的句法檢查，錯誤很少，非常容易的查出單片機語句的錯誤之處，并明確標明錯誤的地點和行數(shù)。因此在本設計中使用C語言進行程序設計。4.2 非接觸式IC 卡讀卡器主程序設計讀卡器的操作流程如圖:讀卡復位應答防重疊選擇卡片認證寫卡圖 4-1 讀卡器對卡的操作流程圖復位應答操作的功能是從有效的天線工作范圍( 距離 ) 內(nèi)讓MFRC522尋找到MIAFRE卡片。如果在此范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在有MIAFR

33、E卡片時, 本操作將與范圍內(nèi)的每一張MIAFRE卡片分別進行通信,MIAFRE卡片上的卡片類型號ATGTYPE兩個字 （節(jié) ） 會被MFRC522模塊讀取出來傳遞給MCU進行識別處理。如果在有效的天線工作范圍內(nèi)的讀卡器發(fā)現(xiàn)有不少于一張MIAFRE卡時, 就一定要執(zhí)行防重疊操作, 也就是從多張卡片中選出一張卡片作為本次操作的對象讀取該卡的序列號。而其它卡片處于等待狀態(tài)。在完成此操作之后, 就要與所選卡片進行數(shù)據(jù)傳輸，同時返回選擇卡片的size（ 容量）字節(jié)信息。為了能順利的對卡片完成操作，就要保證操作的合理，因此就要對讀卡器和卡片進行認證操作。任何一張MIAFRE卡片進行任何操作時讀卡器都要經(jīng)過

34、以上幾個操作過程, 然后就可以具體地對卡片進行相應的讀操作。讀卡器主程序框圖如圖4-2 所示 :青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）- 27 -4-2 讀卡器主程序框圖4.3 MFRC522應用子程序設計4.3.1 初始化初始化部分就是設定寄存器的初始值、復位讀卡模塊、設置MFRC522模塊和單片機的初始值、設定各端口的方向等操作。1）復位讀卡模塊青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文(設計)即讓受單片機控制的讀卡模塊上的RST管腳為復位腳, 設置為高電平時有效 , 。當程序送出高電平時模塊復位，延時一段時間后再自動回到低電平狀態(tài)。2)設定寄存器初始值MFRC522芯片的內(nèi)部寄存器按頁分配, 每頁的用于

35、選擇該寄存器頁第一個寄存器稱為頁寄存器，而每頁有8 個寄存器 , 共有 8 頁， 并按照對應尋址方法取得地址。每個寄存器由8 位組成 , 其有讀 / 寫、只讀、僅寫和動態(tài)四種位特性。微控制器MCU可以預置和讀出系統(tǒng)運行狀況通過對內(nèi)部寄存器的寫和讀, 。在復位狀態(tài)下的芯片可以設定寄存器的初始值。例如進行卡片讀操作, 就一定要分別判別每個狀態(tài)，設置MFRC522內(nèi)部的BCNTR寄存器,BCNTS寄存器,STACON寄存器 , 最終對讀得的數(shù)據(jù)也一定要進行再次校驗等。4.3.2 發(fā)送詢問指令依據(jù)非接觸式IC 卡的工作原理和組成功能可以知道, MIAFRE l 卡在剛進入射頻區(qū)時通過吸收感應區(qū)內(nèi)的磁場

36、能量得電進入IDEL狀態(tài)來工作, 它不會首先發(fā)出信號，因此 MIAFREl 卡是以被動方式工作的, 所以就要求讀卡設備不斷地發(fā)出請求信號, 當卡進入有效范圍達到條件要求時就會響應?？憫獣祷? 字節(jié)卡的類型號, 對于 MIAFRE l 卡來說返回的類型號為Ox0004。運用程序設計判斷感應區(qū)是否有卡就要運用Mf500PiccCommonRequest()函數(shù)來連續(xù)循環(huán)發(fā)出請求信號, , 當發(fā)現(xiàn)有卡進入有效的感應區(qū)域后并判斷卡已經(jīng)選中 , 此時就會退出循環(huán)程序Request 過程， 進入下一防沖突操作步驟。Request指令分為Request std 和 Request all 兩個指令。1)

37、 Request all, 在有效的天線范圍內(nèi)感應到的符合條件的所有的卡片, 不論其論其處于什么狀態(tài)都會發(fā)生響應。2) Request std, 只對同時具備處于DIEL 狀態(tài)和在有效的天線范圍內(nèi)這兩個條件的卡才會有效, 否則無效。設計采用Request all 機制 , 主要是因為考慮到當多張卡同時進入感應區(qū)時,只選中其中一張避免發(fā)生不少于一張卡同時出現(xiàn)響應的情況。當然在讀卡操作結(jié)束后就要將該卡掛起, 避免同一張卡被重復選中影響秩序，然后再對剩下的沒有處理的卡進行依次操作。4.3.3 防沖突防沖突就是直接從多張卡中選出一張卡來進行操作, 又叫防碰撞、防重疊。如果事先已經(jīng)知道了卡片的序列號的話

38、, 就可直接進行下一步的選卡命令，跳過這一步。但是事先不知道卡片序列號的話, 則必須得到感應區(qū)內(nèi)卡的序列號SN，通過調(diào)用防碰Mf500PiccCascAnticoll() 函數(shù)。防沖突指令只是通過程序獲得了一張Mifare 1 卡的序列號, 但沒有真正意義上的選中這張卡。選中應由下一步Select 指令完成。4.3.4 選擇卡片選擇卡片過程是通過Mf500PiccCascSelect() 函數(shù)選出己經(jīng)知道序列號的卡,并返回一字節(jié)的卡容量編碼Size(88H) 來實現(xiàn)的。經(jīng)過這一步后才算正式選中了卡片以后的操作將都是對這張卡進行。4.3.5 認證如果RC522模塊中的密碼與卡中指定扇區(qū)的密碼相同

39、, 則認證成功, 卡就可以進行讀寫操作。4.3.6 讀取卡片讀取卡片是在前面幾個步驟完成的前提下進行的, 到達本操作說明卡已經(jīng)通過了安全檢查，已經(jīng)證明是本系統(tǒng)的卡, 然后可以進行讀取卡片了。PiccRead()函數(shù)一次只能讀取已經(jīng)通過密碼認證扇區(qū)的一個16 個字節(jié)的數(shù)據(jù)塊。而卡號只需其中的一兩個字節(jié)就可以了, 其它的字節(jié)可以用0 進行替代，如果單位的人比較多的話可以多用幾個字節(jié)做卡號。4.4 蜂鳴器驅(qū)動程序的設計蜂鳴器發(fā)聲是因為電流通過電磁線圈時產(chǎn)生磁場來使膜振動而發(fā)出聲音的，因此要想驅(qū)動蜂鳴器就必須要有一定的電流通過才可以，而單片機I/O 引腳的輸出電流卻比較小，無法達到蜂鳴器所需要的電流大

40、小，所以需要在電路中增加一個電流放大的電路。因此單片機實驗板通過一個三極管來實現(xiàn)電流的放大從而驅(qū)動起蜂鳴器，讓其發(fā)出聲響，在程序中可以通過改變單片機P3.4 引腳輸出波形的頻率，來調(diào)整控制蜂鳴器發(fā)出不同的音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色的聲音。另外，通過改變P3.4 輸出電平的高低電平占空比，就可以改變蜂鳴器聲音的大小。- 31 -青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試5.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試的主要是對硬件的設計和工藝性進行故障排除。（1） 脫機檢查。檢查各開關(guān)按鍵是否能正常工作；為了防止破壞芯片，應該首先對各IC 座（尤其是電源端）進行電位檢查，確認其沒有任何錯誤后再進行插入芯

41、片檢查。（2） 聯(lián)機調(diào)試。暫時拔掉芯片STC89C5，把仿真器的240 芯仿真插頭插入STC89C52的芯片插座進行調(diào)試，檢驗鍵盤電路是否能夠達到設計要求。我們可以設計一個檢測鍵盤，通過按鍵控制蜂鳴器聲響來檢驗電路的是否完好。如果運行的測試結(jié)果與預期不一致，就可以依據(jù)故障現(xiàn)象來大致判斷出故障的地方和原因并針對該故障采取排除故障的措施。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要是對程序進行在線仿真調(diào)試，運用 proteus 軟件發(fā)現(xiàn)和改正程序錯誤，同時發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序的調(diào)試要遵循一定的順序要求進行不可一起同步進行，首先單獨調(diào)試各個功能子程序，檢驗接口電路的控制能否正常運行，程序能否完成預期的功能等；最后再將

42、各子程序連接起來總調(diào)?？傉{(diào)要注意的是各子程序的現(xiàn)場保護與恢復， 以及各程序模塊間參數(shù)傳遞的正確性。調(diào)試的基本步驟如下： （ 1）編寫蜂鳴器程序，調(diào)試蜂鳴器能否發(fā)聲。 （ 2）編寫簡單程序調(diào)試刷卡時讀卡模塊能否正常工作準確讀入。 （ 3）編寫添加、刪除用戶卡程序，調(diào)試是否能實現(xiàn)。5.3 軟、硬件設計注意事項（ 1）讀卡模塊RC-522 外部電源是否存在接觸不良或者嚴重的電磁干擾，若有的話則可能偶然使讀卡模塊內(nèi)部軟件跑飛。（ 2）天線周圍是否有金屬存在，有的話則會使工作頻率受影響，讀卡距離也會受到干擾，嚴重時讀卡會出現(xiàn)反應遲鈍，甚至沒有辦法讀卡。為了避免這種情況就要將所有的金屬材料盡量遠離天線線圈

43、，尤其是天線前面不能有金屬封板。金屬封板會屏蔽電磁波，導致讀卡完全失效。天線后面如果有金屬封板，則應該距離天線線圈至少3 厘米以上。（ 3）注意讀卡模塊與模板是否存在共地。（ 4）注意使用的電源性能是否良好，否則將產(chǎn)生電壓不穩(wěn)的情況，導致波 紋太大，使讀卡距離產(chǎn)生變化。（ 5）外界的電磁雜波也將干擾讀卡能否成功。- 41 -結(jié)論本門禁系統(tǒng)用于鑒別刷卡者的權(quán)限，控制刷卡者能否進出。功能可實現(xiàn)存儲10 張用戶卡。通過按鍵開關(guān)可以進行各種卡管理操作，如翻看有哪些卡成功注冊，可以增加或刪除用戶卡等。課程設計中，元件的選擇和設計，程序的編制,仿真和調(diào)試的無限循環(huán)讓我更深入的了解了單片機，門禁系統(tǒng)各種功能

44、控制要求的實現(xiàn)， 給我增添了不少的難度，但這個過程讓我學會了使用多種資源解決問題的思路和方法及渠道的能力：查找資料、信息的搜集、處理和整合，明白了關(guān)于門禁系統(tǒng)從設計、調(diào)試、 到完成整個流程是怎么回事。網(wǎng)上查找資料以及到圖書館學習的過程，也讓我重新審視了單片機以及編程在理論知識運用到實際工作生產(chǎn)的無縫連接。課本知識在整個設計過程中起到了樞紐的作用，對于入門的引入，探索的加強，也再次讓我認識到知識的重要性，實踐是檢驗真理的唯一標準，實踐設計以前，對于整個設計過程都只是思想上的，沒有從更深的層次理解，對于一些細節(jié)的忽視，都阻礙了整個設計過程的進度，當進行到編程與仿真時，問題一個接著一個，程序無法實現(xiàn)

45、，結(jié)果與設計要求不相符等。通過出現(xiàn)問題的歸納和整理， 針對性的編程出現(xiàn)的問題才得以一個個的被解決，當我們加強了對單片機的理解時，同時觀測到和體會到了實踐與理論的差距，使我重新認識到了知識不僅僅需要大量儲備，更多是需要與實踐相結(jié)合, 而且在設計中，動手調(diào)試才是技術(shù)了解的必要步驟，再一次印證了好好學習積累知識財富，才能將問題得以解決的真理。設計過程中的互相討論，老師的參與問題明朗化了問題，老師的解答讓我從中看到了很多課本里接觸不到的東西，對待問題的角度，解決問題的思路以及大膽發(fā)散的思維，另外將問題落具體實處要，說白了也就是說將控制要求中用在控制程序中實現(xiàn)，對于發(fā)現(xiàn)和解決問題有實質(zhì)性的幫助。她不僅將

46、設計中存在的錯誤和不足指并且王老師更多的是提供給我們處理在這里， 要特別感謝的是王曉兵老師，而且提出了一些更加切合實際的建議，問題的一種思維，教會我對于出現(xiàn)的問題不是立馬解決，而是先進行思考，如果實在解決不了，她再提供給我們解決問題的思路，體現(xiàn)了授之以魚不如授之以漁的教學思想。通過自己的努力解決問題的教育方法雖然讓我們吃了不少苦頭，但對于我們今后的工作和人生都是有幫助的。如果說校園生活是必不可少的按鍵，那么社會便是按鍵背后所要體現(xiàn)的價值，在那里沒有老師的保護，沒有給于疑難問題解答的人，遇到問題更多的是需要依靠自己，所以老師所給予我們的這種思路， 必定會為我們以后更好的適應和融入這個復雜的社會，

47、奠定一定的基礎，在這個社會中我們才能更有競爭力。最后一次整個大學時代知識的整合歷練，讓我體會到了認真完成一件事的態(tài)度是多么的強大，也讓我體會到交流在解決問題中的重要， 知識只有融入到實踐才能體現(xiàn)價值所在，對于傳統(tǒng)知識的保守，沒有創(chuàng)新，也就不會有所突破，那也就不叫論文了。我也感受到了知識的重要性，老師和同學的熱情，但愿通過這次設計能為我以后踏入社會打下一個扎實的基礎。其次，還要非常感謝我的舍友李建、許傳偉、王夢楠、張弛、趙棟，感謝他們在生活上和畢設過程中曾給過我的啟迪與幫助。參考文獻1 謝輝 , 改進的MCS-51單片機實驗，南京，科學出版社，20062 趙建 51 系列單片機寶典南京，電子工業(yè)

48、出版社，20073 楊先， 黃輝 單片機的系統(tǒng)設計與仿真調(diào)試湖北 , 北京航空航天大學出版社，20054 王青 , 程國， 單片機KEIL CX51 應用開發(fā)技術(shù)南京, 人民郵電出版社,20075 李梅 基于MCS-51系列單片機原理的應用設計湖北， 國防工業(yè)出版社,20066 李芳，黃建單片機微型接口技術(shù)湖北，電子工業(yè)出版社，20017 陳三 , 8051 單片機 C語言控制與北京，清大學出版社，20028 張大嵌入式系統(tǒng)原理設計與應用北京，機械工出版社，2004-119 沙友，孟志，王彥單片機外圍電路設計北京，電子工出版社,2006定義空指令模擬I2C 數(shù)據(jù)傳送位模擬I2C 時鐘控制位應答

49、標志位標志位附錄 1 程序源代碼#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include <string.h>#include <stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define nop() _nop_()#define INBUF_LEN 4 / 數(shù)據(jù)長度#define _Nop() _nop_()/cd1ffad2/634b3802sbit SDA=P37;/sbit SCL=P36;/bit ack;/uchar flag

50、_1s; /200ms uchar flag_password_cichu;/ 密碼錯誤次數(shù)uchar i;uchar num; /uchar flag_guan;unsigned char ch;unsigned char RevBuffer10;unsigned char RevBuffer110;uchar data bMenued,count,flag1; bit flag2;uchar menu_1=0;sbit beep=P34;sbit relay=P35;/*1ms延時函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;i<q;i+)fo

51、r(j=0;j<120;j+);#include"rc522.c"#include"LCD1602.H#include"2402.H"void ctrlzhu(void)/ 判斷是否開門char status;PcdReset();/ 復位status=PcdRequest(PICC_REQIDL,&RevBuffer0);/ 尋天線區(qū)內(nèi)未進入休眠狀態(tài)的卡，返回卡片類型2 字節(jié)青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設計）status=PcdAnticoll(&RevBuffer0);/ 防沖撞，返回卡的序列號4 字節(jié)if(stat

52、us!=MI_OK)return;num = 0;if(RevBuffer0=read_add(10)&&RevBuffer1=read_add(11)&&RevBuffer2=read_add(12)&&RevBuffer3=read_add(13) / 密碼相同開門num = 1;elseif(RevBuffer0=read_add(20)&&RevBuffer1=read_add(21)&&RevBuffer2=read_add(22)&&RevBuffer3=read_add(23) / 密

53、碼相同開門num = 2;elseif(RevBuffer0=read_add(30)&&RevBuffer1=read_add(31)&&RevBuffer2=read_add(32)&&RevBuffer3=read_add(33) / 密碼相同開門num = 3;elseif(RevBuffer0=read_add(40)&&RevBuffer1=read_add(41)&&RevBuffer2=read_add(42)&&RevBuffer3=read_add(43) / 密碼相同開門num = 4;elseif(RevBuffer0=read_add(50)&&RevBuffer1=read_add(51)&&RevBuffer2=read_add(52)&&RevBuffer3=read_add(53) / 密碼相同開門num = 5;elseif(RevBuffer0=read_add(60)&&