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Ｏ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22.1方案論證22.2工作原理32.3系統(tǒng)構(gòu)造33硬件電路設(shè)計33.1控制模塊33.2射頻卡識別模塊53.3顯示模塊93.4存儲模塊143.5鍵盤模塊173.6報警、提示模塊184軟件設(shè)計194.1總體流程圖194.2設(shè)立模塊流程圖204.3檢測模塊流程圖204.4模塊子程序205系統(tǒng)調(diào)試與分析226總結(jié)25參考文獻(xiàn)25致謝26ABSTRACT27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種角色，因此，在此基礎(chǔ)上提出了基于51單片機的多功效電子門禁系統(tǒng)。運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、開門批示燈電路、密碼存儲電路、以及液晶顯示電路等，設(shè)計一種智能型門禁系統(tǒng)。該設(shè)計采用射頻卡完畢刷卡進(jìn)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，批示綠燈點亮，延時一段時間批示燈熄滅，如果不匹配，紅燈亮，顯示屏顯示“該卡未被授權(quán)”，蜂鳴器急促響起。按功效鍵進(jìn)入設(shè)立狀態(tài)，能夠進(jìn)行注冊卡、注銷卡和修改授權(quán)密碼等。核心詞:門禁系統(tǒng)；51單片機；智能卡；MFRC5221引言隨著改革開放的進(jìn)一步和中國特色社會主義市場經(jīng)濟的進(jìn)一步發(fā)展，智能門禁系統(tǒng)作為一項重要的安防方法，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，像智能樓宇和智能社區(qū)等，早已在某些大都市中普及，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(jìn)出口門禁安全系統(tǒng)是一種新型的當(dāng)代化安全管理系統(tǒng)，它集當(dāng)代安全管理和微機自動識別技術(shù)方法為一體，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)安全防備管理。合用多種機要部門，如辦公大樓、學(xué)校、軍事基地、銀行等。為理解決這個問題，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(jìn)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)等多種技術(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)也不停發(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？其深層次因素為它和傳統(tǒng)的安全產(chǎn)品的工作方式大相似，如：閉路監(jiān)控，報警防盜等被動監(jiān)控方式，以控制的主動性替代了監(jiān)控的被動方式，通過控制重要通道，極大的避免了犯罪人員從正常的通道侵入，并且能夠在罪案發(fā)生時通過對通道門的控制權(quán)限限制罪犯的活動范疇，減少和防止犯罪。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）密碼識別通過檢查輸入密碼與否對的來識別持卡人與否有權(quán)限進(jìn)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：操作上方便介紹，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，安全性不能得到確保；并且沒有進(jìn)出的統(tǒng)計；只能夠?qū)崿F(xiàn)單方向控制。亂序型優(yōu)點：操作簡樸方便，不需要攜帶卡片；安全系數(shù)略高。缺點：密碼會被容易地盜取，安全性仍然不是很高；仍舊沒有進(jìn)出的統(tǒng)計；只能夠?qū)崿F(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與否含有進(jìn)出的權(quán)限，按照卡片的類別有能夠分成射頻卡和磁卡。磁卡優(yōu)點：一人一卡（+密碼），安全性普通；成本略低；能夠聯(lián)機，存有進(jìn)出統(tǒng)計。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，能夠聯(lián)微機，存有進(jìn)出統(tǒng)計；能夠?qū)崿F(xiàn)雙方向的控制，卡片不能容易被復(fù)制。缺點：成本比較高[1]。（3）生物識別通過檢查進(jìn)入人員的生物特性確認(rèn)其與否有進(jìn)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，安全性較好；不需要持卡。缺點：成本高，識別率較低，環(huán)境的規(guī)定較高，使用者的規(guī)定比較高（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（例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），值得留心的大多數(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，還涉及控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，電源系統(tǒng)的安全，它們作為一種整體是不能被割裂開的，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]。綜合以上多種門禁系統(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)計的重要器件。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)，運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、開門批示燈電路、密碼存儲電路、以及液晶顯示電路等，重要有三種工作狀態(tài)。第一種狀態(tài)：上電后進(jìn)入主界面，顯示請刷卡進(jìn)入；第二種狀態(tài)：按菜單鍵，輸入密碼獲得權(quán)限，能夠選擇添加新卡或者注銷全部卡，自動退出該界面；第三種狀態(tài)：進(jìn)入菜單界面，長按切換鍵，進(jìn)入修改授權(quán)密碼界面，能夠選擇修改授權(quán)密碼。2.3門禁系統(tǒng)的總體構(gòu)造圖智能門禁系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，重要涉及射頻卡識別模塊、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多功效電子門禁系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體框圖3硬件電路設(shè)計3.1控制模塊3.1.1STC89C52重要性能STC89C52含有下列重要性能：=1\*GB3①8KB可改編程序FLASH存儲器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期）。=2\*GB3②32條能夠編程的的I/O口。=3\*GB3③兩個16位的定時/計數(shù)器。=4\*GB3④8×128個字節(jié)內(nèi)部隨機存取寄存器。=5\*GB3⑤6條中斷源。=6\*GB3⑥2個串行的中斷，能編程的UART串行的通道。=7\*GB3⑦可編程的串行通道。=8\*GB3⑧時鐘頻率0-24MHz。=9\*GB3⑨片內(nèi)時鐘振蕩器[2]。3.1.2STC89C52的引腳及功效圖2STC89C52的管腳（1)重要電源引腳=1\*GB3①VCC電源②GND地（2)外接晶體引腳XTAL1和XTAL2=1\*GB3①XTAL1當(dāng)采用外部振蕩時，該引腳能夠作為外部振蕩的輸入端；當(dāng)采用內(nèi)部振蕩時，它與晶體的一種引腳相連接。②XTAL2當(dāng)采用外部振蕩時，該引腳懸空；當(dāng)采用內(nèi)部振蕩時，它與晶體的另外一種引腳相連接。（3)控制或與其它電源復(fù)用的引腳RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP=1\*GB3①RST復(fù)位輸入端。當(dāng)RST保持兩個周期以上高電平時，單片機復(fù)位。②ALE/PROG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）功效，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，它還能夠?qū)ν獠靠偩€構(gòu)造輸出時鐘信號，或用于計時目的。但要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一種ALE脈沖。ALE段輸出能夠驅(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功效）。ALE能夠通過設(shè)立特殊功效寄存器8EH，使能或者嚴(yán)禁ALLE信號輸出，在嚴(yán)禁時，只有MOVX和MOVC指令才干使ALE1有脈沖輸出，平時ALE引腳有個弱上拉。③PSEN外部程序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ProgramStoreEnable，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）。④/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(dāng)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、P1.0～P1.7P2.0～P2.7和P3.0～P3.7=1\*GB3①P0端口（P0.0～P0.7）P0口為一種8位的漏級開路的雙向I/O口，每個腳能夠吸取8TTL門電流，在P1口的管腳初次寫1時，被定義作高阻輸入，P0能夠用于外部的程序數(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(dāng)作原碼的輸入口，當(dāng)Flash在進(jìn)行校驗時候，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。②P1端口（P1.0～P1.7）P1口是一種內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接受輸出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。③P2端口（P2.0～P2.7）P2是一種帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級能夠驅(qū)動（輸出或者吸取電流）4個TTL門電路。對P2端口寫“1”，通過本身地上拉電阻將端口提到高電平，這個時候能夠作為輸入口，當(dāng)作為輸入口用的時后，由于其內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)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(dāng)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（例如執(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(dāng)訪問8位的地址地外部數(shù)據(jù)存取器（例如執(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也接受高位的地址與某些控制的信號。④P3端口（P3.0～P3.7）P3口是一種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（輸出或吸取電流）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(dāng)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口除了能夠作為普通的I/O口線外，更加重要的用處是它的第2個功效，P3口還接受某些用于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兩部分構(gòu)成，其工作原理是由Reader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IDCode送出，此時Reader就接受這個IDCode。Transponder的特殊在于不需電池、無需接觸、不需刷卡因此不怕臟污，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和一種天線構(gòu)成，智能卡的天線只是有幾組線圈構(gòu)成，很適于封裝到IS0卡片中，卡片的ASIC由一種高速（106KB波特率）的RF接口，一種控制器和一種8K的EEPROM構(gòu)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，該卡含有一種LC串聯(lián)的諧振電路，其頻率和閱讀器發(fā)送頻率相似，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，一種單向傳導(dǎo)電子泵連接，將充電電容發(fā)送到其它電容器儲存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)成2V，電容器提供工作電壓能夠作為其它電路電源，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介紹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，它含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合同和方式。ISO14443A全部的層MFRC522都支持，其傳輸速率最高可達(dá)424kbps，不需要增加有源電路其內(nèi)部發(fā)送模塊就能夠直接帶動近距離的天線，而接受模塊則提供了一種牢固而高效的解調(diào)與解碼電路，用來接受ISO14443A所兼容的應(yīng)答訓(xùn)號。數(shù)字解決模塊則提供CRC和奇偶檢測功效。MFRC522含有三種接口方式：SPI方式、UART方式、I2C方式?？煞奖愕嘏c任何MCU通訊，甚至能夠通過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支持可直接相連的多種MCU接口，如SPI、I2C和串行UART。MFRC522能使其接口復(fù)位自動檢測上電或者硬復(fù)位的現(xiàn)在MCU接口類型。能夠通過觀察復(fù)位控制引腳上的邏輯電平來鑒別MCU接口。數(shù)據(jù)解決模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行、并行轉(zhuǎn)換?？芍С制媾己虲RC校驗。由于MFRC522用完全透明的方式操作，因此支持ISO14443A的全部層?？刂坪蜖顟B(tài)模塊用來配備器件，以適應(yīng)環(huán)境的影響并讓性能達(dá)成最佳。當(dāng)MFRC522和MIFARE通信時，使用高速率CRYPTO1流密碼單元與一種非?？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。這樣能夠使其最大操作距離能夠達(dá)成100mm。接受器檢測弱應(yīng)答訊號并對其進(jìn)行解碼[4]。圖3讀卡器構(gòu)造圖操作指令表1RC522操作指令指令名稱指令代碼指令功效Idle0x00空閑，取消現(xiàn)在操作CalcCRC0x03啟動CRC校驗Transmit0x04從FIFO中發(fā)送數(shù)據(jù)NoCmdChange0x07無指令變化Receive0x08開始接受數(shù)據(jù)Transceive0x0B將FIFO中的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送，發(fā)送完畢后接受數(shù)據(jù)MFAuthent0x0E進(jìn)行Mifare射頻卡密碼驗證SoftReset0x0F配合NRSTPD完畢MFRC522的復(fù)位（4)MFRC522接線圖圖4MFRC522接線圖3.2.2非接觸式卡MifareS50（1）MifareS50介紹RFID的產(chǎn)品有電容式（Capacatine）、微波式（Microwave）、無線電頻率RF(RadioFrequency)，因電容式在使用時須與CSC驗票機幾乎貼近才干感應(yīng)，而微波式則須與CSC驗票機直線對準(zhǔn)，只有無線電頻率式則無此限制，因此現(xiàn)在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天線接受由讀寫器所發(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(jìn)行卡片和讀寫器彼此間之資料之交換[4]。MifareS50構(gòu)造及功效圖圖5S50外部構(gòu)造圖圖6S50內(nèi)部構(gòu)造圖（3）S50寄存器構(gòu)造S50智能卡含有有大容量之記憶體，可依實際應(yīng)用場合（公車、地鐵、停車場等）之特性加以規(guī)劃，每一應(yīng)用場合有一獨立之記憶空間（Sector），在每個記憶空間內(nèi)可分?jǐn)?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(jìn)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(rèn)解決。記憶區(qū)之存取條件區(qū)記載進(jìn)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2S50內(nèi)部結(jié)存儲區(qū)空間用途存儲區(qū)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）3115其它用途：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(rèn)無誤后再根據(jù)該資料儲存區(qū)之存取條件來決定資料與否讀取或?qū)懭?。（注?：密碼組中有一組密碼是不允許讀卡器讀取，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Block之存寫條件。（4）卡操作指令表3S50操作指令指令名稱指令代碼指令功效RequestStd0x26請求天線的范疇內(nèi)非休眠的狀態(tài)全部卡RequestAll0x52請求天線的范疇內(nèi)全部的卡AntiCollision0x93防碰撞，當(dāng)多張卡處在天線范疇中的狀況下，選用一張SelectTag0x93選卡，將防碰撞所返回的卡選中，對該卡進(jìn)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(jìn)行操作Increment0xC1增值Decrement0xC0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、減值需要該指令完畢HALT0x50使卡進(jìn)入到休眠狀態(tài)，并結(jié)束MFRC522和卡的通信（5）通訊原理圖7S50與讀卡器通訊原理3.3顯示電路3.3.1LCD12864電氣特性介紹=1\*GB3①輸入高電平（VIH):0.7Vdd～Vdd=2\*GB3②輸入低電平(VIL):0.6Vmax=3\*GB3③輸出高電平（VOH):0.8VDD～VDD=4\*GB3④輸出低電平（VOL):0.4Vmax=5\*GB3⑤模塊工作電流:3～5mA=6\*GB3⑥白背光工作電流:60mAmax=7\*GB3⑦黃綠背光工作電流:360mAmax[5]3.3.2LCD12864構(gòu)造圖圖8LCD12864內(nèi)部構(gòu)造圖3.3.2LCD12864的引腳介紹表4LCD12864引腳介紹管腳號管腳名稱電平管腳功效描述1VSS0V電源地2VCC3.0~+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)節(jié)4RS(CS）H/LRS=“H”，代表DB7——DB0為要顯示的數(shù)據(jù)RS=“L”，代表DB7——DB0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DB7——DB0R/W=“L”；E=“H→L”,DB7——DB0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：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效描述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(fù)端3.3.3LCD12864的控制信號闡明RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：表5RS,R/W的工作模式RSR/W功效闡明LL寫指令至指令存儲器LH讀出忙的標(biāo)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闡明：表6E使能信號的工作模式E狀態(tài)執(zhí)行動作成果高——>低I/O的緩沖——>dr配合/W開始寫數(shù)據(jù)或者指令高DR——>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(biāo)志BF

BF標(biāo)志顯示內(nèi)部的工作狀況，BF=1代表模塊正在開始內(nèi)部的操作,這個時候模塊不接受外部指令與數(shù)據(jù)；bf=0,模塊處在準(zhǔn)備的狀態(tài)中，隨時都可接受外部指令與數(shù)據(jù)。使用STATUSRD指令,能夠?qū)f標(biāo)志讀到DB7總線,然后檢查模塊的工作狀態(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。DFF的狀態(tài)受指令Displayon/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；此模塊能夠顯示出三種字體，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0000H—0006H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02H—7FH的編碼選擇，有關(guān)A1以上編碼將會自動與下一種位元組相結(jié)合，構(gòu)成兩個位元組的編碼將形成中文字型的編碼BIG5（A140—D75F）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效,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里的定義相似地通過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)定指令的寄存器去變化，之后只需讀取或者是寫入到DDRAM/CGRAM的數(shù)值時，地址的計數(shù)器數(shù)值便會自動加1，當(dāng)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DB6—DB0里去。（6）光標(biāo)/閃爍的控制電路此模塊電路提供了硬體光標(biāo)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(biāo)或者閃爍的位置[5]。3.3.4LCD12864的指令闡明基本指令集表7LCD12864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去除顯示00000000011600地址歸0000000001x72進(jìn)入指定點00000001I/ds72顯示的開關(guān)設(shè)定0000001DCB72移位控制000001S/CR/lXX72功效設(shè)定00001DlX0/REXX72設(shè)立CGRAM的地址0001A5A4A3A2A1A072設(shè)立DDRAM的地址0010A5A4A3A2A1A072讀忙標(biāo)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8LCD12864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擴充功效的設(shè)定00001DlX1/REG072設(shè)定繪圖ram的地址001000A3A2A1A072A6A5A4A3A2A1A03.3.5LCD12864操作時序圖98位并口寫操作時序圖108位并口讀操作時序圖11外部復(fù)位時序圖3.3.5LCD12864電路連接圖圖12LCD12864連接圖3.4存儲電路3.4.1AT24C02介紹及特性AT24C02是一種2K位串行CMOSE2PROM，內(nèi)部含有256個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一種16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線功效進(jìn)行操作，有一種專門的寫保護功效。=1\*GB3①工作電壓：1.8V～5.5V=2\*GB3②輸入/輸出引腳兼容5V，應(yīng)用在內(nèi)部構(gòu)造： 128x8(1K),256x8(2K),512x8(4K),1024x8(8K),2048x8(16K）=3\*GB3③二線串行接口輸入引腳，經(jīng)施密特觸發(fā)器濾波克制噪聲=4\*GB3④雙向數(shù)據(jù)傳輸合同=5\*GB3⑤兼容400KHz（1.8V,2.5V,2.7V,3.6V）=6\*GB3⑥支持硬件寫保護=7\*GB3⑦高可靠性：寫次數(shù)：1,000,000次–數(shù)據(jù)保存：1[6]3.4.2AT24C02內(nèi)部構(gòu)造圖13AT24C02內(nèi)部構(gòu)造圖3.4.3AT24C02引腳介紹及闡明表9AT24C02引腳圖引腳名稱引腳功效A0～A2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，能夠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(dāng)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。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，在一種總線上最多可連接一種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含有用于硬件數(shù)據(jù)寫保護功效的引腳。當(dāng)該引腳接GND時，允許正常的讀/寫操作。當(dāng)該引腳接VCC時,芯片啟動寫保護功效。[6]3.4.4AT24C02工作原理(1）時鐘和數(shù)據(jù)傳輸：SDA引腳普通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(dāng)數(shù)據(jù)在SCL為高時變化，將視為下文所述的一種起始或停止命令。(2）起始命令：當(dāng)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(dāng)SCL為高，SDA由低到高的變化被視為停止命令，在一種讀操作后，停止命令會使EEPROM進(jìn)入等待態(tài)低功耗模式(4）應(yīng)答：全部的地址和數(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(dāng)主控器件接受到一組8位的數(shù)據(jù)后，應(yīng)當(dāng)在第9個時鐘周期向EEPROM返回一種應(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種停止命令來結(jié)束讀周期。(5）等待模式：24C01/02/04/08/16特有一種低功耗的等待模式。能夠通過下列辦法進(jìn)入該模式：=1\*GB3①上電=2\*GB3②收到停止位并且結(jié)束全部的內(nèi)部操作后。(6)器件復(fù)位：在合同中斷、下電或系統(tǒng)復(fù)位后，器件可通過下列環(huán)節(jié)復(fù)位：=1\*GB3①持續(xù)輸入9個時鐘=2\*GB3②在每個時鐘周期中確保當(dāng)SCL為高時SDA也為高；=3\*GB3③建立一種起始條件[7]。3.4.5AT24C02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3.4.6AT24C02電路連接圖圖17AT24C02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能夠分成編碼的鍵盤與非編碼的鍵盤兩類，鍵盤上的閉合鍵地識別是通過專用地硬件編碼器來實現(xiàn)的，并生成編碼值的能夠稱為編碼鍵盤，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構(gòu)成的多種系統(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，且獨立按鍵較簡樸，且能夠?qū)崿F(xiàn)所需功效，因此選擇獨立按鍵。按鍵功效的實現(xiàn)應(yīng)當(dāng)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種鍵。二是按鍵功效上的實現(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。下面具體介紹鍵盤有關(guān)知識[8]。具體來說，鍵盤的接口應(yīng)當(dāng)完畢下列操作功效：=1\*GB3①掃描，擬定那一種鍵被按下=2\*GB3②識別，擬定被按的鍵的具體位置。=3\*GB3③生成鍵值，即確認(rèn)所按下鍵所代表的意思。這些功效普通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(fù)責(zé)哪些方面，這需要根據(jù)實際狀況去鑒定，但有一種總的原則，那就是硬件越具體，則軟件越簡樸，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方法問題：普通的按鍵，從本質(zhì)上來說就是一種機械開關(guān)，在被按下或者松開的時候，由于開關(guān)的機械特性，會存在一種抖動的過程，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之間不停的發(fā)生跳變，這將會對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成威脅。圖18按鍵抖動圖解決方法：=1\*GB3①硬件消抖：將按鍵用電容接地或者接一種邊沿觸發(fā)器=2\*GB3②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(rèn)鍵能夠?qū)x項進(jìn)行選擇，按切換鍵能夠?qū)Σ煌x項進(jìn)行切換，按退出鍵則能夠退出菜單，進(jìn)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，具體以下：=1\*GB3①紅色LED：當(dāng)使用者的智能卡為不能識別時亮起=2\*GB3②綠色LED：當(dāng)使用的智能卡被識別為有效時亮起=3\*GB3③蜂鳴器：當(dāng)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對的時，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較小，因此在連接蜂鳴器時通過接一種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)成一種共射放大電路，使得蜂鳴器能夠爭產(chǎn)工作，具體鏈接以下：[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(fù)極與單片機I/O口相連[10]。圖21LED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)立子程序流程圖4.3設(shè)立子程序流程圖圖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(dāng)進(jìn)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(jìn)入一種循環(huán)，不停檢測按鍵與否按下以及讀卡器模塊與否有卡。voidmain(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(jìn)入主界面后，根據(jù)菜單鍵與否按下，判斷與否進(jìn)入菜單程序，進(jìn)入后，判斷切換鍵與否按下，來進(jìn)行選項切換。voidmenu_select(void){ if(up_down==UP) { Disp_HZ(0x80,dat8,8); Disp_HZ(0x98,dat13,8); } if(up_down==DOWN) { Disp_HZ(0x80,dat8,8);); Disp_HZ(0x98,dat13,8); } }4.4.3檢測程序先檢測與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，如果相似，則授權(quán)為有效，如果不同則為無效。voiddetect(void){ unsignedchari,Temp[2]; checkcard_ok=0; if(PcdRequest(0x52,Temp)==MI_OK) { if(PcdAnticoll(UID)==MI_OK) { for(i=0;i<MAXCARDNUM;i++) { RdFromROM(EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF,EEPROM_PAGE_ADDR_TABLE[i],4); if(UID[0]==EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF[0]&&UID[1]==EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF[1]&&UID[2]==EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF[2]&&UID[3]==EEPROM_UID_PASSWORD_BUFF[3]) { checkcard_ok=1; break; } } } if(checkcard_ok) { checkcard_ok=0; LED_G=LED_GON; successbeep(); Disp_HZ(0x80,dat0,8); Disp_HZ(0x90,dat4,8); Delay_100us(30000); LED_G=LED_GOFF; } else { LED_R=LED_RON; failbeep(); Disp_HZ(0x80,dat0,8); Disp_HZ(0x98,dat0,8); Delay_100us(30000); LED_R=LED_ROFF; } } }[11]5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效。具體過程是：接上電源后，進(jìn)入初始界面，LCD12864顯示“歡迎”字樣，此時除了菜單鍵能夠讀取，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)，而另一張則未被授權(quán)，其成果圖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、注銷全部卡選項，具體如圖27所示：圖28菜單界面按確認(rèn)鍵，輸入授權(quán)密碼，如果密碼對的，則能夠添加新卡，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(biāo)切換至注銷全部卡，按數(shù)字鍵輸入六位密碼后，則注銷全部卡，若密碼輸入不對的，則退出菜單；在菜單界面內(nèi)，長按切換鍵，進(jìn)入修改密碼功效：先輸入原始密碼，如果輸入對的，擇繼續(xù)輸入新密碼，如果原始密碼輸入不對的，則退出菜單。[15]6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、AT24C02等重要元件,實現(xiàn)了預(yù)計功效。在對設(shè)計規(guī)定做了認(rèn)真分析后，根據(jù)規(guī)定選擇了有關(guān)元器件，設(shè)計各模塊電路，涉及單片機控制電路、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、修改密碼等功效。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統(tǒng)計各張卡的全部信息，因此不能有效的對進(jìn)出人員的信息進(jìn)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)含有很強的實踐性，他需要人們在不停地使用中，發(fā)現(xiàn)缺點和漏洞，并不停去完善，讓它能夠與時俱進(jìn)，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(xiàn)：[1]陸洲町.基于51單片機的多功效電子門禁系統(tǒng)設(shè)計.北京航空航天出版社..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..12[3]仲偉楊.數(shù)字IC測試儀的研究與設(shè)計.南京理工大學(xué)..3[4]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. 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