智能门禁系统设计毕业论文 - 图文

1 课题研究背景

1.1 智能门禁系统的研究目的和意义

从过去到现在，人们都养成使用简单的门锁来防止他们的财产被盗，同时也是防止一些人员在不被允许的情况下进出房间等私密场所，这种简单的方法一直延续了上千年。然而普通的门锁却始终离不开钥匙，一把钥匙开一把锁的定理持续了很久，但是现如今人们生活中需要加锁的地方变得越来越多，使用传统的门锁就会导致自己需要随身携带很多把钥匙，但是钥匙一旦多了就会带来很多不便。如果我们每天都需要携带很多钥匙，就会很容易弄混、丢失或者被盗，所以安全性和便捷性很差。如今，伴随着科技高速发展，传统的门锁早已经不能满足现在人们对生命财产安全方面的需求，为了从根本上改变这种局面，于是智能门禁系统就孕育，它集成了机械、电子、光学、生物识别技术、计算机技术和通信技术等多种新技术，它也是新时代很优秀的产物。

1.2 智能门禁系统的现状分析

门禁系统，众所周知也被称为出入口管理系统。现如今科技飞速发展，智能门禁系统也已进化成为一套较为安全、功能性完善的控制管理系统。它对通道和出入口的管理已经不是以前简单的钥匙和锁的管理，它能够对内部进行有效的智能化管理。它不仅能够时时刻刻记录人员的进出时间与进出情况，限制人员的出入范围，而且也可以很好的拒绝非法人物进入。同时，它也能够有效的保护人们的生命财产不受到他人的侵犯。门禁管理系统在安全防范系统中扮演着很重要的角色，在当今社会下，门禁系统发展的很迅速，已经被广泛的应用在了办公室，智能大厦，宾馆，智能小区等各种大门、房间、通道的管理。如今社会，房地产发展如日中天，小区门禁系统也随之成为小区住宅楼不可缺少的安全配套设施，它很好的保护住户的人身和财产安全。

目前，现在对智能门禁系统的研究从开始的认知教育和试用阶段，进入到了研发阶段。但仍然在智能门禁系统的设计和研发上发现一些问题，比如说：对国外已有的门禁系统进行仿造；普遍采用国外现有的集成模块，如门禁控制器，识别和读卡模块等；产品的形式较为单一，而且消耗了大量的资金。

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在技术层面，当前中国有很多企业模仿国外的门禁系统，目前的做法主要有两种，一种是采购国外厂家生产的系统零部件，比如读写器、门控器等，然后对这些芯片进行二次软硬件的设计。这种系列的系统性能相对较好，满足那种对安全要求较高的场所也是完全可以应付的，因此这种系统价格也相对比较昂贵。另外一种是只是购买国外的核心芯片，对国外一些其它优良部件进行研究和仿制。这种方法依据不同情况，可以作非原则性的变动，能够随时满足人们对门禁系统上的一些合理性要求，并且费用比较少。从门禁系统的内部结构出发就容易看出，国内大多数的系统是以控制器为核心研制的，而门控器部分则是由国外厂家进行开发。目前国内先进的智能门禁系统的研发正处于滞后状态，不过我们相信在未来，我国科技人才一定能够研发出完全属于我们自己的智能门禁系统。

1.3 研究的目标与内容

智能门禁系统采用STC89C52 微控制器作为系统的核心，在外围增加按键电路、蜂鸣器电路、开锁指示灯电路、电机驱动电路以及1602LCD显示电路等。门禁系统主要由CPU、电源指示、开锁指示电路、振荡电路、蜂鸣器电路、设置按键电路、电机驱动模块、24C02存储模块、RC522读卡模块、LCD显示模块等组成，使用无线射频卡刷卡进门。

本门禁系统的工作原理如下：

（1） 当射频卡刷卡时，蜂鸣器就会发出响声，如过此卡权限为有效卡，显示模块将会显示卡号，与此同时驱动电机转动将门锁打开，指示灯点亮，等刷卡结束后电机停止转动将门锁锁闭，指示灯熄灭。

（2） 当按下出门按钮时，将门锁打开，指示灯点亮。

（3） 程序中含有对射频卡权限的判断，当读卡器遇到射频卡时，显示器显示卡号。如果是有效卡，指示灯亮起，蜂鸣器响起，电机转动表示门锁打开；如果识别为无效卡时，则系统不采取任何动作。

（4） 可以更改射频卡的权限，通过按下相应的存储和取消按钮来实现射频卡权限的赋予和收回。

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2 系统总体设计

2.1 总体设计方案

本课题设计采用STC89C52微控制器作为系统的核心，在外围增加按键电路、蜂鸣器电路、开锁指示灯电路、电机驱动电路以及1602LCD显示电路等。门禁系统主要由CPU、电源指示、开锁指示电路、振荡电路、蜂鸣器电路、设置按键电路、电机驱动模块、24C02存储模块、RC522读卡模块、LCD显示模块等组成。此智能门禁系统能实现当射频卡刷卡时，显示模块显示卡号信息，如此卡为合法卡，指示灯点亮，蜂鸣器响起，同时驱动电路将电机转动表示门锁打开。程序中还增加了射频卡权限的赋予，遇到合法卡时，电机转动，门锁打开，如果想收回权限，只要在刷卡的时候按下取消按钮，那么这张卡就变成非法卡，无法打开驱动电机转动将门锁打开。而当非法卡刷卡时，显示卡号但电机不转动门锁不打开，如果赋予这张卡权限，只要在刷卡的时候，按下存储按钮，这张卡就会变成合法卡，就能是电机转动，打开门锁。

RFID（射频识别）技术:是一种无线通信技术，它可以通过无线射频信号来辨别特定目标，同时读写相关数据，也就是两者不用通过接触就可以建立联系。它是利用无线射频信号的空间耦合传输特性，来实现对能目标物体的自动识别。射频识别技术是本世纪十大重要技术之一，这早已被世界所公认。基本的RFID系统，一般含有以下几个部分：一个是存储有目标物相关信息的智能卡（即RFID智能卡）、在读写器和RFID单元之间传输RF信号的天线、一个则来接收来自RFID智能卡返回的RF信号并将解码的数据传到主机系统以供处理的RFID读写器。目前，射频识别系统如今在物联网、物流交通管理、仓储管理以及生产线追踪等领域被广泛的应用，也正是因为这些技术，极大的提高了效率，给社会创造了巨大利益。

CPU的选择:在这个课题的设计上，选择了51单片机系统，因为单片机发展成熟且完善，此次设计功能上不是特别复杂，也没有复杂的运算，只有几个外接电路，况且单片机的成本较低，而且功能也完全可以满足此次课题设计。虽然DSP和ARM系统在功能和拓展上都比51单片机系统要高，但是它们价格都相对昂贵，而且对于本次课题设计而言，性能也有过剩。因此，结合自己所学的知识和性价比，经过比

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较最终选择了技术成熟、价格便宜、设计简单、使用方便的单片机平台。

射频卡的选择：目前市面上有很多种类的射频卡。条码和磁卡，我们见的比较多，现如今超市和银行使用的都是这种卡，个人的银行卡都是磁卡。接触式IC卡，大家过去见的比较多，就是要用公共电话拨电话时使用的卡片（然而随着手机的普及，公共电话也早已退出人们的视野），但接触式IC卡，芯片外露易坏、易折。而非接触式IC卡也就是无线射频卡，由于它的芯片和线圈都设计在卡片内，和接触式IC卡相比，前者比较牢固不易被损坏、能适应恶劣的环境，可靠性很高，所以市面上普遍使用这种卡。根据上面的分析，最终选择目前被广泛应用的，而且成本不高可靠性好的IC卡，也就是市面上较多的MIFARE S50卡。

2.2 总体设计思路

此次设计以STC89C52单片机为控制核心，当IC卡靠近RC522读卡模块时，读卡模块识别到IC卡的信息，然后判断是否是有效卡，并将信息传给单片机，然后控制1602显示器显示IC卡的信息，如果是有效卡，单片机将会点亮指示灯，并使电机转动用来表示门锁打开，如果是无效卡，指示灯不会点亮电机也不会转动。如果要将权限赋予新卡，将卡贴近，按下存储键，那么新卡的信息就会被存储在24C02存储器中，同理如果要收回有效卡的权限，只要将卡贴近，按下删除键即可。

智能门禁系统平台硬件框架图如图2-1：

图2-1 硬件框架图

软件设计上，根据功能有以下几个模块编程。包括主程序模块、读卡模块、显示模块，存储模块、延时子程序模块和中断子程序模块等。当卡片靠近读卡模块时

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