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基于单片机的门禁系统设计 3
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)适合于多种应用 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，例如，企业或机关内部员工“一卡通”，可用作考勤、食堂就餐、电话管理、停车场、门禁等；校园“一卡通”，可用作学生证、借书证、消费卡、门禁“铜匙”等，此时用户可根据不同的应用设置不同的密码和访问条件。
(6) 适应于多种要求 非接触式IC卡系统可根据环境与应用对象的不同而做到作用距离不同，如用于高速公路或一般路、桥收费，可选用作用距离为0.6m—20m的系统，如用于电子钱包或公交收费，可选用作用距离仅几厘米的系统。系统配置相当灵活多样。
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，被广泛应用于电子钱包、铁路、地铁、公交、轮渡、高速公路、一般路桥收费、食堂售饭收费、门禁系统、考勤系统、身份证等领域。特别是在地铁、公交、路桥、轮渡等收费应用中，近期将占到整个卡应用的50%以上[5]。
2008年的北京奥运会和2010年的上海世博会将是中国安防市场的最大商机，而中国持续不断的建设高潮也为安防市场的稳定发展提供了坚实的基础。综上所述，门禁系统作为安防设备的重要组成部分之一，在国内外都具有十分美好的市场前景。纵观国内外，门禁市场的发展情况大不相同。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、读卡器的厂家单单生产卡、读卡器，如美国的HID公司、h1-dala公司、德国的Destele公司。生产控制器的公司单单研究生产控制器和软件。如美国的Northern Computer公司、CSI公司。随着其产业化的形成，各大专业公司由于其财力的雄厚、技术的先进、市场的先导以及专业人员的积累，垄断势头不断呈现出来。同时大公司之间的相互竞争使得产品利润率不断下降，产品价格大幅降低，相对于欧美的收入，5000美元左右的门禁系统可广泛运用于市场。至近几年，欧美各大企业也开始投入到无线门禁系统的设计、生产中来。在亚洲和中国，随着人们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。近年来，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，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，涌现出许多生产门禁、安防系统的公司，如蓝泰、创一公司等。与此同时，国内市场上也出现了许多系统联动控制的新型门禁控制系统，例如蓝泰公司近期推出的开放式门禁控制系统，能够管理大型会议以及公共场所的入口、通道；创一公司的第四代感应卡考勤门禁管理系统的功能强大、运行稳定，能够支持智能排班功能，存储量大、操作简单，也是目前比较流行的门禁系统之一。由于中国的门禁系统起步较晚，在技术、设计等领域，可向国外一些较成熟的经验、技术借鉴与参考，因而大大加速中国门禁系统的发展[6]。
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2 门禁的方案设计
随着社会经济的发展，公司对安全性的要求越来越高，原来的简单的门锁早已不能满足他们对人员安全管理的需求。特别是现在很多大城市里，一栋写字楼里云集着很多家公司，如果要确保每个公司的安全就需要非常完善的门禁管理系统。目前市场上大多数的门禁系统均采用有线的方式来实现，虽然其具有传输容量大、可靠性高等的优点，但是有线系统也有其不可避免的缺点：灵活性差、安装成本高，施工难度大等。采用无线的传输方式，能够克服上述缺陷。因此，无线化是现有电子产品的发展趋势无线门禁系统将成为未来门禁系统发展的重要方向[7]。本课题设计的就是基于非接触IC卡的无线通信联网门禁系统。该设计主要具有以下特点：
1． 可以树立公司，大厦或者写字楼等公共场所规范化管理形象，提高管理档次，同时规范化内部的管理体制。
2． 一张非接触式IC卡可以代替所有的大门钥匙，且具有不同的通过权限，授权持卡进入其职责范围内可以进入的门。所有的进出情况在电脑里都有记录，便于针对具体事情的发生时间进行查询，落实责任。
3． 可以将不受欢迎的人员拒之门外，例如可以杜绝传销，保险等行业的业务员在未经许可的情况下产自闯入您的办公室，干扰您正常的办公秩序。同行的竞争者不会轻易地进入您的办公或开发场所顺手拿走您的业务资料或者核心技术资料。
4． 如果员工的感应卡丢失可以在系统内及时挂失，这样即使其他人捡到了该感应卡也无法进入公司。对于离职、离开的人员该卡采用禁用的模式，该员工以后都无法进入公司进行破坏等报复活动。
5． 基于Windows的全中文操作系统，界面友好，操作方便简单。普通员工经过培训就可以胜任相应管理软件操作。
6．系统采用无线通信方式，扩展性好，便于升级或者增加新的门禁。
2.1 门禁的系统组成
门禁控制系统是由上位机，门禁主控设备、无线传输平台、读卡器、电控锁、AC-DC 电源、卡片、管理软件等几个重要部分组成的。门禁系统组成如图2-1所示
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图2-1 门禁系统的组成
2.2系统的硬件设计组成
门禁系统的硬件组成主要由基于ATmega16单片机的门禁控制器，锁系统，读卡器，非接触式IC卡，RF射频无线传输设备，电源以及其他周边设备组成。
门禁控制器：是门禁系统的核心部分，负责整个系统的输入、输出信息的处理、存储和控制等。它验证门禁读卡器输入信息的可靠性，并根据出入规则判断其有效性，如若有效则对执行部件发出动作信号。门禁控制器性能的好坏直接影响着系统的稳定，而系统的稳定定性直接影响着客户的生命和财产安全[8]。
卡片：门禁系统的开门电子钥匙。现在通常采用非接触IC卡，因为其操作时无需接触，不会磨损，芯片封装在卡片内，不会被腐蚀，所以经久耐用，能使用十年以上。
读卡器：与非接触IC卡进行数据交换的控制部分。带无线电发射天线，当有非接触IC卡接近时，能给非接触IC卡提供能量，获取非接触IC返回的数据。读卡器分析确认卡的有效性后，将结果传送至控制器[9]。
电控锁:门禁系统的执行部件，电控锁通常在断电时呈开门状态，以符合消防要求。 RF射频传输设备:门禁系统的无线传输平台。它使用RF射频微波作为无线传输的载体，实现单片机与PC机的通讯。
电源：提供整个门禁系统的供电，是系统中不可或缺的重要组成部分，下一章将对电源做详细介绍。
周边设备：门禁系统的外围辅助设备，周边设备包括警示报警装置、LCD输出设备等。
以上对系统的各部分分别进行说明，实际应用中，各个硬件功能模块是紧密地结合为一个有机整体共同协作的。图2-2是门禁系统的硬件构成的结构框图
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电源 开锁控制信号 锁系统 串口通信信号 无线发射信号输入 ATmega16单片机 反馈信号输出 无线传 输平台 读卡模块 无线传 输平台 LCD输出 图2-2系统的硬件构成框图
2.3 系统的软件设计
该系统的软件设计分为硬件组成中各主要模块的程序设计和PC机的管理软件的设计。
各主要模块的程序设计主要包括基于ATmega16单片机的主控设备的程序设计，基于RFM12无线通信模块的程序设计以及读卡模块的程序设计。
PC机管理软件的设计主要由卡片管理模块、控制器管理模块、权限管理模块等组成。卡片管理模块，发放或注销序列号、卡号。控制器管理模块，是用来注册现有或新增的控制器，便于更新系统数据。权限管理模块，可分层设定操作者的各项权限，并通过Visual B设计开发简单合理的人机界面。
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