智能门禁系统设计毕业论文(3)

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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指示灯亮起，屏幕显示卡片信息，然后程序判断权限，如果合法，开锁模块程序点亮指示灯，使电机转动。如果不是合法卡，是否赋予权限，如果赋予权限电机转动，指示灯亮起，如果不赋予则返回。

智能门禁系统软件流程图如图2-2。

图2-2 软件流程图

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3 硬件设计方案

3.1 最小系统设计

智能门禁系统采用的是STC89C52 微控制器作为控制核心，这款单片机是由STC公司研发的，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。内部含有8K字节的Flash，512字节的RAM， 32 位的I/O口线，看门狗定时器，4KB EEPROM和MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。可以看出89C52单片机功能还是很强大的，完成此次课题设计也是措措有余。根据这款单片机的特点，然后结合本次课题设计的要求，控制核心需要实现下面的几个功能：

（1） 接收读卡模块发送过来的数据，并进行处理。 （2） 控制电机转动和蜂鸣器。 （3） 控制1602LCD输出显示。 （4） 处理键盘反馈的数据。 89C52 单片机引脚，如图3-1：

图3-1 89C52引脚图

在89C52单片机的基础上，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。

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构成了智能门禁系统的控制电路。

如图3-2，P0.0到P0.7连接上拉排阻，同时接1602数据总线，1脚接VCC，加上拉电阻增加电流。9管脚接复位电路；X1和X2接晶振电路。P22管脚接蜂鸣器电路；与P31和P32连接的分别为取消和存储按钮；P13、14、15、16连接RC522读卡模组；P23管脚接电机驱动模组。

图3-2 智能门禁最小系统原理图

3.2 各单元电路原理

3.2.1 蜂鸣器电路

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