西南科技大学本科生毕业论文
人员进入。智能化门禁管理不仅方便了内部管理，而且增强了内部的保安，从而为用户提供一个高效和具有经济效益的工作环境。
基于RFID技术的门禁管理系统将“感应卡”与“锁具”有机结合，进而由“感应卡”替代“钥匙”，配合电脑实行智能化管理。正是由于感应卡的上市，使用者再也不需要携带钥匙，更免除了钥匙被复制的烦恼，再也不必担心财物可能蒙受损失。同时，它在功能上实现了通讯自动化、办公自动和管理自动化，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公自动化系统的综合管理。基于RFID技术的门禁系统作为一项先进的高科技技术防范和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等，正是因为门禁技术应用的多样性，功能的完善和广泛的适应性，已成为安防技术重点研究和开发的方向。
射频识别与手动系统如条形码相比有几项优势。即便标签被他物遮盖或者不可见，射频标签只要靠近通过一个读取器就可以读取。无论是在手提箱里，纸箱里，盒子里，或是其他什么容器里，射频标签都可以被读取。读取机可以一次读取上百个射频标签，而条形码只能一次一读。
射频识别技术可应用的领域十分广泛，主要决定因素是该项技术在相应领域中的经济效益。经常提到的具体应用包括：门禁系统、身份证、通行证（包括门票）、电子收费系统（高速公路收费、停车场收费）、饲养动物识别、图书管理、物流管理等。
在我国读写器也已经很普遍，IC卡读写器也就是我们平时应用到的智能卡的读写机具、考勤与门禁系统等等。比如我们用的预付费电卡、煤气表卡、水表卡、乘车的公交卡等。目前市面上见到读卡器都是被整合在自助一体付费机里，或连接在银行柜台服务员的电脑里。有接触类和非接触类之分，用于读取不同的接触类卡片和非接触类卡片。IC卡读写器主要应用于为智能卡进行余额查询和充值的读写数据工作。
1.3 设计的主要目标任务
智能门禁系统设计主要分为两个部分：硬件系统和软件系统。硬件系统包括射频卡读写器电路的设计和相关芯片的选择；软件系统包括非接触式IC卡读写程序的设计、防冲突程序等的设计和串口通信程序的编写，以及门禁系统管理界面的设计。以射频识别技术为基础，依照国际标准ISO14443，设计出一种完整的非接触式IC卡读写模块并提出网络化门禁系统的设计方案。
本系统以89C51系列单片机STC89C52为控制核心，利用非接触式高频Mifare IC卡模块读取用户手中的IC卡信息，识别成功后与系统存储的IC卡库数据进行比对校验，如果IC卡数据库中有IC卡则证明IC卡合法，单片机通过控制继电器控制电子锁门禁开启和关闭。同
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时系统采用4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为人机交互显示，让系统具备更大的实用价值。
本课题设计功能有：
（1）51单片机最小系统设计。
（2）射频IC卡模块电路及驱动程序设计。 （3）LCD1602液晶显示模块及驱动程序设计。 （4）电子锁继电器驱动模块及驱动程序设计。 （5）4*4键盘模块及驱动程序设计。
（6）蜂鸣器/LED报警提示模块电路及驱动程序设计。
1.4 本章小结
本章通过调研此课题研究背景及国内外射频技术应用的现状，分析了门禁系统的重要意义，确定了本课题研究的主要意义及目标任务。
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第2章 门禁系统总体方案设计
2.1 系统设计原理
本系统是基于STC89C52单片机设计的IC卡门禁系统。系统由两个部分构成：硬件电路部分和软件部分。硬件部分主要是电路板的设计与制作，软件部分主要是各个模块的驱动及总程序调试与实现。
硬件电路主要由：51单片机最小系统、射频IC卡模块、LCD1602液晶显示模块、报警提示模块、4*4键盘模块、电子锁继电器模块、电源模块等构成。设计硬件系统总体框图如图2-1所示。
电源LCD1602液晶显示模IC卡读卡模块单片机STC89C52蜂鸣器/LED报警提示 4*4键盘模块电子锁门禁继电器驱动时钟
图2-1 门禁系统总体框图
2.2 硬件方案的选择
2.2.1主控制芯片的选择
方案一：采用ARM9微处理器作为控制器。
ARM9引系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器 ARM9内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯·诺伊曼结构； ARM9内核是5级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。ARM7没有MMU,ARM720T是MMU的 ,ARM9主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memory protection unit.不是一个完整的MMU。ARM7是典型的微处理器，体积小、处理能力强、功耗低，但价格昂贵，会造成产品成本增加。
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方案二：采用STC89C52单片机作为控制器
STC89C52单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。51成本低廉，使用方便，适合与本门禁系统的识别与控制。
综上分析，我们采用了第二个方案，即采用STC89C52单片机作为主控制芯片。 2.2.2 显示模块的选择
方案一：采用数码管显示。
数码管显示具有亮度高、显示简单简洁、成本低廉，可靠性高、响应速度快等有点。但如果采用数码管显示要想让能见度较远并且醒目的同时又要显示汉字、图片等丰富的信息，则需要的屏就要足够大，理所当然成本也就很高。电路复杂需器件也多。
方案二：采用LCD1602液晶显示。
LCD1602液晶器件与数码管显示模块相比，在硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该器件的价格适中，批量价格更低。而且显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高。软件操作简单，可操作性强。
综上分析，采用第二个方案。 2.2.3电源电路的比较与选择
方案一：采用干电池供电。
因为单片机系统工作电压为5V直流，采用三节干电池串联的方式能够提供4.5V直流电压，能满足本课题演示过程需要，而且也比较稳定、方便。
方案二：自制直流稳压电源模块。
将插线板电源经过变压、整流、滤波、稳压后输出。为系统提供稳定可靠的电源。自制电源会增加硬件成本，同时高压转抵押也带来不稳定等因素，因此不采用此方法。
由于串联干电池方式能达到很好的要求，同时自由度很大，能满足系统的要求，且成本低廉，因此我们选择了方案一。 2.2.4 键盘输入模块的选择
方案一：采用独立按键电路输入
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独立按键结构简单使用它方便，只需要单片机I/O口和地跨接即可，当按下按键时候单片机I/O口电压被拉低，单片机就可以检测到此电压的变化，一次来判断是否有按键按下。但缺点是占用较多的I/O口资源。本系统需要按键数目较多，单片机I/O口相对紧张，不能占用太多I/O，因此此方法不可行。
方案二：采用4*4矩阵键盘模块。
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图3-5所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是比较合理的。
综上，本系统需要实现数字输入、IC卡添加、删除等复杂的功能，因此需要按键数据较多，所以我们选择占用较少I/O口的方案二。 2.2.5电子锁门禁驱动器件的选择
方案一：采用S8550三极管、继电器驱动。
S8550是一种常用的普通三极管。 它是一种低电压，大电流，小信号的PNP型硅三极管。三极管驱动具有电路结构简单，成本低廉等特点，比较适合此类设计。
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
在使用时增大S8850三极管驱动电流来驱动继电器开关，进而来控制电子锁部件。 方案二：采用L298N驱动芯片。
L298N 是一种双H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5v-48v，逻辑部分5v供电，接受5vTTL电平。LN298内部继承大功率H桥路。具有稳定性高、使用简单，驱动力大等特点。
由于L298N芯片器件成本较高，会大大加大开发成本，同时光耦元件适用于高速低电压的开关场合，因此本方案不可取。
综上分析，我们采用了第一个方案。
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