北京化工大学北方学院毕业设计（论文）
第1章 研究价值
第1.1节 研究意义
随着中国经济的飞速发展，人们对安全问题的关注促使了中国安防产业市场快速发展。经济发展过程中引起的社会治安状况也令人担忧，日益扩大的贫富差距使得发展中国家的犯罪率不断上升，社会对安防产品的需求也因此日益高涨。作为安防产业中首要环节的门禁系统已成为多数智能化项目中最常见的安防子系统之一。
门禁系统属于楼宇自动化系统的一部分，具有对门户出入控制，保安防盗，报警等多种功能，它主要方便内部员工或住户出入，杜绝外来人员随意出入，既方便了内部管理，又增强了内部的保安。一套现代化的，功能齐全的门禁系统，不止是作为进出口管理使用，而且还有助于内部的有序管理。它将时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域，出入时间，礼貌的拒绝不速之客。同时也将有效地保护财产不受非法侵犯。
出入管理控制钥匙功能：一张非接触式IC卡经授权后可以进入小区所有被允许的门，未经授权的持卡者将被拒之门外，可以赋予住户只能进入他可以进出的门，也可以授权保安可以通过所有的门，甚至还可以规定他们在什么时间可以进入哪几道门，哪几道门在什么时间可以定时打开等功能。
实时监控和联动功能：可以通过微机即时监控所有门开关和进出情况，并能实时显示住户的资料和照片，查询每个门住户的出入记录，便于针对具体事情的发生时间进行查询，落实责任。
安全可靠便于扩展：系统扩展性好，具有大规模联网功能，可以随时以低成本升级增加新的控制门。也可结合原有的停车场系统，小区内消费系统、楼宇对讲系统等扩展为小区一卡通。
智能建筑的推广，建立连网门禁系统也成为一种趋势，门禁系统将有更广阔的发展空间。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越来越广泛。人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用
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于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还可与其它系统联动控制等多种控制功能。而基于射频识别的门禁系统针对集成应用给出了可行方案，具有重要的意义。
第1.2节 国内外研究现状
门禁系统被引进国内已有十多年历史，从最初的独立型、密码或刷卡型，发展到
现在感应读卡及联网型。
目前国内的门禁系统的技术发展状况可以从以下几个方面来评析：
从系统架构上看：有RS485架构或RS485+IP网络混合架构或全IP网络架构，三种并存，但其中RS485架构最普及，近年全IP网络架构发展较快，但是IP网络架构仍不是市场主流，可能用户较钟情于RS485+IP网络混合架构。从读卡技术上看：发展较快，近年CPU卡将逐步取代IC卡，但成为主流还需时日。生物识别技术将会受用户青睐，特别是指纹、掌型及面像识别相对比较突出。在组成的系统中还可能会要求多种识读技术兼容。
从联动技术上看：对联动会提出高要求，特别是与电视监控、消防报警、楼宇自控系统的联动。联动方式是基于基础硬件的联动向基于纯软件的联动发展，特别是 IP网络快速发展的今天，更凸显出网络为基于软件联动提供了方便，也是只有软件联动更适合数字化、网络化。
从一卡通应用上看：因为基于感应卡或基于生物特征的身份识别，所以门禁必然会向一卡通方向发展，前景是“一卡、一库、一平台”，和网络联合起来的门禁系统给我们的应用和维护都带来很大的方便，这一趋势已逐渐被市场所接受[1][3]。
第1.3节 课题主要研究工作
本文通过对整个门禁系统理解，选择了经济适用的元器件进行设计，在实现功能的同时，较好的节省了成本。本文的重点在于门禁系统控制器的设计，不但进行了硬件方面的详细设计，而且在软件上面也进行了一些研究。
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第2章 门禁系统发展历史
第2.1节 门禁系统的定义
门禁系统（ Entrance Guard / Access Control），又称出入管理控制系统，是在传统的门锁基础上发展而来的对出入口通道进行管制的系统，用于管理人员的进出，限制未经授权者进出特定区域，从而提供有效的安全保障，还可根据实际需要来查询相关的出入或操作记录。
目前，门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，成为一种新型的现代化安全管理系统。它涉及电子、光学、机械、通讯，计算机、生物等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用如银行、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂等工作环境安全要求较高的各种机要部门。同时在人事考勤管理等行政管理工作中也发挥着巨大的作用。另外，在该系统的基础上增加相应的辅助设备，还可以实现电梯控制、物业消防监控、车辆进出控制、保安巡检管理等区域内一卡智能管理。
第2.2节 门禁系统发展历史
如上所述，门禁系统是在传统的门锁基础上发展而来，所以早期人们只是在门锁这个单纯的机械装置上下功夫——设计更合理的门锁结构，选择更坚固的门锁材料，可是无论在这两方面下多少功夫，人们总能通过各种手段把它打开。另外，在人员变更频繁的场所（如一些大型机关、企业的办公室，酒店客房等）钥匙的管理也是一个很烦琐的工作，而且钥匙的管理成本也很高，钥匙丢失或人员更换时往往要把锁和钥匙一起更换。特别是传统机械钥匙容易出现重复，而且出入没有记录，其安全性非常差。为了弥补上述问题，同时伴随着电子芯片的高度集成化，于是出现了电子磁卡锁，电子密码锁，后又出现接触式IC卡，非接触式磁卡，直到现在的生物识别门禁系统，这个过程的发展使得门禁系统的功能越来越完善，操作也越来越人性化。根据前端信
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息采集即进出识别方式，门禁系统的发展过程可以概括为四个阶段：密码识别式门禁系统、接触卡式门禁系统、感应卡即非接触式IC卡门禁系统、生物特征识别门禁系统。
第一代门禁系统——密码识别式门禁系统，即通过检验单一的键盘输入密码是否正确来判别进出权限，常用的有普通型键盘和乱序键盘（键盘上的数字不是固定的，要不定期的进行变化）两种。
第二代门禁系统——接触卡式门禁系统，即通过读卡或读卡加密码方式来判别进出权限。
第三代门禁系统――感应卡即非接触式IC卡门禁系统。这种门禁系统是随着感应卡技术的发展而产生的。
第四代门禁系统——生物特征识别门禁系统。即通过检验人员生物特征等方式来识别进出。
第2.3节 门禁系统的功能
门禁系统的功能主要表现在以下几个方面： （1）对人员、通道进出权限的管理
包括人员进出通道的权限设置，即对每个通道详细设置哪些人有权限进出，哪些人没有权限进出；对人员进出通道方式的设置，这个主要是用来给可以进出该通道的人进行进出方式授权的，常用进出识别方式有密码、读卡（生物识别）、读卡（生物识别+密码）三种方式；对人员进出通道的时间段的设置，这是用来具体设置可以进出通道的人员具体在什么时间范围内可以进出通道。
（2）记录功能
门禁系统除了以身份识别的方式制止非法人员进入重要区域外，还应该记录出入重要区域通道人员具体的出入时间、地点以及异常情况（门被非法侵入、门没有关、消防联动等），该记录作为历史数据，在需要的时候可供管理人员查询、参考。如管理部门可根据需要随时在查询系统上查询各区域门禁的详细记录，并可随时打印出来。各部门也可以根据需要，随时查询本部门员工的出入门情况。
（3）实时监控功能
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系统管理人员可以通过计算机实时查看每个装有门禁区域人员的进出情况、每个门禁区域的状态（包括门的开关，各种非正常状态报警等），也可以在紧急状态下，控制器联动自动将门关闭，以保证重要保护区域不被“乘虚而入”、“乘火打劫”；或者在发生紧急事故时打开所有的门区，控制器联动自动将门打开，实现消防联动响应功能，以方便人员及时疏散，确保人身安全。
（4）异常报警功能
在异常情况下可以实现微机报警或室内红外报警器报警，如有非法人员企图进入，用非授权卡片刷卡不能开门、门被非正常打开或未正常关闭等。同时也可以将门禁系统出现警报时的情况记录下来。
（5）网络设置管理监控功能
大多数门禁系统只能用一台计算机管理，而采用先进技术实现的系统则可以在网络上任何一个授权的位置对整个系统进行设置、监控查询管理，也可以通过INTERNET从而在网上进行异地设置管理或监控查询[2]。
第2.4节 射频识别技术
射频识别技术是从八十年代逐渐兴起的一项识别技术。它是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。应当注意的是当前的RFID系统有很多工作频段，包括了低频、高频和超高频段。工作原理也不尽相同，有的是利用近场的电磁感应（所以有人把射频卡称作感应卡），有的是利用电磁波发射。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别、运动目标识别。另外不像IC卡那样有电触点暴露在外，射频卡是将芯片完全封装在内的，因此可以使用在比较恶劣的环境。总之，RFID系统可在更广泛的场合中应用[3]。
2.4.1射频识别技术原理
通常情况下，RFID的应用系统主要由读写器和RFID卡两部分组成的，如图2.1所示。其中，读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID卡的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID卡则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路IC芯片及其外接天线组成，其中RFID卡芯片通常集成有射频前端、逻辑
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