陕西理工学院毕业设计
目 录
1 绪论 .................................................. 1
1.1 课题研究的背景及意义 .................................. 1 1.2 门禁系统国内外研究现状 ................................ 1 1.3 射频识别技术简介 ...................................... 2
2 门禁系统总体设计 ...................................... 4
2.1 系统需求分析 .......................................... 4 2.2 系统总体方案设计 ...................................... 5
3 门禁系统的硬件设计 .................................... 7
3.1 微控制器STC89C52电路 ................................ 7 3.2 射频读写芯片MFRC522 ................................ 10 3.3 LCD 12864液晶屏 ..................................... 11 3.4 蜂鸣器电路与LED灯电路 .............................. 14
4 门禁系统的软件设计 ................................... 15
4.1 软件设计方法与设计语言选择 ........................... 15 4.2 Keil C51开发系统 ..................................... 15 4.3 系统软件模块化设计 ................................... 16
总结 ................................................... 21 致谢 ................................................... 22 参考文献 ............................................... 23 附录 A 外文翻译 ........................................ 24 附录 B 硬件电路图 ...................................... 31 附录 C 源程序 .......................................... 32 附录 D 硬件实物图 ...................................... 61
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1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义 1.1.1 课题研究的背景
当今社会经济与科技飞速发展，信息化、网络化已成为当今时代的突出特征，人们不仅享受着高科技带给他们的极大便利，同时，对于也对科技水平的要求也越来越高。这几年我国经济水平飞速提高，社会财富不断聚集，因此对于建筑的安全防护系统要求也越来越高。传统的门锁系统远不能满足现代社会的需求，智能门禁系统因此也应运而生，它能有效地提高楼宇的安全性，打破了传统的由人来看门的工作方式，它为用户提供了便捷、高效的管理，极大地便利了人们的工作和生活。
传统的钥匙容易丢失，而且很容易被复制，一旦钥匙被复制，那么整个门禁系统将完全失去作用。智能门禁系统将射频卡与锁相结合，用智能卡替代传统的钥匙，解决了传统门锁的一些不足之处。门禁系统又称为门禁出入保安自动化管理系统，它以计算机为桥梁，结合小区、宾馆、公司等部门的管理特点，将智能建筑大门以及一些比较重要的房间选择性安装智能门禁系统，能够对出入口进出人员以及他们的进出时间等进行实时控制，继而能实现对出入口的智能化控制。这个平台通过增设其它的部件可以衍生出车辆进出控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制等系统，从而发挥一卡多用的功能，极大简化了管理手段。
现阶段，智能门禁系统已经越来越融入到人们的生活中，它在便利性、易于管理性、安全性等方面都有着出色的表现。门禁系统已经不仅仅是传统的门以及钥匙的代替品，而是为了方便人们管理和生活形成的越来越趋于完善的智能系统，它现在而且在将来必定会在人事考勤系统、工作安全性等管理领域中扮演着重要角色。 1.1.2 课题研究的意义
随着科技的飞速发展，人们获得利益的同时也带来了一些不法分子利用高科技产品实施盗窃犯罪的问题。所以，仅仅依靠传统的门锁、防盗门已经阻止不了罪犯的入侵。于是，门禁系统的研究具有就有了用武之地，它可以有效地成为现代化管理的重要手段。
非接触式IC卡作为21世纪具有发展潜力的十大高科技技术之一，为安防领域带来了极大的市场机遇，它将在智能楼宇、身份识别、公共交通等诸多领域发挥重要的作用。此外，根据美国当局的调查结果显示：美国门禁系统设备销售额占到整个公共安全行业市场销售额的57.8%，而其它报
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警设备销售总额之和却仅仅占39.2%。由此可见，研究和开发智能门禁系统的意义非比寻常。 1.2 门禁系统国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状
国外对IC卡的研究和应用较早，并且安全性较高。特别是欧美国家，其门禁系统市场正逐渐进入成熟阶段，涌现了许多知名品牌，例如美国的MOTOROLA和HID、英国的CHUBB、以色列的SERVANT、韩国的SUPERLOCK等。他们的产品技术高、系统稳定、安全性高，占据市场较大份额。而且，国外门禁企业有充足的研发经费支持，产品换代比较快。通常，欧美等国的门禁产品已经经过多次改进，功能强大而且性能好，但是开发成本较高。
非接触式IC卡和读卡器的关键技术掌握在欧美国家和部分亚洲国家中，但真正形成大批量生产的厂家只有美国；德国、英国次之；日本、台湾、新加坡处于同一档次。如今在世界上，非接触式IC卡生产产品的主流是Philips公司的Mifare技术，已经被制定为国际ISO/IEC14443 Type A标准。
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欧洲一些IC卡及读卡器制造商大都以Mifare技术为标准发展自己的IC卡事业。 1.2.2 国内研究现状
国内从事门禁系统研究和生产的主要有华润达实、门吉利等公司。但是，门禁系统不论在技术上，还是在市场等各个方面都远远落后于国外。大部分厂家对于门禁系统的设计和制造往往都是在
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国外已有的系统基础上进行改造。门禁系统在中国的发展已有十几年了，随着国内科技的进步，以及对国外门禁系统的研究，国内的各个门禁品牌也都相对成熟起来。但是，怎样提高门禁系统的稳定性与安全性，怎样将监控、报警系统与门禁系统完美结合，这逐渐成为人们关注的又一问题。
目前门禁系统产品的优势体现在：
（1）成本低——国内门禁产品的价格比国外门禁产品低很多。国内产品大都是模仿国外设计而生产的，所以设计费用投入相对较少，而且国内产品大多采用低端元器件和低端生产工艺，投入研发资金少，软件甚至不用专门研发。还有国内员工工资比国外低，国内售后的维修迅速且成本低。
（2）本土优势——本地企业对本地用户的实际使用需求了解，对本国的市场发展和动向掌握更明确，对售后服务的需求更加了解。
（3）产品服务完善——本地企业可以根据客户实际情况随时和客户协商产品要求，比如，可以按照客户的临时要求迅速改变策略以满足用户的需求，现实中很多企业将消费等很多应用迅速集成
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到一张门禁卡上，一般成为“一卡通”，很多企业都实现了按需求定制功能。 1.3 射频识别技术简介 1.3.1 射频识别技术
射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术作为快速、准确的采集信息和处理信息的技术，被世界列为21世纪十大重要的科技之一，在生产和物流等领域有着广阔的应用前景。它逐渐成为企业提高电子商务和物流的管理水平、实现管理信息化和提高企业竞争力的不可或缺的工具和手段。它是利用电磁感应或者微波进行非接触双向通信，通过电磁场实现非接触信息的传递，根
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据传递的信息，达到交换数据和识别目的的技术。 1.3.2 射频识别技术的原理
射频识别技术的基本工作原理是：IC卡进入到读写器的磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借得到的感应电流所获得的能量而发送出存储在芯片中的信息，应答器读取信息并解码后，送至CPU进行有关数据处理。
图 1.1 射频识别系统原理图
完整的射频识别系统是由读写器、应答器及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是读写器发射特定频率的无线电波能量，利用驱动电路将内部的数据传送出去，此时读写器便能接收解读数据，然后送给应用程序做相应的处理。
从阅读器和应答器的通讯以及能量感应方式来看大致上可以分为：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的射频识别大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。 1.3.3 射频识别技术的分类
射频识别系统的分类主要有以下几种：
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（1）根据射频卡的有无电池，可以分为有源系统和无源系统。有源系统中的IC卡内装有电池，具有较远的读写距离，电池的容量决定使用的寿命。而无源系统中的IC卡内没有电池，一般识别距离比较短，但是相对有源系统寿命较长，对工作环境要求也不高。
（2）按工作方式的不同可以分为主动式和被动式。主动式系统主要应用于有障碍物的应用中，距离很远；被动式系统主要应用于门禁或交通应用中。
（3）根据系统采用的频率不同可以分成高频系统和低频系统。高频系统的工作频率一般大于400Mhz，典型的工作频段有：915Mhz、5800Mhz等。高频系统的基本特点是读写器及电子标签的成本较高、感应距离较远、标签内保存的数据量较大、外形一般为卡片状。低频系统的工作频率一般小于30Mhz，典型的工作频率有：125Khz、13.56Mhz等。低频系统的基本特点是成本较低、感应范围较小、电子标签内存储的数据量较少，尤其无源情况，与读卡器距离约为10cm时才可感应。电子标签外形多样：卡状、环状、笔状，不适合高速运动的物体[5]。
（4）按射频卡读写方式的不同可以分成可读写卡、一次写入多次读出卡和只读卡。读写卡和只读卡相比，写入数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间，而且成本较高。只读卡存有一个唯一的号码，只可读取，不能修改。尽管安全性较高，但是用途十分有限。
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