基于单片机的IC卡门禁系统.doc
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基于单片机的IC卡门禁系统.doc
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2013届本科生毕业设计
题目:
基于单片机IC卡门禁系统的设计与实现
院(系):
机械与电子信息工程学院
专业年级:
2013级电信专升本
姓名:
陈诚
学号:
2013080102
指导教师:
唐永刚教授
2015年03月20日
Title:
microcontroller-basedtemperaturecontrolsystemfountains
Department:
Collegeofthesystemofenergysavingandsafety
Major:
ElectronicandInformationEngineering
Author:
Chencheng
StudentID:
2013080102
Instructor:
TangYonggangProfessor
March20th,2015
摘要
随着科学技术的进步,IC卡门禁系统在日常生活中的应用越来越普及。
比如公司、写字楼出入口门禁制系统采取以感应卡来取代用钥匙开门的方式。
使用者用一张卡可以打开多把门锁,对门锁的开启也可以有一定的时间限制。
如果卡丢失了,不必更换门锁,只需将其从控制主机中注销。
出入口门禁控制系统是通过对出入口的准入情况进行控制、管理和记录的设备,对何人何时在何地进行详细跟踪,以实现中心对出入口的24小时控制、监视及管理等。
本系统以89C51系列单片机STC89C52为控制核心,利用非接触式高频MifareIC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。
同时系统采用4X4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。
关键词:
STC89C52;4X4键盘;IC卡;LCD1602;Mifare
Abstract
Withtheprogressofscienceandtechnology,accesscontrolsystemsusedindailylifeismoreandmorepopular.Thegateentrancecontrolsystemtoreplaceopenadoorwithakeywaytoinductioncard.Auserwithacardcanopenthelockonthedoorlock,theopeningcanalsohaveacertaintimelimit.Ifthecardislost,donothavetochangethelocks,thecancellationofitscontrolfromthehost.Thegateentrancecontrolsystemthroughcontrol,equipmentmanagementandrecordsoftheadmittanceofentrancetowhom,whenandwheretodetailedtracking,toachievethecenterontheentrance24hourscontrol,monitoringandmanagement.
Thissystemuses89C51SeriesMCUSTC89C52asthecontrolcore,theuseofcontactlessICcardinformationofhighfrequencyMifareICcardmoduletoreadtheuser'shands,ratioofICarecheckingdatarecognitionaftersuccessfulandstoragesystem,ifthereisevidencethattheICcardICcardICcarddatabaselegal,chipbycontrollingtherelaycontrolelectroniclockopeningandclosing.Atthesametimethesystemusesthe4X4matrixkeyboardasinput,LCD1602liquidcrystaldisplayashuman-computerinteraction,cancompletetheICcardinformationthroughthekeyboardtoadd,deleteandothertasks,tomakethesystemmorepracticalvalue.
Keywords:
STC89C52;4X4keybord;ICcard;LCD1602;Mifare
目录
1系统总体方案设计 3
1.1系统设计原理 3
1.2硬件方案的选择 3
1.2.1主控制芯片的选择 3
1.2.2显示模块的选择 4
1.2.3电源电路的比较与选择 4
1.2.4键盘输入电路的选泽 5
1.2.5电子锁门禁驱动电路的选择 5
1.2.6数据存储芯片的选泽 6
2系统的硬件设计 7
2.1单片机最小系统设计 7
2.1.1STC89C52单片机介绍 7
2.2IC卡原理及驱动电路设计 9
2.2.1Mifare射频卡技术参数 9
2.2.2IC卡内部结构介绍 9
2.2.3IC卡读写过程 11
2.2.4单片机与IC卡读卡模块接口电路设计 11
2.3键盘电路设计 11
2.3.1键盘识别原理 11
2.3.2键盘电路及键盘按键定义 12
2.4电子锁门禁继电器驱动电路设计 12
2.4.1继电器介绍 12
2.4.2继电器驱动电路设计 13
2.5LCD1602液晶显示电路设计 13
2.5.1LCD1602液晶介绍 13
2.5.2单片机与LCD1602液晶接口介绍 14
3系统的软件设计 15
3.1系统总程序设计 15
3.2IC卡读写子程序设计 16
3.3键盘扫描程序的设计 17
3.4LCD1602液晶显示子程序 18
3.5电子锁门禁开关子程序设计 19
3.6报警子程序设计 20
4系统的焊接与调试 21
4.1系统硬件焊接与调试 21
4.2系统软件调试 21
结语 23
参考文献 25
附录一电路图 26
附录二、程序源代码 26
1系统总体方案设计
1.1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、4X4键盘模块、电子锁继电器模块、电源模块等构成。
设计硬件电路结构如下图所示。
电源模块
LCD1602液晶显示模块
IC卡读卡模块
单片机
STC89C52
蜂鸣器/LED报警提示模块
4X4键盘模块
电子锁门禁继电器驱动模块
时钟电路
图1.1系统总体框图
1.2硬件方案的选择
1.2.1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Memoryprotectionunit.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,会照成产品成本增加。
方案二:
采用STC89C52单片机作为为控制
STC89C52单片机是对目前所有兼容Intel8031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,适合与本系统的温度检测与控制。
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。
1.2.2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。
但如果采用想要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,则需要的液晶屏就要足够大成本也就很高。
电路复杂需器件也高。
方案二:
采用LCD1602液晶显示.
LCD128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字,和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。
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,且该器件的价格始终,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,我们采用了第二个方案。
1.2.3电源电路的比较与选择
方案一:
采用USB供电
电脑的电源是通过电脑适配器将220VAC转换成了12VDC直流,电脑USB接口可以提供稳定的5V直流电压。
完全能够满足5V单片机系统的供电需要,并且电源稳定、即插即用,功耗低使用非常方便。
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
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