基于51系列单片机的智能IC卡门禁控制系统设计毕业设计说明书

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1、河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 基于 51 系列单片机的智能 IC 卡门禁控制系统设计 摘要：摘要： 本设计采用 AT89C51 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及 8 位数码管显示电路等。门禁系统主要由 CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块等组成。采用 IC 卡完成刷卡进门，通过具体程序设计实现：当刷卡时，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯熄

2、灭；当遇到非法卡时不显示卡号，门锁不开，蜂鸣器发出警报。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。 关键词： 门禁系统 单片机 读卡器 电控锁，IC 卡 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 Title Title Based on the 51 Series MCU intelligent IC card access control system design AbstractAbstract This design uses AT89C51 single chip microcomputer as the control

3、core, periphery and a buzzer control circuit, the door indicator light circuit, the electric control lock circuit and the 8 digital tube display circuit. Access control system is mainly composed of CPU, reset circuit, the power indicator, work instructions, oscillation circuit, a buzzer circuit, loc

4、k circuit, card reader module, display module and other components. Using IC card to complete the card door, through specific programming: when the swipe of a card, such as card access permit, the display module for displaying the number, at the same time relay will open door locks, the indication l

5、amp is off; when the illegal card does not show the card number, door not open, buzzer alarm. This system has the advantages of simple design, good performance, has a certain practicality. KeyKeywordswords： Access control system Single chip microcomputer Card reader Electric control lock 河北工业大学城市学院

6、2012 届本科毕业设计说明书 目目 次次 1 引言 1 2 门禁系统方案设计与选择 2 2.1 方案的选择 2 2.2 IC 卡的选择 3 2.3 设计原理 3 2.4 设计功能 3 3 门禁系统硬件电路的设计 4 3.1 门禁系统电路基本原理 4 3.1.1 门禁系统结构图 4 3.1.2 门禁系统主要组成 4 3.1.3 门禁系统工作原理 4 3.2 门禁系统整体电路图5 3.3 门禁系统各部分电路图5 3.3.1 主控芯片 AT89C51 5 3.3.2 门锁电路 8 3.3.3 报警电路 9 3.3.4 工作指示灯电路 9 3.3.5 读卡模块 10 3.3.6 显示模块 13 4

7、门禁系统软件设计与调试15 4.1 系统软件设计基本思路15 4.2 系统软件主流程图16 4.3 软件调试17 4.3.1 程序调试用到的软件及工具17 4.3.2 KEIL C51 简介18 4.3.3 调试过程18 5 门禁系统的仿真19 5.1 整体电路的功能仿真19 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 5.1.1 系统通电后无刷卡时的仿真19 5.1.2 合法卡刷卡时的仿真20 5.1.3 非法卡刷卡时的仿真21 5.2 调试分析21 结论 22 参考文献23 致谢24 附录 A 程序清单25 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 1 页 1 1

8、 引言引言 在当今社会，随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁控制系统的应用范围越来越广泛，因此门禁控制系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。 目前，门禁控制系统已成为安防系统中极为重要的组成部分，在发达国家中，门禁控制系统正在以远高于其它安防类产品的速度迅猛发展。 门禁控制系统之所以能够在无数多的安防类产品中异军突起， 其根本原因在于门禁系统改变了以往的安防类产品，如：防盗报警，闭路监控等被动的安全防范方式，以主动的控制替代了被动的监视，通过对主要的通道控制，大大地防范了犯罪分子从正常的通道侵入，并且还可以在罪案发生的同时通过对通道门的控制限制犯罪分子的活动范围， 制止犯罪或减少

9、损失。此外，人们对门禁控制系统的应用已经不再局限于单一出入口的控制，而且还将它应用于智能大厦和高档社区的门禁控制、安防报警、考勤管理、电梯控制、停车场控制、楼宇控制等。 本文介绍了基于 AT89C51 单片机 IC 卡门禁控制系统研究与实施，以单片机为核心采用编程的方法来实现门禁控制系统的功能。 根据设计的要求，对卡号的比较和开关门的指令进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中， 通过读卡器读取卡号， 再将卡号传送到单片机内进行比对， 从而实现门禁功能。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 2 页 2 2 门禁系统的门禁系统的方案设计与选择方案设

10、计与选择 2.1 2.1 方案的选择方案的选择 门禁系统有许多种方案：主要有联网和不联网型。 联网型的结构图如图 2-1 所示。 图 2-1 联网型结构图 联网型门禁系统的优点： (1) 实时联网 (2) 刷卡后立即把数据传输到主机上 （3）便于查询并能生成报表 缺点： （1）计算机要求 24 小时开机 （2）计算机或管理机万一有故障系统瘫痪 （3）有问题影响面大 不联网型门禁系统的优点：单台刷卡机就能工作，不用布线，操作简单方便。 缺点：不便于查询。 根据以上分析，我们的课题选择了不联网型。因为此设计简单，提交作品方便，计算机 管理机 刷卡机 刷卡机 刷卡机 N 河北工业大学城市学院 201

11、2 届本科毕业设计说明书 第 3 页 易操作。 2.2 IC2.2 IC 卡的选择卡的选择 目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式 IC 卡，非接触式 IC 卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比较多，接触式 IC 卡，以前在公共电话中用的 比较多，但接触式 IC 卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式 IC 卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。 根据卡的分析，我们选择目前流行最广，可靠性高，成本低的只读卡，即采用EM4000 型的 IC 卡。 2.3 2.3 设计原理设计原理 本设计中利用了 AT89C51 单片机作为主控元件

12、， 单片机是一个微型计算机， 它包含了中央处理器 CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、I/O 接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等。在设计中，利用了单片机与复位电路、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块组成门禁控制系统。AT89C51 是整个门禁控制系统的核心部分，通过程序的编写和执行，实现门禁功能，显示功能以及警报功能。 2.4 2.4 设计功能设计功能 本设计为 IC 卡门禁控制系统。其门禁控制可实现的功能：当刷卡时，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯熄灭。当遇到非法卡时不显示卡号，门锁不开，蜂鸣器发出警报。 河北工业

13、大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 4 页 3 3 门禁系统硬件电路的设计门禁系统硬件电路的设计 3.13.1 电路基本原理电路基本原理 3.1.1 门禁系统结构图 该门禁系统结构图如下图所示。 图 3-1 门禁系统结构图 3.1.2 门禁系统主要组成 该门禁系统由 CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块组成。 3.1.3 门禁系统的工作原理 当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开指示灯点熄灭。 蜂鸣器及指示灯 显 示门控 AT89C51 读 卡 器 门锁 河北工业大学城市学院 20

14、12 届本科毕业设计说明书 第 5 页 当非法卡刷卡时，不显示卡号，门锁不打开，蜂鸣器发出警报。 3.2 3.2 门禁系统电路原理图门禁系统电路原理图 在 AT89C51 单片机的基础上，外围增加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及 8 位数码管显示电路等，构成了门禁系统的控制电路。其电路原理图如下图所示。 EA/VP31X119X218R ESET9R D17WR16INT012INT113T014T115P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1 67P1 78P0 039P0 138P0 237P0 336P0 435P0 534P0 633P0 73

15、2P2 021P2 122P2 223P2 324P2 425P2 526P2 627P2 728PSEN29ALE/P30TXD11R XD10GND20VCC40U1AT89 C5 1SPEAKERSR ET12 MC 322 uC 120 pC 220 pVCCR 110 KVCCR 21KVCCVCC90 1490 13A1R ELAY-SPDTR 21KVCC80 5090 14D2+1 2SUO(+12V)+1 213121110987654321EM9 913 -BVCCR XDP1 .3LEDR 368 090 13VCC1234XIANSHIVCC12XIANQUAN 图 3

16、-2 门禁系统电路原理图 3.3 3.3 各部分电路原理各部分电路原理 3.3.1 主控芯片 AT89C51 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 6 页 AT89C51 是一种带有 4K 字节闪烁可擦除可编程只读存储器的低电压，高性能CMOS8 位微型处理器，俗称为单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 输出管脚和指令集相兼容。由于将闪烁存储器和多功能 8 位 CPU 组合在单一芯片中，因此 AT89C51 是一种高效微型控制器。 主要特性： （1）与 MCS-51 兼容

17、（2）4K 字节可编程闪烁存储器 (3) 寿命：1000 写/擦循环 (4) 数据保留时间：10 年 (5) 全静态工作：0Hz-24MHz (6) 三级程序存储器锁定 (7) 1288 位内部 RAM (8) 32 可编程 I/O 线 (9) 两个 16 位定时器/计数器 (10) 5 个中断源 (11) 可编程串行通道 (12) 低功耗的闲置和掉电模式 (13) 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： （1）VCC：供电电压。 （2）GND：接地。 （3) P0 口：P0 口是一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每一个脚可以吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口第一次写入 1 时， 被定义为高

18、阻输入。 P0 能用于外部的程序数据存储器，可以将它定义为数据/地址的第八位。 (4) P1 口：P1 口为一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口的缓冲器能够吸收 4TTL 门电流。P1 口的管脚写入 1 之后，被内部上拉为高电平，可用于输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将会输出电流，这是因为其内部上拉的缘故。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 7 页 (5) P2 口：P2 口是一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输 入。并因此作为

19、输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 （6）P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 些特殊功能，如下所示： P3.0

20、RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输

21、出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 另外， 该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止， 置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 8 页 /EA/VPP：当/EA 端保持为低电平时，则在此期间外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。当加密方式 1 时，内部会被/E

22、A 锁定为 RESET；当/EA 保持为高电平时，则在此期间内部程序存储器。 XTAL1：内部时钟工作电路的输入以及反向振荡放大器的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 AT89C51 的芯片原理图如下图所示 图 3-3 AT89C51 芯片原理图 3.3.2 门锁电路 门锁电路如图 3-4 所示，以 Q16 的基极作为门控信号的输入端与 P1.3 口相连，此电路由 12V 继电器、限流二极管、5.1K 偏置电阻以及 9014 与 8050 两个三级管复合成的驱动电路组成。在这里用到复合管的优点：是为了用低电平控制，考虑到由于 AT89S52 的 I/O 口输出高电平时的驱动能力可能会不

23、足，所以本电路采用复合三级管就可以避免驱动能力不足的情况发生。 门锁电路的工作原理： 当 P1.3 口输出高电平时 Q1 导通，Q2 截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作。门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态。 当 P1.3 口输出低电平时 Q1 截止，Q2 导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作。继电器常闭端断开，门锁打开，门处于打开状态。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 9 页 A1RELAY-SPDTR21KVCC80509014D2+12SUO(+12V)+12P1.3 图 3-4 门锁电路 3.3.3 报警电路 报警电路如图 3-5

24、所示，以 Q1 的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与 P1.2 口相连，主要由蜂鸣器、9013 与 9014 两个三极管及 5.1K 偏置电阻组成。 报警工作原理： 当 P1.2 输出高电平时，Q3 导通，Q4 截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。 当 P1.2 输出低电平时，Q3 截止，Q4 导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。 SPEAKERR21KVCC90149013P1.2 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 10 页 图 3-5 报警电路 3.3.4 工作指示灯电路 工作指示灯电路如图 3-6 所示，以 Q5 的基极与 P1.5 口相连，由三极管 9013、发光

25、二极管、限流电阻组成。 指示灯工作原理： 当 P1.5 口输出高电平时，Q5 导通，发光二极管点亮。 当 P1.5 口输出低电平时，Q5 截止，发光二极管熄灭。 LEDR 368 090 13VCCP1 .5 图 3-6 工作指示灯电路 3.3.5 读卡模块 设计上我们采用 IC 射频卡读卡器。EM9913BF 125KHz 感应式读卡模组是针对125KHz 非接触式 RFID 晶片而设计的读卡模组，它能针对目前市面上 125KHz 非接触 式 RFID 晶片如凌航科技 GK4001 晶片或其它规格现相近产品进行资料读取与资料判 断， 使用者可以一次开发感应式读卡及相关应用系统， 该模块主要范

26、围为互动式玩具、门禁管制系统、人员考勤管理、动物或物品辨识及产品管理，此读卡模组主要优缺点 叙述如下： 优点： （1）独立性高，二次开发容易，安装简单 （2）资料读取稳定性高 （3）系统安全性高，RFID 资料不重复且难以复制 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 11 页 缺点： 电脑必须 24 小时开机 硬件/软件功能： 125KHz 感应式读卡机系统如图 3-8 所示。 使用 EM9913BF 模块，在 5-15cm 距离内读取 GK4001 的时间不超过 70ms。感应式读卡系统电源 DC 5V，感应线圈（Antenna）为系统必需，感应线圈可以与系统分开放置， 亦

27、可设计与系统中， 为防止感应电磁场干扰， 请勿将金属板置于感应线圈前后。 软件功能模组：1、Manchester 码解码 2、组织输出格式 3、相应输入控制信号 4、控制信号输入 5、卡片数据输出 图 3-7 读卡器示意图 硬件/软件规则： （1）读卡模块硬件结构 RF 电路为 125KHz 解码比较电路，当 EM 格式卡片进入电磁场范围，引起感应电压振幅变化（amplitude modulation）时，用以解码。 内部微控制器依据 Manchester 码的规则将这些方波信号转成 16 进制码。 （2）读卡模块软件功能组成 a.卡片进入感应范围，触发读卡模块进入读卡状态。 感应线圈 读卡器

28、模组 RS232outpu 接CPU3.0 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 12 页 12.3mm62.0mm32mm56.6mm67.4mm37.2mm正面b.读卡模块读入资料整理成输出格式。 c.读卡模块将读入资料整理成输出格式。 d.读卡模块将数据按 RS232 和 Wiegand26 格式输出。 （3）读卡模块资料输入/输出引脚 Number Name I/O Description 1 DC 5V 输入 +5V 直流输入 2 ANT 输入 线圈引脚输入 3 NC 空引脚 4 GND 输入 接地 5 NC 空引脚 6 ENLED 输入 指示灯控制线，低电平使用

29、 7 ENBEEP 输入 蜂鸣器控制线，低电平使用 8 OK_SD 输出 Wiegand 26 数据输出指示 9 BZ 输出 蜂鸣器信号线 10 D0 输出 Wiegand 26 数据 DATAO 输出 11 D1 输出 Wiegand 26 数据 DATA1 输出 12 LED 输出 指示灯信号输出 13 TXD 输出 RS232 数据输出 （4）读卡模块输出规格 a.RS232 串行口规格 RS232 数据由内部控制器产生，内部控制器将 40 bits 数据 （注：内码总计 64 bits 其中 9 bits 作为数据头，15 bits 作为校验位，40bits 为卡号数据）转换为10 位

30、 ASCII 码。 b.外观尺寸图 轮廓尺寸: 56.6 mm 37.2 mm (不包括引脚长度) 外观形状: 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 13 页 图 3-8 读卡器外型图 （5）读卡原理 13121110987654321EM9 913 -BVCCR XD12XIANQUAN 图 3-9 读卡器引脚连接示意图 非接触式射频卡的基本原理： 每个卡片内部有一个小芯片和感应线圈，价格低廉，国内最普及的 EM IC 卡，大多为瑞士 nEM 或台湾 GK 公司的 4100、4102 系列芯片+线圈+卡基封装而成。每张卡有且只有一个唯一的， 不可更改和复制的 ID 内码

31、（64 位 2 进制机密的永不重复的卡号） ，因其安全可靠，价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领域。 读卡器卡号输出格式的说明： 由于历史的原因，或者不同领域习惯的原因，最常见到的有五种读卡方式，我们采用的读卡格式如下： 将 10 位十六进制的 ASC字符串，即 10Hex 格式的倒数第 5、第 6 位，转换为 3位十进制卡号，在将后 4 位，转换为 5 位十进制卡号，中间用“， ”分开，即“2H+4H” ，即将 2H“6F”转换为“111” ，4H“6c3a”转换为“27706” ，最终将 2 段连在一起输出为“111，27706” 。 3.3.6 显示模块 显示部分有二种方案可供选择

32、；一种是采用 LCD 液晶显示，该方案具有低压微功耗、平板型结构、显示的信息量大、无电磁辐射、使用寿命长等优点，但本设计要求显示的数据量小，不能发挥其显示内容丰富的优点，同时占用 I/O 口线较多。第二种方案采用 LED 数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 14 页 优点，且其可靠性也优于 LCD 的显示，所以，通过比较，选用第二种方案数码管显示。 显示模块由 6 个数码管和 6 个 74LS164 组成，采用串行静态显示的方法。将数码管的 8 个输入端与 74LS164 的输出端 Q0Q7 相连。 P1.0 和

33、74LS164 的 CLK 连接， P1.4接 74LS164 的 A 端。数码管连接电路如图 3-11 所示： 74LS164 原理：74LS164 是一块 14 个引脚双面直插式芯片，它的工作电源比较宽，可以是 3V 至 12V 的电压；它工作的频率范围也比较宽，从 0-5MHZ 都能正常工作。它是一个串行输入，并行输出的移位寄存器，并带有清除端的 IC 芯片，它为 8 位串入并出移位寄存器，1、2 为串行输入端，Q0Q7 为并行输出端，CLK 为移位时钟脉冲，上升沿移入一位；MR 为清零端，低电平时并行输出为零。VCC 与 GND 为工作电源脚： 它一般正常工作电压为正 5V。CLR（/

34、MR）端：为清除端，当此脚为低电平时，使得74LS164 输出全部为 0；CLK 端：时钟脉冲输入端，在 CP 脉冲的上升沿的作用下实现移位，在 CLK 为 0，芯片不工作；CLR 为 1 时，74LS164 保持原始状态不发生变化。 图 3-11 显示模块电路图 A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q14Q

35、25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109DINCLK2020202020河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 15 页 4 4 门禁系统软件设计门禁系统软件设计 4.1 4.

36、1 系统软件设计整体思路系统软件设计整体思路 一个应用系统要完成各项功能，首先必须要拥有完善的硬件作为保证，同时还必须要拥有相应的设计合理的软件作为支持。尤其是在微机应用十分发达的今天，许多需要由硬件来完成的工作，都可以通过软件的编程来代替。甚至有些需要采用非常复杂的硬件来完成的工作，有时采用软件编程会使工作变得很简单。因此充分地利用其内部十分丰富的硬件和软件资源， 采用与 51 系列单片机相对应的 51 汇编语言以及结构化程序设计方法进行软件编程。 程序设计的语言分为三种：机器语言、高级语言和汇编语言。机器语言是计算机唯一能“看懂”的语言，用高级语言或汇编语言编写的程序都必须要翻译成机器语言

37、的程序，这样计算机才可以“看懂” ，然后再去逐一地执行。 高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，因此本系统选用了高级语言。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 16 页 4.2 4.2 系统软件设计主流程图系统软件设计主流程图 图 4-1 系统程序流程图 4.3 4.3 软件调试软件调试 把编写好的汇编语言程序的载入软件调试工具，检查软件是否有错误，再根据软件提示对程序进行修改，直到

38、没有错误再生成单片机能运行的机器语言，再用 51 开发板或其它写入工具把机器语言写入单片机进行实际的程序调试， 根据实际情况再对初始化 指示灯亮 是否有卡刷 开锁 指示灯熄灭 显示卡号 读卡 判权限 是否合法 Y Y 报警 显示“F” N N 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 17 页 程序的不足加以修改，直到满足设计要求。 4.3.1 程序调试用到的软件及工具 调试本程序需要用到 KEIL C51，及 51 开发板一块及其配套的下载烧录软件。 4.3.2 KEIL C51 简介 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C

39、 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。Keil C51 软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，全 Windows 的界面。在大型软件的开发时更加能够体现出高级语言的优势。 C51 工具包的整体结构： uVision 和 Ishell 分别为 C51 for Windows 和 for Dos的集成开发环境(IDE)，能够完成编译、编辑、调试、连接以及仿真等整个的开发流程。开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及A51 编译器编

40、译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。 4.3.3 调试过程 首先打开 KEIL C51 主程序，新建工程，新建文本框写入程序，保存，检查是否有语法错误，经反复检查无误后汇编，生成 51 单片机可执行的 HEX 文件。然后用 51 开发板相匹配的烧录软件把 HEX 文件写入单片机。调试过程

41、如图 4-2 所示。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 18 页 图 4-2 调试过程 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 19 页 5 5 门禁系统的仿真门禁系统的仿真 本文的前几章详细介绍了器件的选择，硬件电路部分的设计以及软件设计流程，本章的工作是把各部分组合成一个总体， 进行软硬件的联合调试以及系统整体功能的仿真。 5.1 5.1 整体电路的功能仿真整体电路的功能仿真 5.1.1 系统通电后无刷卡时的仿真 系统通电后无刷卡时的仿真结果如图 5-1 所示， 从图中可以看出当系统通电后无刷卡时， 红色指示灯亮， 数码管无显示， 绿色指示灯不亮代

42、表门锁闭合， 喇叭无响声。 图 5-1 系统通电后无刷卡时的仿真图 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 20 页 5.1.2 合法卡刷卡时的仿真 合法卡刷卡时的仿真结果如图 5-2 所示。事先存入单片机一个合法卡号为“123456” ，当有合法卡进行刷卡时，红色指示灯熄灭，绿色指示灯发光代表门锁打开，数码管显示合法卡号“123456” ，喇叭无响声。 图 5-2 合法卡刷卡时的仿真图 5.1.3 非法卡刷卡时的仿真 非法卡刷卡时的仿真结果如图 5-3 所示。当有非法卡进行刷卡时，红色指示灯仍然发光，绿色指示灯不亮代表门锁不打开，数码管显示“FFFFFF” ，喇叭发出警报。

43、 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 21 页 图 5-3 非法卡刷卡时仿真电路图 5 52 2 调试分析调试分析 通过以上调试仿真的过程可以看出，IC 卡门禁控制系统的基本功能都已经实现，能够实现卡号的比较，卡号的显示，开锁，声光报警等功能。由于 proteus 中没有IC 卡读卡器的仿真模型，在仿真中用键盘输入卡号的方式代替读卡器读取卡号并传送给单片机的过程。此外为了更加直观地表示门锁是否打开，采用绿色 LED 代替继电器开锁。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 22 页 结 论 本设计采用 AT89C51 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制

44、电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及 8 位数码管显示电路等,来实现门禁控制系统的功能。其中的主要工作有： （1）本设计中采用 AT89C51 单片机作为主控元件，采用 EM9913BF 读卡模块。 （2）硬件系统主要设计了以下几部分：读卡器电路、数码管显示电路、工作指示灯电路、开锁电路、控制电路、报警电路等。 （3）软件采用 C 语言来实现初始化、卡号的对比、卡号的显示和对设备的控制。 (4）完成了整个系统的调试与仿真，实现了系统的基本功能。 本门禁控制系统还可以一些功能扩展，使其更符合实际应用的需要。可以进行的改进与完善工作如下： （1）本系统可以增加输入模块， 通过键盘输入的方式直接

45、添加或删除合法卡号，这样更有利于管理者管理用户 IC 卡。 （2）本系统可以增加时钟模块和存储模块使系统功能更完善，管理者可以查询历史刷卡记录，以便统计人员出入情况。 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 23 页 参 考 文 献 1 谢振辉.改进式 MCS-51 单片机实验 ，北京，科学出版社，2006 2 赵建领.51 系列单片机开发宝典北京，电子工业出版社，2007 3 杨恢先，黄辉先 .单片机应用系统设计与仿真调试 北京,北京航空航天大学出版社， 2005 4 王为青,程国钢.单片机 KEIL CX51 应用开发技术 北京,人民邮电出版社,2007 5 李玉梅.基于

46、 MCS-51 系列单片机原理的应用设计北京，国防工业出版社,2006 6 李群芳，黄建.单片机微型计算机与接口技术北京，电子工业出版社，2007 7 黄菊生.基于智能 IC 卡的网络门禁系统设计与开发D.硕士论文长沙:湖南大学,2006 8 安静宇.基于非接触式 IC 卡门禁系统的设计.西安科技大学,2006 9 陈龙三.8051 单片机 C 语言控制与应用北京，清华大学出版社，2007 10 沙占友，孟志永，王彦明.单片机外围电路设计北京，电子工业出版社,2006 11 Alexander M.Meystel, James S.Albus. 1999. Intelligent System

47、s: Architecture,Design and Control. New York: John Wiley. 12 Andrew S.Tanenbaum. The Test Technology of Single-chip Switching Power.ICEMI,2001 13 ATMLE Corporation,8-Bit Microcontroller AT89C51 DATE SHEET.0265F- A-12/97 14 Olivier Nicole. Access control system. Internet data, Feb,2008 15 Wang Junbo.

48、 The Design of RF Card Entrance Management System Based on AT89C51.East China Institute of Technology,2005,1 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 24 页 致 谢 随着毕业设计的完成，我的大学生涯也即将结束，在这四年里，给予我帮助的人很多，在这里我要对你们说一声谢谢。 感谢我的论文导师王宝珠老师， 从选题到中期答辩， 从电路调试到程序编写再到最后论文的定稿， 王老师对我的毕业设计的每一个步骤都严格要求， 每当我有不懂的问题或是在设计过程中遇到困难，王老师都会给我细心

49、的指导，为我答疑解惑，每一次讲解每一次指导都令我醍醐灌顶。 通过和王老师的学习， 我不但学习到过硬的专业知识，也体会到了人生的道理，王老师对设计的细心，给我讲解时的耐心，以及平时对我的毕设情况的关心都令我非常感动， 这也是我今后步入社会应该学习的。 谢谢你敬爱的王老师！ 感谢我亲爱的同学们， 在我进行电路仿真遇到问题的时候， 我的同学们各展所长，帮我找出问题， 同时为我的设计方案提出不同的见解， 我很荣幸生活在一群热爱学习，喜欢钻研的同学周围，和你们在一起我收获很多，感谢你们。 最后，答辩组的老师们，感谢你们在百忙之中为我的毕业设计提出意见和建议，感谢你们严谨的治学态度，向你们致以最高的敬意。

50、 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 25 页 附录 A 程序清单 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint num=10; bit set=0; char count=-1; sbit Beep=P12; uchar temp; uchar pws6=1,2,3,4,5,6; uchar pwx6; bit rightflag; uchar workbuf6; uchar code tabledu= 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x

51、7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00,0 x40 ; uchar code tablewe= 0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf ; uint keyscan(); void delay(uchar z) uchar y; for(;z0;z-) for(y=120;y0;y-); void setpw() / keyscan(); uint keyscan() P3=0 xfe; temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) delay(5); temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(

52、temp!=0 xf0) count+; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 26 页 temp=P3; switch(temp) case 0 xee: num=7; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; case 0 xde: num=8; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; case 0 xbe: num

53、=9; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 27 页 break; case 0 x7e: set=1; P1_3=0; workbuf0=0 x00; workbuf1=0 x00; workbuf2=0 x00; workbuf3=0 x00; workbuf4=0 x00; workbuf5=0 x00; count=-1; if(count6) setpw(); break; while(temp!=0 xf0

54、) temp=P3; temp=temp&0 xf0; P3=0 xfd; temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) delay(5); temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) count+; temp=P3; switch(temp) case 0 xed: num=4; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 28 页 if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break;

55、case 0 xdd: num=5; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; case 0 xbd: num=6; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; while(temp!=0 xf0) temp=P3; temp=temp&0 xf0; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 29 页 P3=0 xfb; tem

56、p=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) delay(5); temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) count+; temp=P3; switch(temp) case 0 xeb: num=1; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; case 0 xdb: num=2; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; wo

57、rkbufcount=tabledu11; break; case 0 xbb: num=3; if(count6) 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 30 页 if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; while(temp!=0 xf0) temp=P3; temp=temp&0 xf0; P3=0 xf7; temp=P3; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) delay(5); temp=P3; temp=temp&0 xf0;

58、if(temp!=0 xf0) count+; temp=P3; switch(temp) case 0 xd7: num=0; if(count6) if(set=0) pwxcount=num; else pwscount=num; workbufcount=tabledu11; break; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 31 页 case 0 xe7: num=20;break; case 0 x77: P1_1=0; P1_3=1; set=0; num=10; count=-1; workbuf0=tabledu10; workbuf1=tabledu1

59、0; workbuf2=tabledu10; workbuf3=tabledu10; workbuf4=tabledu10; workbuf5=tabledu10; P1_0=1; break; case 0 xb7: count-; workbufcount=0 x00; count-; if(count=-1) count=-1; break; while(temp!=0 xf0) temp=P3; temp=temp&0 xf0; return(num); void init() TMOD=0 x01; TH0=(65536-500)/200; TL0=(65536-500)%200;

60、ET0=1; EA=1; TR0=1; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 32 页 bit compare() if(pwx0=pws0)&(pwx1=pws1)&(pwx2=pws2)&(pwx3=pws3)&(pwx4=pws4)&(pwx5=pws5) rightflag=1; else rightflag=0; return(rightflag); void main() uint i,j; init(); P0=0; P1_1=0; while(1) keyscan(); if(num=20) if(count=6) if(set=1) P1_3=1; wor

61、kbuf0=0; workbuf1=0; workbuf2=0; workbuf3=0; workbuf4=0; workbuf5=0; else set=0; compare(); if(rightflag=1) P1_0=0; P1_1=1; workbuf0=tabledu8; workbuf1=tabledu8; workbuf2=tabledu8; workbuf3=tabledu8; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 33 页 workbuf4=tabledu8; workbuf5=tabledu8; /. else P1_1=0; workbuf0=0X7

62、1; workbuf1=0X71; workbuf2=0X71; workbuf3=0X71; workbuf4=0X71; workbuf5=0X71; for(i=0;i1000;i+) for(j=0;j80;j+); Beep=Beep; break; else P1_1=0; / workbuf0=0X71; workbuf1=0X71; workbuf2=0X71; workbuf3=0X71; workbuf4=0X71; workbuf5=0X71; for(i=0;i1000;i+) for(j=0;j80;j+); Beep=Beep; break; void timer0() interrupt 1 uchar i; TH0=(65536-500)/200; 河北工业大学城市学院 2012 届本科毕业设计说明书 第 34 页 TL0=(65536-500)%200; for(i=0;i6;i+) P0=workbufi; P2=tablewei; delay(5); P0=0;