基于AT89C52单片机的小区门禁系统方案

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1、 . . . 毕业设计论文 论文题目：基于AT89C52单片机的小区门禁系统系 部 电子通信工程系 专 业通信技术班 级学生学 号指导教师2012年5月 5 日30 / 35摘 要本设计简单介绍了RFIC（射频卡）的技术，课题研究设计了基于RFIC（射频卡）识别的门禁系统。详细分析了系统的硬件设计和软件设计，以与主要程序设计的流程图和程序。形成了一套完整的门禁控制管理系统。本文所设计的门禁系统，具有较强的实用性、较高的性价比和良好的扩展性。设计阐述了门禁系统的单机应用和联网应用设计方案，以与设计时所遵循各种规;详细描述了门禁系统的核心硬件，门禁控制器和RS422-RS232转换电路的设计。本门

2、禁系统可采用RS422总线型网络进行组网，用RS422-RS232转换电路实现和上位机的串行通信，门禁控制器和上位机所有串行通信都是通过调用设计的串行通信动态库中的函数来实现的。关键词门禁系统；单片机；数据库；串口通信；动态库AbstractThis paper briefly introduced the RFIC (radio frequency card) technologies. This paper research and development issues based on the RFIC (radio frequency cards) to identify the Ac

3、cess Control System. Detailed analysis of the systems hardware design and software design, and the main flow chart of the program design and procedures. Form a complete set of access control management system.The Access Control System recommended in this thesis possesses better practicability, high

4、ratio of performance over price and preferable expansibility. This paper elaborated applications of the single and network Access Control System, refers to some kinds of design standards, expounds the kernel hardware of ACS, including the hardware of the controller and the transition circuit between

5、 RS422 and RS232 signals. The designed ACS is composed in the net by RS422 bus, and communicates with PC by calling the functions in the dynamic link library of the serial communication with the help of the transition circuit between RS422 and RS232 signals.Keywords：AccessControl System; MCU; Databa

6、se;Serial communication;Dynamic link libr目 录摘要IAbstractII第1章门禁控制系统和RFIC技术11.1 门禁控制系统的简介11.2 门禁控制系统的组成21.3 门禁控制系统的工作原理、方式和功能31.4 本系统的设计方案41.5 RFIC简介41.6 RFIC的工作原理51.7 RFIC的优点51.8 IC卡应用系统的组成部分5第2章系统硬件电路部分设计72.1 系统硬件设计实现方案选择72.2 AT89C52单片机简介82.3 系统看门狗电路92.4 系统存储器的扩展92.5 AT24C64的访问操作10第3章系统通信电路设计113.1 基

7、于AT89C52的串行通信协议113.2 RS422通信标准113.3 RS422-RS232转换电路133.4 IIC总线13第4章系统软件部分设计154.1 数据库设计154.2 串行通信动态库的设计164.3 程序设计194.4 程序流程图22第5章本设计总结与展望23致24参考文献25附录26附录29附录30附录31附录32第1章 门禁控制系统和RFIC技术1.1 门禁控制系统的简介1门禁系统门禁系统即出入口门禁系统，是对出入口通道进行管制的系统，该系统控制各类人员的出入以与他们在相关区域的活动。其控制的基本原理是:按照人的活动围，预先制作出各种层次的卡或预定密码。在相关的大门、室门等

8、处安装读卡器，持卡者把自己的卡片放到读卡器上识别，读卡器把读到的卡号等信息发送到控制器，经控制器判断，如身份符合，门锁就开启，否则就禁止入或者报警。通过门禁控制系统，可有效控制人员的活动。目前它是解决小区或重要部门出入口实现安全防管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂等。2门禁控制系统发展的历史背景当今社会是科学技术日新月异、飞速发展的信息时代。人们正感受着高科技带来的极大方便和益处，同时，人们对于高科技服务于生活的要求也越来越高。但随着科技的发展，运用高科技手段进行盗窃、抢劫和间谍等犯罪行为层出不穷。人们企盼着更可靠更安全的、与时俱进的

9、安全防措施，以有效的阻止这些犯罪行为的侵犯。门禁系统将智能卡与锁有机结合，进而由智能卡代替钥匙，配以微机控制，实行智能管理，有效的解决了传统门锁的多种不足。以下是门禁系统的发展的几个阶段:第一代门禁:单一的键盘输入密码方式常常会有因忘记密码而被拒之门外尴尬的事时有发生；第二代门禁:接触卡式门禁系统。第三代门禁:感应卡即非接触式IC卡门禁。第四代门禁:生物辨识系统。它包括指纹机，掌纹机，视网膜辨识机和声音识别以与人脸识别装置等。3门禁控制系统的发展现状门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展的，国外门禁系统的知名品牌有美国的休斯(HID)、西屋(WSE)、洛泰克(NTK)，以色列的DDS、英国

10、的集宝等品牌。国从事门禁系统有捷顺、青云等公司。目前，国外研制和使用的门禁系统主要集中在感应门禁系统和生物识别门禁系统。在生物识别门禁系统中又以指纹门禁系统应用最为广泛。随着计算机图像处理和模式识别理论以与大规模集成电路技术的不断发展与成熟，指纹自动识别系统的体积不断缩小，其价格也将不断降低。目前国外生产的门禁系统安全性较高，但是价格昂贵，感应式门禁系统控制器的价格从4000到3万元不等，包括读卡器、门锁、控制器、软件在的一套系统报价在万元左右。国生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外同类产品价格低大约百分之十到百分之五十左右。但系统的可靠性和稳定性稍差一些。1.2 门禁控制系统的组成门

11、禁控制系统原理如图1-1所示。图1-1 门禁控制系统原理图门禁控制系统主要负责出入口控制，其主要由以下部分组成：（1）非接触感应卡片：存储用户的不可复制和解密的IC号。（2）读卡器：通过射频感应原理，识别感应卡置加密卡号。（3）门禁控制器：识别用户卡片，判别卡的合法有效性，并做出相应的控制。 （4）电控锁：电动执行机构。（5）开门按钮：出门可以设置为按钮出门。（6）紧急按钮：当出现意外情况时按下紧急按钮。（7）232信号转换器：对所有数据存储器进行联网和远距离通讯，用于控制器与计算机之间通讯。（8）管理软件：通过电脑对所有单元进行中央管理和监控，进行相应的时钟、授权统计管理工作。（9）电源：提

12、供系统运作电源和电锁的执行结构的电源供应。1.3 门禁控制系统的工作原理、方式和功能1门禁控制系统的工作原理本系统采用感应式技术，或称作射频识别技术，是一种在卡片与读卡器之间无需直接接触的情况下即读取卡上信息。在感应式技术应用中，读卡器不断通过其部的线圈发出一个电磁场(激发信号)。当一个感应卡放在读卡器的读卡围时，卡的线圈在激发信号的感应下产生出微弱的电流，作为卡一个小集成电路的电源，而卡的集成电路存储有制造时输入的唯一的数字辩识(ID)，该从卡过解调信号(接收信号)传输回读卡器。读卡器将收到的无线信号按一定的格式传回给控制器，由控制器处理、检错和转换成数字信号，控制器然后把这个数字辩识(ID

13、)送给控制器上的微处理器，由它作出决策。使用感应式读卡器，不再会因为接触摩擦而引起卡片和读卡设备的磨损，也无需将卡塞入孔或磁槽刷卡。卡片只需在读卡器的读卡围晃动即可。2门禁控制系统的工作方式（1）单向感应式（读卡器控制器出门按钮电锁）使用者在门外出示经过授权的感应卡，经读卡器识别确认合法身份后，控制器驱动打开电锁，并记录进门时间。按开门按钮，打开电锁，直接外出。适用于安全级别一般的环境，可以有效地防止外来人员的非法进入。是最常用的管理模式。（2）双向感应式（读卡器控制器读卡器电锁）即持卡人出入均刷卡，方可出入受控场所，并记录出门时间。适用于安全级别较高的环境，不但可以有效地防止外来人员的非法进

14、入，而且可以查询最后一个离开的人和时间，便可为落实责任提供证据。（3）卡密码式刷完卡后，必须输入正确的密码，才能开门。密码是个性化的密码，即一人一密码。适用于安全性更高的场合，即使该卡片给人拣到也无法进入，还需要输入正确的密码。3门禁控制系统的功能（1）刷卡记录：当人员进/出门时需持卡在读卡器前进行读卡，读卡器读取信息后，将信息传送到主机，主单片机判断该信息的合法性，并可发出警报。（2）信息显示功能：选用带液晶读卡器，还可显示时钟，刷卡指示等信息。（3）记录存档与查询功能：主机会将刷卡信息、日期、时间等数据保存以供查询或直接传输到电脑进行处理。所有读卡资料均有电脑记录。（4）密码键盘功能：如果

15、用户想刷卡后按密码才允许进入。卡+密码的操作方式目的在于用于对安全性要求更加高的场合。连续3次密码输入错误键盘自动锁住。 （5）异常报警功能：门户的状态和行为，都可实时反映到控制室的电脑中，当门打开的时间过长，非法闯入、门锁被破坏等情况出现时，可以实现计算机报警。（6）系统扩展性好，具有联网功能：模块化的组网方式，集合RS422和IIC总线传输的优势，使系统的组网方式更加灵活，系统的扩展更加方便。1.4 本系统的设计方案本门禁系统主要设计目标是，设计一种具有对人员进出授权、记录、查询和统计等多种功能，还可作为人事管理、考勤管理等使用，可与任何机电设备产品与控制系统配合使用的智能卡门禁系统。本门

16、禁系统既能方便部人员的自由出入，又能杜绝外来人员随意进出，提高安全防能力。本门禁系统是一种总线型有线传输出入口控制系统，本门禁系统系统可以采用RS422与IIC总线型网络组网。其信号传输方式采用RS-422方式，系统网络的传输有效距离为1200米以，如需延长则增加中继信号放大器即可。RS-422方式传输的信号到达信号转换器后，由信号转换器转换为标准的RS-232信号，与计算机串行口连接。1.5 RFIC简介非接触式IC卡-RFIC(又称射频卡)是90年代初发展起来的新技术，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源和免接触难题。射频卡无需专门的供电电源，它与读写器间无机械接触，避免

17、了接触故障；它的表面无裸露芯片，可防水，且不易产生静电击穿与弯曲损坏等问题；射频卡使用时没有正反面，而且非接触式IC卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点。非接触式IC卡容量大、安全性高，又克服了接触式所无法避免的缺点，如读写故障率高，触点外露而导致的污染、损伤、磨损、静电以与不便的插卡读写过程等。非接触式IC卡完全密封的形式与无接触的工作方式，使之不受外界不良因素的影响，因而卡本身的使用频率和期限以与操作的便利性都大大的高于接触式IC卡。可见，非接触式IC卡不仅代表卡技术发展多年的结晶，也是象征卡的应用又提高到一个新阶段的里程碑。1.6 RFIC的工作原理射频识别系统通常的核心设备由电子

18、标签、天线和读写器三部分构成。读写器通过无线波束读取在有效围的带有半导体芯片的电子标签上的信息。根据需求还可以写入更改信息。这种无线的非接触读写方式，能够满足人们在各类特殊环境下对物品信息的管理。RFIC的工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接受读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息。读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。1.7 RFIC的优点RFIC卡又称射频智能卡，它是IC卡技术与射频识别技术相结合的产物。由于它与读写器间无机械接触，而是借助电磁波进行通信，故在保留接触式IC卡原有优点的同时，又具备如下诸多长处：（1）操作快捷便利由于采用非

19、接触无线通信，读写器对在感应围的卡就可以进行操作，免去了插拔卡过程，所以使用非常方便；而且非接触卡在使用时既没有正反面之分也没有方向性与角度的限制，完成一次操作仅需几秒，提高了每次使用的速度。（2）可靠性高、寿命长卡与读写器之间无机械接触，故不存在接触式1C卡读写时出现的各种故障，也无须担心触点损坏或脱落所致卡片失效；卡和读写器均为全封闭防水、防尘结构，既避免了静电尘污对卡的影响，也可防止粗暴插卡与读写器“吃卡”现象。（3）抗干扰能力强非接触式IC卡中有快速防冲突机制，能有效防止卡片之间出现数据干扰，在多卡同时进入读写围时，读写设备可一一对卡进行处理这就提高了应用的并行性，也无形中提高了系统工

20、作的速度。（4）一卡多用用户可以根据需要灵活定义各存储扇区的密码和访问条件，以便互不影响地分别满足不同场合、不同用途的要求。1.8 IC卡应用系统的组成部分IC卡本身并不能单独直接使用，它必须与相关设备组合才能共同构成符合某种需求的应用系统。一个标准IC卡应用系统最基本构件包括IC卡、读写器和计算机。其中读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFIC卡的数据读写和存储。读写器在门禁系统中是主要的工作机，它是智能IC卡与PC机和开关门设备之间的桥梁，其数量较多，根据需要安装在方便的地方。它可以独立工作，也可以联网工作，通过串行口与PC机相连。读写器也称接口设备，它不仅是IC卡与PC的通信桥梁，而且

21、常常是IC卡的能量来源，其核通常是工业控制单片机。IC卡读写器种类繁多，功能上由于不同的应用需要差异也很大，但是就其对IC卡的操作功能而言，读写器均具有如下基本功能：（1）非接触式IC卡进入/退出射频区的识别与控制。（2）通过射频方式向非接触式IC卡提供稳定的电源和时钟信号。（3）实现与IC卡的数据交换，并提供相应控制信号。（4）提供相应外部控制信息与与其他设备的信息交换。第2章 系统硬件电路部分设计2.1 系统硬件设计实现方案选择在门禁控制系统中，控制器电路是核心，由一台微处理机以与相应的外围电路组成。如果将读卡器比作系统的眼睛，将电磁锁比作系统的手，那么控制器就是系统的大脑，由它来辨别是否

22、为本系统已注册的有效卡，该卡是否符合所限定的时间段，从而控制电磁锁是否打开。目前国大部分门禁系统大都是采用单片机控制，本门禁系统采用AT89C52单片机作为控制器，用其自身带的串行口实现门禁系统和上位机的通信。但是有些场合门禁系统现场离上位机有一定的距离，本系统采用了传输距离较远的RS422接口。上位机本身不带有RS422接口，要实现门禁系统和上位机的通信，必须设计相应的转换接口电路。本章具体介绍门禁系统硬件各个部分的设计、AT89C52单片机串行通信接口RS422接口的实现，以与RS422和RS232接口转换电路的设计。本门禁系统工作时，需要+5V的稳压电源，为了使系统的轻巧、便捷，控制器电

23、路设计时没把线圈和整流桥部分设计到控制板上，将220V的交流市电经过变压后生成12V直流电源，然后再接入到控制板的电源变换电路。其中电路原理图如图2-1所示。图2-1 电源电路原理图2.2 AT89C52单片机简介本系统采用ATMEL公司生产的AT89C52单片机作为微处理器。AT89C52与MCS-51系列单片机完全兼容，它采用静态时钟方式，可以大大节省耗电量AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，功能强大的AT89C52单片机已经应用于较复杂的系统控制场合。PDIP

24、封装的AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。AT89C52引脚如图2-2所示。图2-2 AT89C52引脚图AT89C52的主要性能和参数:（1）与MCS-51单片机完全兼容的指令和引脚排列以与工作特性。（2）片程序存储器含8K可重复擦写的Flash程序存储器。（3）片数据存储器含256字节的RAM。（4）3个可编程的16位计数器(定时器)和32个可编程I/O口线。（5）串行口是具有一个全双工的可编程的串行通信口。（6）中断系

25、统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个优先权的中断机构。（7）低功耗模式有空闲模式和掉电模式。（8）编程频率是3-24MH,编程启动电流是1mA。（9）AT89C52的工作电压为5V。2.3 系统看门狗电路看门狗电路（WDT）的使用是为了防止单片机进入死机状态或者程序跑飞，看门狗电路能在单片机发生故障进入死机状态时，重新复位单片机。当前有多种看门狗的芯片，如MAXIM公司的MAX802,MAX813等。而且，有好多种单片机中本身就集成有看门狗。但是本系统选择的单片机AT89C52没有集成的看门狗电路，所以在系统电路设计时加了一个看门狗电路。不过一个外部的看门狗是比单片机自带的看门狗系统要好，因

26、为它不依赖于单片机。本系统采用看门狗电路MAX813作为程序运行监控器。在程序设计时，设定执行程序中全部任务的时间比看门狗延时周期短，并且对于每项任务设置一个标志，使看门狗对多项任务进行监视，只有当全部标志置位，也就是在程序跑飞或进入死循环造成系统失效时，将由看门狗发出一个复位信号，使系统能尽快复位并恢复正常工作。本系统中看门狗的电路原理图如图2-3所示。图2-3 看门狗的电路原理图2.4 系统存储器的扩展考虑到AT89C52单片机本身的I/O口的限制，以与本门禁系统的硬件设计中几乎把AT89C52单片机的I/O口用完，再者是存储器存储速率的快慢以与容易布线的特点，综合考虑以上因素，本系统的外

27、部存储器采用了串行存储器。我们选用了ATMEL公司的AT24XX系列的串行EEPROM存储器。本系统我们用AT24C64，它与容量更大的同系列存储器兼容，如AT24C128和AT24C256等，替换更为方便，以便于将来存储卡片数的增加和系统升级。AT24C64是2线制的串行EEPROM存储器，支持IIC总线数据传输协议，8KB的存储容量，只用两根线与AT89C52单片机构成串行接口。AT24C64与AT89C52单片机的接口电路图如图2-4所示。图2-4AT24C64与AT89C52单片机的接口电路图2.5 AT24C64的访问操作1主控制器件的寻址主器件通过发送一个起始信号启动发送过程，然后

28、发送它所要访问的从器件的地址字节。其中高四位为器件类型识别符，本系统8位器件地址字节的高4位固定为1010，为EEPROM器件标示，接下来是所要访问的器件的地址位，由于本系统用的是000和100，所以接下来的3位就是000或者100，最低位为读写方向控制位，1表示读操作，0表示写操作。2数据写操作数据的写操作分为两类，其一是字节写操作，另外是页面写操作。在页面写入操作时，一次最多可以写入32个字节数据。页面写入的起始和字节写其实是一样的，不同之处在于传输了一个字节的数据后，主控制器件继续发送31个字节。每发送一个字节后受控器件将响应一个应答信号，且部地址计数器低5位地址加一，高地址保持不变。3

29、数据读操作读操作的起始和写操作的起始相似，也要发送起始位和受控器件的地址，不同的是要把最后一位R/W位置1。读操作的方式有三种，即当前读、随机读和连续读。第3章 系统通信电路设计3.1 基于AT89C52的串行通信协议AT89C52的串口是全双工结构，表示可以同时接收和发送。它还具有接收缓冲功能，在第一个字节从寄存器读出之前，可以开始接收第二个字节。但是如果第二个字节接收完毕时第一个字节仍未读出，其中一个字节将会丢失。串口的发送和接收都是通过对SBUF特殊寄存器的操作进行访问的。写入SBUF的数据装入发送寄存器，对SBUF的读操作是对物理上分开的接收寄存器进行访问的。AT89C52串口有4种操

30、作模式：（1）模式0：串口数据通过RxD进入。TxD输出时钟，每次发送或接收以LSB(最低位)作为首位，每次8位。波特率固定为MCU时钟频率的十二分之一。（2）模式1：TxD引脚发送数据，RxD引脚接收数据，每次数据为10位，一个起始位(0),8个数据位(LSB在前)以与一个停止位(1)。（3）模式2：TxD引脚发送数据，RxD引脚接收数据，每次数据为11位，一个起始位(0),8个数据位(LSB在前)，一个可编程第9位以与一个停止位(1)。发送时，第9个数据位(SCON的RB8位)可置为0或1。（4）模式3：TxD引脚发送数据，RxD引脚接收数据，每次数据为11位，一个起始位(0),8个数据位

31、(LSB在前)，一个可编程第9位以与一个停止位(1)。UART模式2和模式3有一个专门的应用领域即多机通信。在这两种模式时，接收为9位数据。第9位存入RB8。接下来是停止位。UART可编程为:接收到停止位时，仅当RB8=1时串口中断才有效。可通过置位SCON的SM2位来选择这一特性。3.2RS422通信标准RS422是一种以差动平衡方式传输的标准，所谓平衡，是指双端发送和双端接收，所以传送信号线要用两条线AA和BB，发送端分别采用平衡发送器和差动接收器。这种标准的电气特性对逻辑电平的定义是根据两条传输线之间的电位差来决定的，当AA线比BB线的电平低于-2V时表示逻辑电平“1”，当AA线比BB线

32、的电平高于2V时，表示逻辑电平“0”。很明显，这种方式和RS232采用单端接收器和单端发送器，只用一条信号线传输信息，并且根据该信号线上的电平相对于公共信号地电平的大小来决定逻辑电平的“1”和“0”是不同的。RS422电路有发送器，平衡连接电缆，电缆终端负载以与接收器组成。它通过平衡发送器把逻辑电平变成电位差，完成始端的信息传输，通过差动接收器把电位差转换为逻辑电平，实现终端的数据接收，RS422采用了双线传输，大大增强了抗共模干扰的能力，因此最大传送速率可以达到10Mbit/s(传送距离是15m时)。若传送速率能降到90Kbit/s时，则最大传输距离可以达到1200m。该标准规定了电路中只能

33、有一个发送器，可以有多个接收器，所以可以组成网络。该标准允许驱动器输出为12V-16V，接收器输入电平可以低到1200mV。本门禁系统采用RS422串行总线的主要原因是，考虑到门禁系统控制电路有时距离上位机的距离很远，从而抛弃了RS232的技术路线，采用RS422。经过远距离的传输后，我再把所得到的RS422信号经过RS422-RS232转换器转换，换为上位机所能识别的RS232标准电平。我们在下面将会给出RS422的通信电路原理图。在原理图中，我们将会详细的看到RS422的通信过程。其中电路图的原理图如图3-1所示。图3-1 RS422通信电路原理图本系统所用的收发器是MAXIM公司的MAX

34、487，MAX487是低功耗的RS-422收发器，它的工作电流IIC为350uA(最大值)，这是现有的RS-422收发器中功耗较小的一种，转换速率限制的输出实际上抑制了数据线终端失配引起的反射，这样，它可以在更长的电缆上进行准确无误的传输。MAX487最高可以以250Kbit/s的速率进行发送，它是标准的半双工收发器，为此，在电路设计上要实现全双工的通信线路，使用了两个MAX487。一个专门接收，另一个专用于发送数据。3.3 RS422-RS232转换电路由于本门禁系统考虑到控制器和管理上位机的距离有时很远，所以在数据传输中采用了RS422格式，要想和上位机通信，必须把单片机传送过来的信号进行

35、转换。此转换器不仅可以用到本门禁系统中，还可以用到所有的需要RS232-RS422/485的场合，是一种通用的转换器。MAX490部结构图如图3-2所示。图3-2 MAX490部结构图考虑到有时转换器工作的环境会十分复杂，存在着许多不可预测的干扰，因此，抗干扰问题是设计中所要解决的主要问题。在收集众多资料的基础上，决定采用“接受/驱动-隔离-接受/驱动”的工作方式最为可靠。同时，又考虑到有时数据传输中的上行干扰也比较大，所以用了电源隔离模块，使用不同的电源给其中的模块供电。该电路首先通过MAX490芯片将单片机侧远距离传输的电流环信号转换成TTL/CMOS标准的电平信号，然后通过光隔进行光电隔

36、离，得到同样是和TTL/CMOS电平兼容的电平信号，最后经MAX232A芯片转换成RS232电平。3.4 IIC总线IIC总线(Inter Integrate Circuit BUS)全称是芯片间总线，它是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器与其外围设备。它可以两根连线实现全双工同步数据传输，可以极为方便的构成外围器件扩展系统。（1）IIC总线的组成IIC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行IIC总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速100kbps。CPU发出的数据信号分为地址码和有效数据两部分，地址码用来选址，即

37、接通需要接收收据的器件。器件选通后，就可以向选通的器件发送有效数据。（2）IIC总线的通信IIC规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件(通常为微控制器)控制，主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。（3）IIC总线传输数据类型开始信号:SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号:SCL为低电平时，SDA由低电平向高

38、电平跳变，结束传送数据。应答信号:接收数据的IC在接收到数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示己收到数据。主控器向接收单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，主控器接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为接收单元出现故障。（4）IC总线的优点IIC总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。IIC总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。IIC,总线的另一个优点是，它支持多主控(multimas

39、tering),其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主控器。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。第4章 系统软件部分设计4.1 数据库设计数据库是信息的集合体。关系数据库是利用数据库进行数据组织的一种方式，是现代流行的数据库系统中应用最为普遍的一种，也是最有效率的数据组织方式之一。1.本系统数据库的选择数据库是整个门禁系统管理核心。实时监控、卡机设置与人员部门信息管理等等，都离不开系统数据库，人员的进出记录以与进出权限和通行时间也都记载在数据库中。Access由于其全环绕数据库文件结构而在桌面数据库开发应用中显得与众不同，并且容易开发。本门禁系统所需

40、的数据库不会很大，所以选择了Access数据库。Access数据库在一个单个的Access.mdb中，可以包含有数据对象(表、索引和查询)和应用对象(窗口、报表、宏和VBA代码模块)。因此，创建一个完整的Access数据库应用并将之存储在一个单个的.mdb文件中就可以了。Access的这种“包罗万象”的.mdb文件结构使得数据库应用的创建和发布变得更为简单、便捷。2、本系统数据库的设计：在本系统中，系统数据库主要分为以下三个主要部分：（1）人事信息管理的基本信息这里面记录着小区的人事信息，包括人员的、编号、所属单位、刷卡权限等项的记录。（2）卡机设置的基本信息卡机是整个系统的核心，在其中，很多

41、参数需要设置。首先，控制器的名称，这是表明是哪个控制器，每个控制器在数据库中都有自己的名称。卡机编码、卡机名称、端口号、所属楼区、所属幢号。这些都是为了方便实时管理卡机的状态。（3）门禁出入的基本信息人员通过特定区域刷卡后，控制器接收到读卡器发送而来的卡片码后进行比对，然后再将卡片编号传给上位机。如果该卡片合法，上位机收到此卡片编号后从对应的人员信息表中查找出卡片持有者的相关信息，这些项都记录到Access数据库中建立的表当中，以便将来查询使用。4.2 串行通信动态库的设计1DDL文件与动态库DLL是Dynamic Link Library的缩写，意为动态库。在Windows中，许多应用程序并

42、不是一个完整的可执行文件，它们被分割成一些相对独立的动态库，即DLL文件，放置于系统中。当我们执行某一个程序时，相应的DLL文件就会被调用。一个应用程序可有多个DLL文件，一个DLL文件也可能被几个应用程序所共用，这样的DLL文件被称为共享DLL文件。程序可根据DLL文件中的指令打开、启用、查询、禁用和关闭驱动程序。DLL文件本身不能运行，它需要一个入出口函数，在应用程序使用DLL的容前，系统先调用入口函数完成DLL的初始化和终止工作2系统部分动态库函数介绍（1）设定日期时间函数int sc_setdate(int _port, Char ctradd, Char*iodata)参数说明:io

43、data:1.RS485ID，长度:2个byte ctradd: 控制器地址日期时间，长度:14个Bytes输出资料:无响应资料响应说明:0:正确 1:错误（2）设定时间区域函数int sc_ settimezone(int _port, Char ctradd, Char*iodata)响应说明:0:正确 1:错误参数说明:iodata:1.RS485ID，长度:2个byte ctradd:控制器地址TIME ZONE，长度:80个byte输出资料:无响应资料响应说明:0:正确 1:错误（3）新增一笔人员卡片资料函数int sc_write_ data(int _port, Char ctr

44、add ,Char*iodata)参数说明:iodata:1.RS485ID 长度:2个byte ctradd:控制器地址新增资料:长度16个byte输出资料:无响应资料刷卡权限:0:不需要密码。1:皆需要密码。响应说明:0:正确 1:错误（4）更新一笔人员卡片资料函数int sc_update_data(int _port, Char ctradd ,Char*iodata)参数说明:iodata:1.RS485ID 长度:2个byte ctradd:控制器地址更新资料:长度16个byte输出资料:无响应资料响应说明:0:正确 1:错误（5）删除一笔人员卡片资料函数int sc_ delet

45、e_ data(int _port, Char ctradd ,Char*iodata)参数说明:iodata:1.RS485ID长度:2个byte ctradd:控制器地址欲删除之卡号，长度:10个byte输出资料:无响应资料响应说明:0:正确 1:错误（6）检查刷卡记录笔数函数int sc_ check_ log(int _port, Char ctradd ,char*iodata)参数说明:iodata:RS485ID长度:2个byte ctradd:控制器地址输出资料:门禁刷卡记录笔数，长度:4个byte响应说明:0:正确 1:错误（7）读取一笔刷卡资料函数int sc_read_l

46、og(int _port, Char ctradd ,Char*iodata)参数说明:iodata:RS485ID，长度:2个byte ctradd:控制器地址输出资料:门禁刷卡记录，资料长度:24个byte24个资料长度的作用如表4-1所示。表4-1 资料长度的作用字节号作用1-10卡片号11-14时间年15-16时间月17-18时间日19-20时间时21-22时间分23-24刷卡状态刷卡状态如表4-2所示。表4-2 刷卡状态表字节号刷卡状态31正常开门32密码错，拒绝开门33不准进出，拒绝开门34拒绝开门例如:61255310卡片号为:0001829553刷卡时间为:2001年9月6日1

47、2时55分刷卡状态为:31(正常开门)3动态库函数的VB程序调用在标准的.BAS模块中，只要定义该DLL函数的调用方式，并且把开发好的动态连接库文件复制到建立的工程里面，就可以使用了。本门禁系统中动态库部分函数在VB里的声明如下:Public Declare Function init_port Lib all (By Val comport As Integer) As Integer Public Declare Function exit-port Lib all (By Val _port As Integer) As IntegerPublic Declare Function sc

48、_setdate Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc settimezone Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc_write_ata Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPubli

49、c Declare Function sc_update data Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc_delete_data Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerInteger,By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc_erase data Lib all

50、 (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc read_ log Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As IntegerPublic Declare Function sc check log Lib all (By Val comport As Integer, By Valiodata As String) As Integer4.3 程序设计1控制器程序设计根据对控制器硬

51、件部分的介绍，控制器的软件部分主要完成以下功能：（1）完成和读卡器通信接口。接收从读卡器发送过来的ABA Track2 10位格式的卡号。（2）与PC机的通信接口。主要是串口通信的设计。包括处理从PC机上接收时间、时段等设置数据，向PC机上传卡片资料等。（3）定时操作、定时控制、定时延时、定时复位看门狗。（4）对门禁装置的动作控制。包括开门、关门等。本门禁系统的控制器软件部分的设计主要就是按照以上功能的分析完成的。主程序的主要完成系统数据的初始化、查询是否有读卡器送来的卡号、卡的有效性检查、卡的权限比较、卡片资料的存储都在主程序响应中完成。2读卡器子程序设计（1）RF8506读卡器简介本门禁系

52、统采用RF8506读卡器，RF8506读卡器是应用125K频，EM4001格式的长距离读卡器，其读取距离可超过70cm，如果使用长距离卡，最长可以使读卡距离长达110cm，它的优越性能主要在于RF8506读卡器有自动调谐和数字信号处理，这些性能有效增加了读出的距离并减少了杂讯振荡和干扰。RF8506读卡器其数据的输出格式有RS232, W26和W34, W42，磁卡ABA Track2 10位以与磁卡ABA Track2 14位数据的输出格式。除此之外，RF8506读卡器所特有的抗干扰软件系统，使两台读卡器在非常近的时候，依然可以基本保持原有的工作状态，并不明显缩短卡的读取距离。使用RF850

53、6读卡器，可以将卡号实时地、远距离的传送给控制器。本门禁系统使用的是磁卡ABA Track2 10位格式的数据，在RF8506读卡器的引线中，绿色引线是ABA Track2 10位格式的数据时钟输出(CLK)信号线，棕色引线是ABA Track2 10位格式的数据输出(DATA )信号线，白色引线是输出发送开始和结束信号线(PRESENT或CP)。（2）ABA Tack2码简介IS07813规定了第二磁道的标准结构,第二磁道的数据采用的是ANSI/ISOBCD数据格式，每个字符的长度为5个bit(含校验位)，其信息最大长度为40个字符。使用的是16字符集，前面4位是有效数据位，最后一位是奇校验

54、位，而且发送卡信息时地位在前。其字符集如表4-3所示。表 4-3 ABA Track2码字符集编码数值含义编码数值含义000010(OH)数据000108(8H)数据100001(1H)数据100119(9H)数据010002(2H)数据01011:(AH)控制110013(3H)数据11010；(BH)起始标记001004(4H)数据00111(EH)控制111007(7H)数据11111?(FH)结束标记（3）ABA码的祯结构一个标准的完整的ABA码祯结构:SSPANFSADATAESLRSSS为起始标记。其编码为OBH。PAN为主账号。PAN由三部分组成：发卡者标识：它是标识主要行业和发

55、卡者的。个人账户标识：它是由发卡部门分配给独立单位或个人的，用于标识一个独立的账户。校验数字：个人账户标识之后紧跟数字，用以使PAN有效。它是根据PAN里处理校验数字外的所有数字计算得到的。其计算是采用计算模10“隔位倍加”校验数的方法。ABA码的输出：不同的读卡器可以读取卡中的某个或几个磁道的数据，通过PRESENT引线输出发送开始和结束信号，CLOCK和DATA两条数据线输出同步时钟信号和数据编码信号。ABA码的输出时序图如图4-4所示。CPDATACLK图4-4 ABA码的输出时序图3控制器串行通信中断子程序设计控制器的单片机系统平时独立工作，并不频繁的与PC机进行数据交换，控制器的单片

56、机和PC机的通信采用主从式通信协议。PC机为主控机，担任着查询控制器和数据管理的功能。PC机的上层门禁系统软件采用轮番查询的方式来完成和单片机的串行通信，每隔一定的时间就轮番查询门禁系统控制器。前一章曾介绍过，PC机完成的串行通信的功能很多，包括接收单片机发送的卡片资料，卡片资料包括刷卡的卡号，此卡刷卡的时间等，向单片机发送时间设置数据，向单片机发送日期设置数据，以与向单片机发送假日设置数据等等，PC机每个串行通信动态库函数都有一个字节的命令码，单片机靠这个命令码来辨认这么多串行通信的功能。部分动态库的串口通信函数的命令码如表4-5所示。表4-5 串口通信函数命令码表函数名称命令码Int sc

57、_setdate18HInt sc_settimezone19HInt sc_write_data20HInt sc_update_data21HInt sc_delete_data22HInt sc_check_log23HInt sc_read_log24HInt sc_write_data_all25HPC机和单片机通信时，首先发送给所有联网的控制器一个字节的地址码，所有控制器都处于地址接收模式即串行通信模式2，接收到地址后，跟自己设定的地址比较，如果一样，则此控制器的单片机就转入串行通信模式3即数据接收模式，允许接受数据。地址与PC机发送地址不同的控制器，仍然处于地址接收模式，就不理睬

58、以下发送的数据。地址与PC机发送地址一样的控制器，转入数据接收模式。数据的开始是一个字节的命令码，单片机接收到这个命令码后，然后和单片机部的命令码比较，和哪个命令码一样，就跳转到相应命令的函数段执行。图5-4表为通信协议中数据祯的格式：4上位机串行通信子程序设计上位机的串口通信实现的思想是：主程序调用一个int exit port(int comport)函数，在这里配置串行通信的所需的参数，包括波特率、奇偶校验、传送的数据长度、超时模块等，然后串行通信调用一个辅助通信例程，这个辅助通信例程把命令、控制器地址、发送的字节数、命令功能代码、所要发送的数据的地址指针等信息都包含在此例程的参数里。具

59、体的通信过程是：首先配置超时模块，它相当于一个计时器，用于判断串口通信是否超时。如果数据在配置的时间区间，接收到控制器发送来的响应，则通信成功;如果没有接收到响应，则通信失败，这时辅助通信例程将重新发送本次数据，并以同样的计时来处理，如果数次发送均失败，则判断此次通信失败。辅助通信例程把此信息传递给主程序，在上位机的界面上显示串行通信失败。通信完毕，主程序调用int exit_port(int _port)函数来关闭串口。4.4 程序流程图控制器程序流程图，读卡中断服务子程序流程图，串行通信中断子程序流程图，和上位机串行通信子程序流程图（见附录）。第5章 本设计总结与展望经过以上章节的介绍，本

60、课题研究的门禁系统能授权使用、操作简便、方便快捷、安全可靠和记录详实准确等优点。高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向，高级智能型门禁系统是一种联网式生物识别门禁系统，功能也比较完善。但对于一般的企业、住宅小区来说，并不是最理想的选择。这种门禁系统常用于国防、军事等单位。随着计算机的迅速普与与发展，越来越多的控制设备逐渐被计算机取代，维护人员的监视和维护系统也高度集中，并且逐渐向智能化发展。由于计算机网络的发展，通过中心或通过一个端点就能对设备进行监控与维护。通过局域网对本地区的设备进行集中监控与维护，可提高系统的可靠性，减少故障的发生率和处理时间等。随着智能建筑的推广，加强智能小

61、区的安全防工作也有待于加强，更有必要建立联网门禁系统，门禁系统将有更广阔的发展空间。未来的智能门禁系统必往基于开放式通道、基于物流跟踪管理、基于消费系统、基于传统门禁系统、基于LAN/WAN网络方向发展，真正实现一卡、一线、一库的一卡通系统。致 经过几个月的大量的查阅资料，整理资料，完成大量的设计工作，今天终于设计完毕。通过此次的设计，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在设计的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书

62、本知识，但是通过毕业设计，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。在设计的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。总之，此次设计的写作过程，我收获了很多。此次设计的完成既为大学生涯划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。我真挚的感我的大学和所有帮助过我并给我鼓励的老师，同学和朋友，你们！参考文献1 马鸿雁.门禁控制器的研制.建筑工程学院学报,2001,4(1):52562 万强,秀涛.门禁系统在智能建筑中的作用.大众用电,2005,3(1):45483 黄淼云,也白,王福成.智能卡应用系统.:清华大学,2000年4月.56764 秋裕.非接触式IC卡门禁控制在远程监控系统中的应用.现代通信技术,1998,(1):78835 王军波,饶运涛.基于AT89C2052单片机的门禁系统设计.科技广场,2005,4(3):38506 臻.门禁系统分析.南科技开发,2004,2 (1):851017 牛建国.智能化大禁系统的设计.