基于单片机的门禁系统设计本科毕业设计论文Word文档格式.docx
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摘要
本门禁系统设计的前端信息采集以非接触式IC卡形式，有接触式IC卡、磁卡等其它卡不可比拟的优势，采用RS232/485通信方式接受数据和发送数据，实现了权限管理、实时监控、存储、异常报警、出入记录查询等功能，能够存储2000个用户信息。
运用模块化的设计思路，用芯片U2270B采集外部IC卡号，并通过STC12C5A60S2主控芯片解析IC卡号，它的读和写卡距离在300—400mm范围内。
实现刷卡模块；
检测按钮与单片机的引脚电平，引脚电平连续两次处于低电平则按钮按下实现按钮模块；
既没有刷卡又没有按钮，门打开则实现机械开门模块；
驱动电机采用四个NPN三极管组成的电路，输出电平的高低来实现电机的正转，反转功能，从而实现电机驱动模块；
本文设计的门禁控制器，电路简单,使用方便,可靠性高、反应灵敏，系统维护方便、适用范围广且价格低廉，应用范围广泛，能够在大多数场合代替接触式IC卡的使用。
同时可以与上位机联结组成一种联网式门禁系统，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。
关键词：
非接触式IC卡STC12C5A60S2单片机模块化设计门禁控制器
绪论
本设计以STC系列单片机12A5A60S2作为微控制器。
具有无法解密，采用宏晶最新第六代加密技术；
超强抗干扰，整机轻松过2万伏静电测试；
速度快，1个时钟/机器周期，可用低频晶振，大幅度降低EMI；
支持掉电唤醒；
超低功耗；
输入/输出口多，最多有44个I/O口，A/D做按键可以节省很多I/O口；
在系统可编程，无需编程器，无需仿真器，可远程升级;
内部集成高可靠复位，外部复位电路可彻底省掉，也可继续使用外部复位电路
在IC卡应用日益广泛的今天，IC卡门禁系统以其管理的安全、可靠、高效、灵活和方便逐步取代其它现有各类门锁成为目前门禁系统的主流方式。
门禁安全管理系统是一种新型智能化的安全管理系统，它集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、光学、计算机技术和通讯技术等诸多方面。
它是解决重要部门出入口便捷控制和实现安全防范管理的有效措施。
适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、办公大楼、智能化小区、工厂、军械库、机要室等。
在数字技术和网络技术飞速发展的今天，门禁系统也得到了迅猛发展。
门禁系统已由早期单纯的门道及钥匙管理,发展为一套完整的出入管理系统，并且通过采用先进的网络技术，使整套系统的操作和自身资源的使用不再受时间和地域的限制。
非接触式IC卡门禁管理系统读卡器是以非接触IC卡射频识别技术为核心，使用户使用方便和管理方便为目的，具有高安全性、高可靠性的管理系统。
当要开门时，只要将IC卡在读卡器前一划，读写器就会识别出该卡是否对应此门，当密码正确则打开门，并自动准确记录下卡号和开门时间等信息，如果系统允许，一卡还可以对应多个门。
第一章基于STC12C5A60S2单片机门禁系统概述
1.1STC12C5A60S2/AD/PWM系列功能简介
该单片机属于STC系类新型增强型单片机，功能强大。
高速：
1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比普通8051快8~12倍；
宽电压：
5.5~3.3V，2.2~3.6V;
增加第二复位功能（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率<
12MHz时，无需此功能）；
增加外不掉电检测电路，可在掉电时，及时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需操作EEPROM；
低功耗设计：
空闲模式，（可任意一个中断唤醒）掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿/上升沿和远程唤醒；
工作频率：
0~35MHz,相当于普通8051：
0~420MHz；
时钟：
外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置；
8/16/20/32/40/48/52/60/62K字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上；
1280字节片内RAM数据存储器；
芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上；
ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器；
8通道，10位该素ADC，速度可达25万次/秒，2路PCA还可当2路D/A使用；
2通道捕获/比较单元（PWA/PCA/CCP），也可以用来在实现2个定时器或2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）；
4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2路PCA实现2个定时器；
可编程时钟输出功能,T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟，BRT在P1.0输出时钟；
硬件看门狗（WDT）；
高速SPI串行通信端口；
全双工异步串行（UART），兼容8051的串口；
先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令；
通用I/O口（36/40/44），复位后为：
准双向口/弱上拉（普通8051传统i/0口）可设置成四种模式：
准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均达到20mA，但是整个芯片最大不得超过100mA；
复位脚：
烧录程序时如设置I/O口，可当I/O口使用；
EX_LVD：
是外部低压检测中断/比较器；
不用的I/O口：
浮空即可；
使用LQFP48/PDIP48封装是，最大有44个I/O口；
使用LQFP44封装时，最多有40个I/O口；
使用PDIP40封装时，做多有36个I/0口。
1.2门禁系统简介
1.2.1门禁系统的组成及工作原理
门禁系统即出入口控制系统，其基本组成是由前端信息采集部分、传输部分、识别处理与控制三个部分组成。
1、前端信息采集部分
前端信息采集部分[1]一般有卡片读出式、密码输入和生物特征提取三大类：
（1）卡片式（即刷卡部分）
依卡片工作方式有接触式和感应式两类：
接触式卡片有磁条卡、条码卡、红外线卡、铁码卡、集成电路智能卡（也成IC卡）等；
感应卡由一片编程的特殊芯片和一组天线组成。
天线用来发射和接受电磁波，芯片是感应卡的核心元件。
感应卡具有防水、防污、能用与潮湿恶劣的环境等优点，刷卡时非常方便；
感应速度快，节省时间，并且应具备隔感应特性，因此有隐秘性。
目前多用于REID射频卡。
（2）密码输入式
密码输入式有电话面板固定式键盘和乱序键盘两种。
电话面板固定式键盘的0~9在键盘的位置是固定不变的，因此，在输入密码是，易于被人记住仿冒，现仅用于与刷卡机配套使用。
乱序键盘亦即0~9共10个数字在显示键盘上的排列方式不是固定式，而是随机的，每次使用时显示数字的顺序都是不同，这样就避免了被人窥视而泄露密码之可能。
所以多被这种方式采用。
（3）人体生物特征提取式
由于生物特征有着“人各有志、终身不变”和“随身携带”的特点，因此具有无法仿冒与借用、不怕遗失、不用携带、不会遗忘，具有独特性、唯一性、安全性，适用于高机密性场所及电脑中心的信息安全保护。
目前一般有声音、签字、眼虹膜、掌形、指纹与面像等特征提取式，但现在比较成熟与使用最多的是指纹图像的采集处理与识别的门禁系统。
并且，为缩短辨识时间，通常需配合按键输入ID（输入者编码）。
2、信息传输部分
信息传输部分有有线与无线传输之分。
（1）有线传输
门禁有联网型和非联网型（独立式），其有线传输多采用双绞线、电话线、电缆、光缆等。
（2）无线传输
无线传输采用微波、红外光波或移动通信网络等
3、识别处理与控制部分
识别处理与控制部分一般用微机识别处理所采集的特征信号，以控制门禁装置（控制执行机构动作）的开或关。
主控制器由计算机硬件与软件组成，安装于中央控制室。
其中包含各种控制扩展板（控制执行机构动作）的开或关。
从控制器是门禁机（读卡器或生物采集设备）和门禁主机的连接设备，根据需要从控制器可连一、二、四、八个门禁机。
单独的门禁控制器可控制1个门或几个门。
64个门以内的群控系统，实行分级管理，可有效防止无关人员通过。
所有门禁控制装置均连网运行，此时系统覆盖的面积较大，应妥善规划门禁控制器的数量及安装位置，施工要规范，操作系统软件以WindowsNT实用性最强。
经常有人工作的库房，除门禁控制设备外，还可以同时安装对讲或可视对讲装置，先通过声音或图片决定开门与否，以防万一。
门禁控制设备与体系结构相关连。
实际上，门禁系统主要由被控制的门、控制器、门磁锁、读卡器及卡片、手动按钮、钥匙、指示灯、上位机通讯的线缆、上位机PC机、专用软件等组成。
对需控制的出入口，安装受控电锁装置和感应器（如：
电子密码键盘、读卡器、指纹阅览器等）控制的电控门。
授权人员持有有效证卡，或密码和自己的指纹，就可以开启电控门。
所有出入资料都被后台计算机记录在案，通过后台计算机可以随时修改授权人员的进出权限。
此外，门禁系统还可以加入考勤系统等功能。
1.2.2门禁系统的功能及需求发展方向
1、门禁系统的功能
对通道进出权限的管理主要有以下几个方面：
对人员出入权限设置、更改、取恢复等。
（1）对通道的权限：
即对每个通道设置哪些人可以进出，哪些人不能进出等。
（2）进出通道的方式：
即对可以进出该通道的人进行方式的授权，进出方式通常有密码、读卡（生物识别）、读卡（生物识别）+密码三种方式等。
（3）进出通道的时段：
即设置该通道的人可以在什么时候范围内可以进出等。
实时监控与存储功能
系统管理人员可以通过微机实时查看每个门区人员的进出情况（同时有照片显示）、每个门区的状态（包括门的开关，各种非正常状态报警等）；
也可以在紧急状态打开或关闭所有的门区。
系统可存储人员出入的日期、时间、卡号、是否非法等相关信息。
即存储所有的进出记录、状态记录等。
异常报警功能
在异常情况下，系统可以实现微机报警或报警器报警。
如非法侵入、门超时未关等异常报警；
非法闯入、门锁被破坏等情况出现时，系统会发出实时报警信息并传输到管理中心。
集中管理与出入记录查询功能
后动态管理工作站可建立用户资料库，定期或实时采集每个出入的进出资料，同时可按各用户进行汇总、查询、分类、打印等。
并且，还可按不同的查询条件进行出入记录查询；
如配备相应考勤软件也可实现考勤、门禁一卡通等。
网络设置管理监控功能
大多数门禁系统只能用一台微机管理，而技术先进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网上进行异地设置管理监控查询。
消防报警监控联动功能
可实现消防联动，当出现火警等情况时，由中心统一开启出入通道，门禁系统可以自动打开所有电子锁，以使里面的人随时逃生，并且，可启动CCTV实现联动实时监控。
与监控联动，通常是指监控系统自动将有人刷卡时（有效/无效）的情况下，同时也将门禁系统出现警报时的情况录下来。
2、门禁系统的需求与发展方向
门禁系统现状
目前，门禁市场经过十多年的发展已开始进入成熟期，产品设计与新技术应用已呈多元
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