某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计.docx
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某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计
毕业设计[论文]
题目：
某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计
系别：
电气与电子工程系
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
学号：
指导教师：
河南城建学院
2010年05月22日
河南城建学院
毕业设计（论文）
任 务 书
题目
某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计
系别
电气与电子工程系
专 业
电气工程及其自动化
班 级
学 号
学生姓名
指导教师
发放日期
2010年3月22日
河南城建学院教务处制
河南城建学院本科毕业设计（论文）任务书
一、
主要任务与目标：
1、主要任务：
设计一种针对某商用写字楼门禁和电子考勤系统。
完成系统相关硬件和软件的设计。
2、主要目标：
根据系统分析阶段确定的系统目标选定系统方案
和系统结构，设计一种针对某商用写字楼的门禁和电子考勤系统，能够完成相应的出入口控制和考勤的功能。
完成系统相关硬件和软件的设计。
编写程序设计说明书，选择设备。
二、主要内容与基本要求：
1。
主要内容：
1）针对某商用写字楼，设计一套门禁和电子考勤系统，能够完成相应的出入口控制和考勤的功能。
2）相关设备的选型，配置冗余备份，满足将来扩展的需要；
3）兼容不同厂家、不同品牌的网络设备；
2．基本要求：
（1）根据建筑物安全技术防范管理的需要，对需要控制的各类出入口，按各种不同的通行对象及准入级别，对其进、出实施实时控制与管理；主要有两种情况：
1）一类是正常进入，但对人员加以限制的管制系统，对进入人员的身份进行辨识。
对出入口人员的凭证能够进行正确识别，只有当进入者的出入凭证正确才予以放行，否则将拒绝其进入；
2）另一类是针对不正常的强行闯入者的管制系统。
这类系统主要是通过设定的各种电子门锁等发现闯入者并报警；
（2）门禁系统对被设防区域的位置、通过对象及通过时间等进行实时监控，可以与电视监控系统、入侵报警系统及火灾自动报警系统联动，可以与安全防范系统中央监控室联网，实现中央监控室对出入控制进行多级管理和集中管理；
（3）考勤功能，门禁系统针对不同的单位和部门的员工，可
以通过辨识装置实时记录每位员工的出入时间，作为考勤信息，信
息处理装置对系统中有关信息自动记录、打印、存储，并有防篡改
和防销毁等措施；
（4）绘制系统布置图一张（A2）；
（5）绘制系统整体结构图一张（A2）；
（6）绘制系统原理框图一张（A2）;
（7）遵守学校纪律，遵守《河南城建学院学生毕业设计（论文）
工作管理规程》。
三、计划进度：
第五周：
熟悉题目、查阅资料；
第六周：
完成毕业设计开题报告；
第七周：
评估和了解建筑物内部用户的要求；评估和了解建筑物物业管理部门对门禁和电子考勤系统的要求；
第九周：
了解各设备和机房的位置、布线的通道等建筑环境；根据以上几点情况来决定采用适合本建筑的门禁和电子考勤系统设计方案和相关配套的设备及布线介质；
第九周：
完成建筑中各个楼层面的设备和机房及线缆平面布置图；
第十周：
完成建筑门禁和电子考勤系统的系统图，根据所设计的系统列出材料清单；
第十一周：
整理设计文档以及有关图纸的绘制；撰写论文；
第十二周：
修改论文，准备毕业答辩。
四、主要参考文献：
1．楼宇设备自动化技术殷际英，李玏一等编化学工业出版社；
2．智能建筑设备自动化系统王可崇主编中国电力出版社；
3．建筑智能化系统章云许锦标主编清华大学出版社；
4．智能建筑安全防范及保障系统陈龙主编 中国建筑工业出版社；
5．综合布线技术与施工岳经伟主编 中国水利水电出版社；
6．综合布线系统工程常用标准图表资料精选吴达金主编 机械工业出版社。
指导教师（签名）：
2010年2月22日
教研室审核意见：
（建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。
）
任务书格式规范，主要内容具体，基本要求明确，计划进度合理，提供参考文献数量适中，同意下达任务书。
教研室主任签名：
年月日
注：
任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。
成绩评定
成绩评定说明
一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导，
教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。
二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办
法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。
系对专业答
辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定
成绩，并向学生公布。
三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。
四、具体评分标准和办法见《河南城建学院毕业设计（论文）工作条例》。
五、答辩小组评分包括两部分：
（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；
（2）指导教师对学生毕业设计（论文）的评分
毕业设计（论文）成绩评定
班级姓名学号
综合成绩：
分（折合等级）
答辩小组组长签字年月日
答辩小组评定意见
一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。
二、评分（按下表要求评定）
评分项目
答辩小组评分
评阅教师评分
合计
（40分）
完成任务
情况
（5分）
毕业设计
（论文）质量
（5分）
表达情况
（5分）
回答问题
情况
（5分）
质量
（正确性、条理性、创造性、实用性）
（10分）
成果的技术水平（科学性、系统性）
（10分）
评分
答辩小组成员签字
年月日
毕业答辩说明
1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。
2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。
3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。
4、答辩中要有专人作好答辩记录。
指导教师评定意见
一、对毕业设计（论文）的学术评语（应具体、准确、实事求是）：
签字：
年月日
二、对毕业设计（论文）评分[按下表要求综合评定]。
（1）理工科评分表
评分项目
（分值）
工作态度
与纪律
（10分）
毕业设计（论文）完成任务情况与水平
（工作量与质量）
（20分）
独立
工作能力
（10分）
基础理论和
基本技能
（10分）
创新
能力
（10分）
合计
（60分）
得分
（2）文科评分表
评分项目
（分值）
文献阅读与文献综述
（10分）
外文翻译
（10分）
论文撰写质量
（10分）
学习态度
（10分）
论证能力
与创新
（20分）
合计
（60分）
得分
指导教师签字：
年月日
摘要
智能建筑集多种先进技术和多种系统于一体，向人们提供高质量、安全、舒适、方便的综合性服务，同时体现了高效管理、节省能源等现代都市生活理念。
本设计主要介绍楼宇自动化系统中的门禁和考勤子系统。
门禁控制系统在安全防范中具有重要的作用，本设计介绍了一种感应式智能门禁控制系统。
这种感应式门禁控制系统的读卡器和卡片之间通过射频方式交换信息，不需接触。
其控制器采用的是IIC串行总线，硬件主要有CPU、EEPROM、实时日历/时钟、通信接口、读卡器接口及其他外围电路构成，软件采用了C语言与汇编语言混合编程，不仅实现了对出/入口的安全控制，还可以联网，具有考勤功能。
本着安全性、先进性、时效性、便捷性的要求，对功能更加完备的高级网络型智能门禁控制系统进行了规划和设计。
同时，还讨论了串行通信的特点，比较了RS232与RS485的特性，在此基础上设计了RS422/RS485转换器，为上位机与控制器通信的可靠性提供了保障。
本文还设计了22层的商用写字楼的4—17层的商务办公区的门禁系统，还选择了北京吉高公司的AC2000系列门禁系统，并进行了部分软件的设计。
最后，总结本门禁系统的特点以及有待改进的地方，展望了智能门禁系统的发展趋势。
关键词：
门禁系统控制器考勤系统串口通信
Abstract
IntelligentBuildingamultiadvancedtechnologyandavarietyofsystemsinone，toprovidepeoplewithhigh-quality，safe，comfortable，convenientandcomprehensiveservices，reflectstheefficientmanagementofenergy-savingconceptofmoderncitylife。
Thisdesignintroducesthebuildingautomationsystem，accesscontrolandtimeattendancesubsystem。
Securityaccesscontrolsystemhasanimportantroleinprevention，thisdesignintroducesaninductiveintelligentaccesscontrolsystem。
Thisinductivecardreaderaccesscontrolsystemsandcardsforexchanginginformationthroughradiofrequency，withoutcontactwith。
ThecontrollerusesaIICserialbus，hardware，mainlyCPU，EEPROM，real-timecalendar/clock，communicationinterface，cardreaderinterfaceandotherperipheralcircuits，thesoftwareusestheClanguageandassemblylanguageprogrammingmix，notonlytoachieveforimport/exportofsecuritycontrol，youcanalsonetworkwithtimeandattendancefunctions。
Withsecurity，advanced，timeliness，convenienceattherequestofamorecomprehensiveadvancednetworkfeaturesintelligentaccesscontrolsystemfortheplanninganddesign。
Atthesametime，alsodiscussedthecharacteristicsofserialcommunication，RS232andRS485comparethecharacteristicsofthedesignonthisbasistheRS422/RS485converterandcontrollerforthePChasprovidedaguaranteereliabilityofcommunication。
Thisarticlealsodesigneda22storeycommercialoffice4-17layerofaccesscontrolsystemsbusinessarea，haschosenBeijingJi'sAC2000seriesofhigh-Accesssystem，andconductedsomeofthesoftwaredesign。
Finally，sumupthecharacteristicsoftheaccesscontrolsystemandtheplacetobeimprovedandlookforwardtotheintelligentaccesscontrolsystemtrends。
Keywords：
AccessControlSystem、Controller、Attendance、SerialCommunication
第一章绪论
1.1课题的来源
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。
现代信息识别技术的发展是现代科技发展中最活跃的一部分，自从条形码识别技术诞生以来，先后出现了磁条读写技术、接触式IC卡读写技术、光电卡读写技术、非接触式IC卡读写技术，每一种新技术的诞生都曾经给人民生活带来极大的便利。
随着信息时代的到来，计算机在各行业都得到越来越多的应用，商用写字楼信息管理的计算机化、网络化和数据库化将是建设现代化商务办公必不可少的基本条件。
随着人们对门禁系统性能各方面要求的不断提高，现在智能门禁系统的应用范围越来越广泛。
人们对智能门禁系统的应用己不再局限于单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能小区的门禁控制、企业的考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还能与其它联动控制设备等一起构成多种控制功能的系统。
1.2门禁考勤系统的发展[1][2]
目前，一些企业、学校、政府机关、金融系统、军事系统等，为了学习、工作的安全与有效，不希望什么人都可以进出，只允许某些有权限的人方可进出，而且在一些场合，需要规定什么时间段可以进出。
传统的方法是工作人员对出入人员进行登记放行，上下班采用纸张签到，这种方法费事、费力又存在很多漏洞，不利于管理。
随着技术的进步，门禁考勤系统逐渐由原来钥匙开门、手工登记，到IC卡的门禁考勤管理，最后到现在的非接触式IC卡门禁考勤系统。
非接触式门禁考勤系统采用个人识别卡方式工作，给每个有权进入的人发一张个人识别卡，相当于一把钥匙。
系统根据该卡的卡号和当前时间等信息，判断该卡持有人是否可以进出，同时还可以记录每个职工是否按时上下班。
门禁考勤系统的另一个优点是可以随时增加和删除某一张卡，不必担心卡丢失后造成损失。
门禁是一种以CPU处理器为核心的控制器、信息采集器和电控锁等组成的控制网络系统，通过系统的信息读取、处理，实现对各种门锁开关的自动控制。
按信息读取的方式可分为:
插卡式、感应式、图像识别式、眼睛虹膜识别式等。
门禁考勤系统属于楼宇自动化系统部分，能有效的提高管理的层次和效果，具有对门户出入控制、考勤、安保防盗、报警等多种功能，既方便了内部人员的自由出入，又杜绝了外来人员随意进出。
它将结束钥匙时代，成为现代社会进出管理的新潮流。
1.3门禁考勤系统国内外发展的现状
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、英国的集宝等品牌。
国内从事门禁系统有捷顺、北京青云等公司。
目前，国内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及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。
生物特征识别技术将会更加注重安全性、便携型、精确性、鲁棒性和可用性。
核心算法研究方面，在指纹识别技术研究继续深入的同时，面像、虹膜识别技术
也将会加速发展，新式的识别技术，如静脉识别等，也会不断产生。
核心技术研
究将更加关注不清楚部分或难以采集的特殊特征的处理方式，大规模数据库快速
检索和数据挖掘方法也正在加速研究中。
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、软件在内的一套系统报价在万元左右。
国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外类产品价格低大约10％—50％左右。
但系统的可靠性稍差一些。
第二章基于非接触IC卡的门禁考勤系统概述
2.1射频识别技术
非接触式IC卡（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及弯曲损坏等问题；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卡由感应天线、控制芯片、存储单元组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。
非接触式IC的读写过程，通常由非接触式IC卡与读写器之间通过调制的射频信号来完成。
非接触式IC卡本身是无源体，当读写器对非接触式IC卡进行读写操作时，读写器发出的射频信号由两部分叠加组成：
一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的LC产生谐振产生一个瞬间能量来供给芯片工作。
另一部分则经解调后，控制芯片完成密码验证、数据的读取、修改、存储等，并返回给读写器。
由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是软件控制的操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件和网络支持可在很多领域得到应用。
非接触式IC卡与传统的接触式IC卡相比，它在继承了接触式IC卡的优点的同时，如容量大、安全性高外，又克服了接触式IC卡所无法避免的缺点，如读写故障率高，由于触点外露而导致的污染、损伤、磨损、静电以及插卡不便、易受恶意攻击等。
非接触式IC卡完全密封的形式及无接触的工作方式，使之不受外界不良因素的影响，从而使用寿命完全接近IC芯片的自然寿命，因而卡本身的使用期限以及操作的便利性都大大的高于接触式IC卡。
可见，非接触式IC卡存在着磁卡和接触IC卡无可比拟的优点，使之一经问世，便立刻引起了世界广泛的关注。
同时，国际标准ISO0536和ISO14443阐述了对非接触式IC卡的有关规定，将使非接触式IC卡发挥更大的应用潜力。
毫无疑问，集众家之大成的非接触式IC卡将在身份识别、金融、电子货币、公共交通、智能楼宇、小区物业、社会保障等诸多领域独领风骚。
2.2门禁考勤系统概述
2.2.1门禁考勤系统的概念[3]
门禁考勤系统由门禁控制器、读卡器、通讯转换器、门禁考勤软件和电子门锁组成，读卡方式属非接触读卡方式，持卡人只要将卡在读卡器附近，快速晃动一次，读卡器就能感应到有卡并将卡中的信息（卡号）发送到主机，主机进行检查卡合法性，然后决定是否进行开门动作。
整个过程只要在有效的刷卡范围内均可实现门禁管理功能。
2.2.2门禁考勤系统工作原理[4]
门禁系统的工作原理：
系统利用无线射频识别卡中的晶片编码唯一的特性，将卡的唯一编码先预置于控制器的数据库中，当持卡人持卡通过由控制系统的管制通道时，读卡器将持卡人所持卡的编码资料读入，并将这些编码资料通过数据传输线路传输到门禁主机。
门禁主机将收到的编码资料与数据库中预存的资料进行比较，如果符合预先设置的通行条件，门禁主机将向执行器发出开锁指令，允许持卡人通过；如果不符合通行条件门禁主机不发出开锁命令，不允许持卡人通行。
遇到非法入侵等情况，门禁主机会自动报警并发出开锁信号。
考勤系统的工作原理：
利用系统每次读卡（无论是否发出开锁指令）记录，根据用户自行设置的考勤规则、考勤部门、考勤班次及加班设置等规则，系统按照上班时间段的收起读卡记录，下班时间段的末次读卡记录作为考勤记录的原则自动分析、整理持卡人的考勤记录，生成考勤日报和考勤月报，并打印出考勤报表，共管理者参考。
2.2.3门禁考勤系统的组成[5]
门禁考勤系统一般有目标识别子系统（读卡器）、信息管理子系统和控制执行机构三部分组成，如下图2.1所示：
信息管理子系统
控制执行机构
目标识别子系统
图2.1门禁系统组成框图
（1）系统的前端设备为各种出入口目标的识别装置和门锁启闭装置。
包括识别卡、读卡器、电子门锁、指示信号和警号等。
主要用来接受人员输入的信息，再转换成电信号送到控制器中。
同时根据来自控制器的信号，完成开锁、闭锁、报警等功能。
（2）控制器接受底层设备发来的相关信息，同自己存储的信息相比较以作出判断，然后再发出处理的信息。
当然也接受控制主机发来的命令。
单个控制器可以组成一个简单的门禁考勤系统来管理一个门或多个门。
多个控制器可以通过通信网络同计算机连接起来就组成了可集中监控的门禁考勤系统。
（3）管理计算机（上位机）装有门禁系统管理软件，它管理着系统中所有的控制器，向它们发送命令，对它们精心设置，接受发来的信息，完成系统中所有信息的分析与处理。
2.2.4门禁考勤系统的功能[5]
（1）管理各类进入人员并制作相应的通行证，设置各种进出的权限。
（2）对某时间段出入的人员或某人的出入情况实时统计、查询和打印。
（3）在特殊数情况下，可以使用上位机命令开门。
（4）凭有效的卡片，代码和特征，根据其进出权限允许进入或拒绝进入。
属于黑名单者将报警。
（5）系统的控制器可以通过总线的方式与控制中心连接，记录所有合法进入人员的信息，包括人员的姓名、进入时间和出门时等。
（6）方便管理者对员工考勤情况进行快速、方便和智能地管理。
2.3门禁考勤系统的设计方案
门禁考勤主要设计目标是，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及控制系统配合使用的智能卡门禁系统。
本门禁系统既能方便内部人员的自由出入，又能杜绝外来人员随意进出，提高安全防范能力。
以下是本设计的智能卡门禁系统的单机应用的框图，如图2.2：
图2.2单机应用的框图
本门禁考勤系统共有五部分组成：
主控计算机及门禁管理软件、RS232—RS422/485转换器、门禁控制器、读卡器以及电子锁等执行机构组成，所有的门禁装置可以组成一个总线型的拓扑网络，主机和各个节点的门禁控制器之间采用RS485的全双工通信方式。
本门禁考勤系统是一种总线型有线传输出入口控制系统，本门禁考勤系统可以采用RS422/485总线型网络组网。
其信号传输方式采用RS485/422方式，系统网络的传输有效距离为1200米以内，如需延长则增加中继信号放大器即可。
RS485/422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RS232信号，与计算机串行口连接。
如下是本门禁系统的联网图，如图2.3：
图2.3联网应用方案图
2.4本门禁考勤系统特点及功能
（1）可以通过系统打开某个门或所有门；
（2）员工或住户的个人识别卡读卡后，经系统认可方能打开门；
（3）系统实时显示当前所有门的进出情况；
（4）建立用户数据
升级会员 