教学楼门禁系统设计大学论文.docx

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教学楼门禁系统设计大学论文

摘要

学生迟到早退现象，未经许可贸然闯入老师的办公室，不明身份的人进入实验室，拿走了实验室的贵重器材，教师人多，钥匙少；保管钥匙的同学容易把钥匙弄丢；教学楼教室比较多，管理员不得不揣着沉甸甸的钥匙等等……这些日常发生的事情让我们感到茫然，繁琐。

为了解决我们学校现存的这些问题，我们将采用门禁一体化刷卡系统，来改善这些繁琐的问题。

减少一些不必要的麻烦和损失，使同学老师的生活更加方便更加安全、更加有秩序。

从而也有效的提高了学校的管理层次。

关键词：

IC卡，门禁系统，数据库，VisualBasic，教学楼

第一章绪论

1.1选题背景与意义

门禁系统，又称为出入口控制系统，在科学技术发达的今天，已发展为一套现代化的、功能齐全的管理系统。

它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理。

它不只是作为进出口管理使用，而且还能有助于内部的有序化管理。

它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域，出入时间，礼貌地拒绝不速之客。

同时也将有效保护财产不受非法侵犯。

门禁管理系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，它正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展，广泛应用在智能大厦、智能小区、办公室、宾馆等各种房间门、大门、人行通道的管理。

在注重美观的现代都市里，公司的形象体现了所追求的风格和气度，也是给顾客建立起信心的保障。

可以想象，在追求智能化无纸办公的今天，在豪华气派的玻璃大门装上一把笨重的锁将会是件多么繁琐而尴尬的事情啊！

但是，如果能用手中的卡片轻轻一晃，大门就应声而开，那将是一种全新的感受。

另外，在越来越注重商业情报和安全的今天，传统的个人身份鉴别手段己不能完全满足现代社会经济活动和社会安全防范的需要。

从消除人为不安全因素来看，只有不易被他人代替、仿制、甚至本人也无法转让的身份识别凭证才能胜任。

因此，从易用性、安全性、成熟性、造价性等方面综合比较，IC卡门禁技术正在以惊人的速度迅猛发展。

这正是我们研究IC门禁管理系统的意义所在。

1.2国内外发展现状

（1）国内状况

门禁系统的发展和卡的发展密不可分，自1993年制定的“金卡工程实施计划”及全国金融卡网络系统10年规划以来，金融电子化、商业和流通领域电子化得到极大发展。

IC卡在银行、电信、公共安全、石油、海关、工商管理、税收征管、卫生医疗、交通管理、社会保障等领域内得到广泛的应用。

相应的，带动了读写机器和与之相关的各类应用产品及系统的开发、生产和推广应用，形成了从芯片设计、COM开发、模块生产到产品开发、生产的完整体系。

但我国在要求有极高安全性和保密性IC卡制作技术及读写设备技术还处在相对落后状态。

不过我国已表现出了长期迅速发展的趋势。

门禁系统的开发和设计也会得到快速的发展。

（2）国外状况

国外对卡的应用较早，形成了大批量的生产厂家，如Philips公司、ATMEL公司。

卡的发展带动了门禁系统的发展，欧美门禁市场已开始进入成熟阶段。

产业已开始细分，出现了只生产卡和读卡器的公司，如美国的HMD公司、德国的Destle公司，只生产控制器和软件的公司，如美国的NorthernComputer公司、CSI公司。

市场的不断成熟，各大公司随着技术和专业人员的累积，开始出现了垄断势头。

从目前全球门禁系统的前端输入设备的水平及发展方向来看，虽然磁卡和IC卡读卡器在门禁系统的应用还有部分市场，但从发展趋势上看，除宾馆锁外，磁卡和IC卡读卡器已在逐步地退出市场。

1.3课题研究主要内容

本课题主要研究门禁系统的控制运作，主要为软件制作及设计。

根据小区地下车库门禁系统的需求，根据所得硬件的一些性质，合理的设计软件界面，编制软件程序，从未实现系统的功能。

软件主要功能分为两大部分，一个是对固定车位和临时停车的记录做数据库处理，另一方面，处理IC卡的一些应用，如读卡、发卡、补卡、清零回收等。

他通过学习研究VB中几大控件的作用和使用方法，将其应用到程序中，从而实现系统功能。

总体方案

根据设计要求，整个智能卡门禁系统分为三大部分：

其一是读写器部分，包括MCU、复位电路、时钟电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触IC卡读写模块和电锁驱动部分；其二是中央控制电脑的软件管理系统模块；其三是中央控制电脑与读写器之间的数据传输模块。

其总体方案见图5.1。

第二章非接触式IC卡门禁机的设计

系统采用Philips公司的非接触智能IC卡Mifare1卡，以M1卡作为用户卡，以用户卡的序列号SN（全球唯一）为依据控制门的开启。

因为它是一个高频卡（工作频率为13.5MHZ），有较强的抗干扰能力、读写距离远（5MM—10MM）。

首先,在发卡系统（中央控制PC机）里把用户的卡号及个人信息输入系统数据库，并将该卡号作为合法卡号下载给所有门禁机。

当有一张M1卡在门禁机的有效工作范围内时,系统会自动向卡发出命令,卡接收到命令后向门禁机反馈其SN,门禁机判断收到的卡号是否合法，合法则驱动电磁门锁开门，并实时上传其开门记录；如果是非法卡（XX或已挂失的卡）则拒绝开门并上传报警信息。

只有最高授权者（掌握授权密码）才可以发管理员卡，管理员必须用管理员卡方可登录发卡系统进行发卡/下传合法卡号、挂失、解挂、下传黑名单等操作。

附录二门禁机硬件原理图

由于采用了Philips公司的非接触式Mifare1卡，所以卡的读写模块也采用了以Philips公司最新推出的Mifare读写芯片MFRC500为核心开发的ZLG500A读写模块。

门禁机模块的硬件原理图见附录二。

通过AT89C52对ZLG500A的控制达到对卡的读写。

系统结构简单,成本较低且具有信息量大和安全保密性好等特点。

外围配有RS232转RS485接口能与PC机互连成网络，可以完成读卡、显示卡号和出入时间、身份识别、开锁以及保存和上传出入记录、下载黑名单、设置开门权限等功能。

门禁机模块的主控软件主要完成门禁机模块的初始化、卡的识别、开启门锁及保存有关数据和数据的传输等五大功能。

其总体工作流程如图5.2所示：

图3非接触式IC卡门禁机总体工作流程

在完成整个门禁机模块的设计和制作前，首先必须明确非接触式IC卡读写模块的功能特性、接口规范和控制方式。

本系统选用MIFARE1卡作为门禁钥匙，相应地，选用广州周立功公司的ZLG500A读写模块作为卡与门禁机交换数据的接口模块。

2.1ZLG500A读写模块特性

1）功能特性

图5.3为ZLG500A非接触式IC卡读写模块，该模块采用最新PHILIPS高集成ISO14443读卡芯片—MFRC500，能读写RC500内EEPROM，提供三线SPI接口，并具有控制线输出口，能与任何MCU接口。

此外，该模块四层电路板设计，双面表贴，EMC性能优良；并自带无源蜂鸣器信号输出，能用软件控制输出频率及持续时间。

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图4ZLG500A模块实物图

第三章系统解决方案及技术描述

3．1系统概述

3．2系统功能及特点

3.2.1教学楼门禁系统功能如下：

基本功能

可控制各种不同的电控锁。

对不同的人可以设置不同的通行权限。

一天可设置N个时间段，可严格控制人员在每个时段的进出与否。

可以设定允许通行的时段在节假日及周末是否有效。

强行开门，超时未关门等自动报警。

多种信息记录：

每次开门时间，开门卡、编号，报警原因、位置。

开门延时可调。

可脱机或联网使用。

多级看门狗电路设计杜绝死机。

采用美国原装内置电池芯片，数据、时钟永不丢失。

联动功能

安防联动：

开门动作（包括非法闯入，门锁被破坏）时，启动联动监视系统，发出实时报警信息。

灯光等联动：

当刷卡有效时，自动打开相应区域灯光等

消防联动：

当出现火警时，自动打开相应区域通道

此功能实现有两种方式：

消防联动的信号可以按区域分别直接接入该区的门禁控制主机，出现火警，相关门全部自动打开。

消防联动信号输入门禁电脑软件，软件控制所有的门全部打开，此种方式要求软件一直运行。

集中管理

管理中心统一对人员出入权限设置、更改、取消、恢复。

管理中心可远程控制开门。

管理中心可以实时监控每个门的状况及人员出入情况。

可以集中查询、打印等。

脱机运行

门禁主机本身已具备存储、计算的功能，相当于一台小型电脑，管理中心通过软件把此门的权限信息下载到门禁主机，门禁主机能保存这些信息，即可不依赖于管理中心的PC能自动识别、判断、读写、记录进出人员的资料，PC机可随时发送指令给门禁机，更改人员权限或读取出入记录等。

3.2.2教学楼门禁管理系统其特点如下：

单门、网络多门、对讲内置机能混合组网同时能与TCP/IP门禁机等所有门禁机混合使用，统一管理

防雷击设计（10KV500A反应速度1-10纳秒）

适应市电电压波动（开关电源设计，输入范围AC180V—250V）

附加功能强大（报警、巡更等）

软件设计完善，千锤百炼，满足各种需求

支持TCP/IP协议、Internet管理

单日6时段、周日、周六、周六下午、30个自定义节假日、通道自由组合进出管制；万能超强门禁机则门禁时段、管制人数均为无限。

具有关门到位检测，开锁后自动检查关门状况，超过开门延时发出警告信号

具备遭遇如火灾、盗窃等非常事件应对处理功能

特殊情况紧急按钮开门、电脑远程开门功能

定时开门（每天可设置两个时段将门/锁打开，在此其间无需刷卡进出）

联网在线兼备巡更功能，巡更卡刷卡后只留记录但不开门/锁

人员进出记录可作考勤使用

具备人员刷卡出入记录、报警事件、系统管理人员登录等情况的查询、报表统计、输出等

ID（EM）/IC（MifareHIDMotorolaTI）/指纹识别模式可选

中心软件布防、撤防；现场刷卡、密码或指纹布防、撤防

刷卡开门、密码开门、指纹开门、卡加密码、卡加指纹开门等多种开门方式可通过软件随时设置和更改

3.2.3教学楼门禁管理系统独特之处：

智能卡识别和指纹识别能在一个系统中混合使用，同一套软件统一管理，用户可根据不同出入口的安全级别选用不同的识别方式。

杜绝死机（多级看门狗电路设计）

数据、时钟永不丢失（采用美国原装内置电池芯片）

分体机硬件设计高度集成，结构更简单，故障更少（后备电源主机一体设计等）

分体机铁箱外壳，坚固耐用，抗破坏性强

定时设置开关门（每天可设置两个时段将门/锁打开，在此其间无需刷卡进出）

实用型、标准型、增强型、国际型、万能超强型可在一个系统中综合使用发挥最高的性价比。

3．3系统结构

3.3.1单机管理模式

此模式是一台电脑管理所有的门，数据库和管理软件安装在管理电脑上，管理电脑通过RS485转换器或TCP/IP转换器连接和管理所有门禁机。

其系统框如下：

3.3.2局域网管理模式

局域网管理模式是对大型门禁系统或有需要分区域管理的系统，设置一台数据库服务器，管理电脑工作站可以有多台，每台管理电脑都共同访问数据库服务器上的数据，并通过RS485或TCP/IP通讯方式连接和管理各自区域的门禁机，其系统结构如下：

3.3.3Internet管理模式

　　此模式适合Internet/GPRS/CDMA/GSM/专用网等网络连接的远程统一管理，门禁点本地不设管理电脑，通过Internet或无线通讯由远程中心管理工作站统一管理，系统结构如下：

3．4系统工作流程

3.4.1办理门禁卡流程

1．办卡人填写申请材料，向管理部门提交申请。

2.管理部门通过申请，将办卡人信息提交给系统管理员，注明办卡人门禁卡权限。

3.系统管理员把办卡人信息录入系统，并授权卡片权限。

4.管理部门通知办卡人领取门禁卡。

5.办卡人缴纳卡片押金领取门禁卡。

办理流程图如下所示：

3.4.2持卡人刷卡流程

1.持卡人用门禁卡在门禁机读卡区前晃动一下。

2.门禁机确认门禁卡有效。

3.门禁机发长鸣，打开门禁。

4.持卡人进入控制区域。

5.门禁机关闭门禁。

流程图如下所示：

3.4.3管理员操作流程

1.登陆系统

2.设置系统使用单位、部门、人员信息，添加门禁设备。

3.设置门禁卡信息。

4.查询和打印各种报表。

5.其他配置信息。