单片机门禁控制系统设计.docx

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1、2023 届龙岩学院本科毕业生单片机门禁掌握系统设计学院名称：郑州轻工业学院轻工职业学院专业：机电工程系学号：08045 姓名：李猛指导教师：张亚琼高级讲师10【摘 要】本设计是利用 T7122M-I 工业级 ID 读卡模块实现的门禁掌握器，具有存储一张治理卡和多张用户卡的功能，同时治理人员还可以通过按键更改治理卡，增加、删除用户卡等操作，门禁刷卡掌握刷卡距离约为 512CM。关键词：门禁系统、T7122M-I 工业级读卡模块。目录摘要2第 1 章 门禁系统的概述41.1 门禁系统概念41.2 门禁系统的特点4第 2 章门禁系统的设计要求42.1 设计要求4第 3 章 门禁系统的方案论证43.

2、1 门禁系统的总体方案43.2 门禁系统的各个方案论证53.2.1. 单片机掌握芯片模块53.2.1.键盘掌握块5第 4 章 门禁系统的硬件局部64.1 主控芯片局部64.2 键盘掌握局部74.3 蜂鸣器掌握局部84.4 T7122M-I 工业读卡模块8第 5 章 门禁系统的软件局部9第 6 章 门禁系统的软、硬件调试126.1 硬件调试126.2 软件调试126.3 软、硬件设计留意事项12结论13致谢13参考文献14ABSTRACT .15附录 1：系统程序。16第 1 章 门禁系统的概述1.1 门禁系统概念出入口门禁掌握系统实行以感应卡来取代用钥匙开门的方式。使用者用一张卡可以翻开多把门

3、锁, 对门锁的开启也可以有肯定的时间限制。假设卡丧失了，不必更换门锁，只需将其从掌握主机中注销。出入口门禁掌握系统是通过对出入口的准入状况进展掌握、治理和记录的设备，对何人何时在何地进展具体跟踪，以实现中心对出入口的 24 小时掌握、监视及治理。1.2 门禁系统的特点系统将 ID 卡技术、计算机掌握技术与电子门锁有机结合，用 ID 卡替代钥匙，协作计算机实现智能化门禁掌握和治理，有效的解决了传统门锁的使用繁琐和无法信息记录等缺乏， 利用数据掌握器采集的数据实现数字化治理可为内部人力资源的有效治理等带来意想不到 的效果。电子钥匙：授权后的 ID 卡即可当作电子钥匙，将此电子钥匙感应器前一晃, 掌

4、握器对该卡进展身份验证，验证合法后即掌握电子门锁自动翻开。开门权限：按门设置：可以依据持卡人身份权限设定有效开门区域掌握器号码。系统可设有最高权限卡，该卡可以翻开系统辖区内全部电子门锁。自动报警：非法使用卡或强行翻开门锁等非正常状况下系统会将自动发出报警信号，系统将自动记录格外状况的时间、门号、状态等具体信息，确保门锁安全和事后查证。第 2 章门禁系统的设计要求2.1 设计要求（1） 读卡功能（2） 添加治理卡功能（3） 增加、删除用户卡功能（4） 更改治理卡（5） 去除全部用户卡（6） 键盘掌握治理卡操作（7） 蜂鸣器实现刷卡、按键提示第 3 章 门禁系统的方案论证3.1 门禁系统的总体方案

5、本系统由 51 系列单片机 AT89S52、按键、蜂鸣器、T7122M-I 读卡等模块构成。实现了存储一张治理卡和多张用户卡的功能；同时治理人员还可以通过按键更改治理卡，增加用户卡，删除用户卡，清空全部用户卡等。由于门禁刷卡掌握刷卡距离随着补尝电容的转变而转变补尝电容大约 300PF，所以最大的刷卡距离约为 512CM；对于非治理卡或用户卡，本门禁掌握器不与响应；每个按键掌握器都有相应的提示音进展提示操作。正常使用时，用户持卡靠近读卡天线，门禁掌握器读入卡号，并与存储在内部的卡号比较，假设有一样的卡号，说明此卡合法，门禁机响一长音，提示成功，假设读卡失败，而不响应。总体系统构造图如图 3-1门

6、读卡模块禁蜂鸣器控接下口位制电P器路C机图 3-1门禁系统总体构造框图3.2 门禁系统的各个方案论证3.2.1 单片机掌握芯片模块方案一：PIC16C84 单片机芯片。它是 8 位 CMOS EEPROM 微掌握器。它有高性能的类似于 RISC 的指令，共有 35 条单字节的指令，全部的指令除程序分支指令需要两个指令周期外， 都只需要一个指令周期。程序指令的宽度为 14 位，在芯片内有 1K14 的 EEPROM 程序存储器。方案二：At89s52 芯片。 它是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微掌握器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。易失性存储与工业 80C51 产品指令和引脚

7、完 全兼容。在单芯片上， 拥有灵活的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式掌握应用系统供给高敏捷、超有效的解决方案。基于以上所述，依据系统需要及所学学问我选方案二。322 键盘掌握模块方案一：独立式键盘，如图3-2。它是利用单片机I/O口读取口的电平凹凸来推断是否有键按下，这种方式的缺点是占用的I/O 口数较多。且对键盘处理的时候涉及到了一个重要的过程，那就是键盘的抖动问题1。图3-2方案二：基于串并转换电路的键盘形式，如图3-3。7SLS164 是串并转化芯片，它把SDA(P10)上的串行数据转化为8 为的并行数据，S1/S2/S3/S4/S5/S

8、6/S7/S8作为键盘扫描线， P11 为键盘数据回送线。键盘扫描时，从S1S7 一次输出低电平，然后检测P11回送线， 假设P11回送线为高电平则表示无键闭合，假设P11回送线等于0，将S1S7 上的数据经过简洁处理得到对应的键值。5如图 3-3方案三：行列扫描的键盘形式，如图3-4。列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机I/O 口作为输出端，而列线所接的I/O 口则作为输入。当按键没有按下时，全部列的输出端都是高电平，代表没有键按下。行线输出时低电平，一旦有键按下时，则输入线就会被拉低，这样通过读入输入线的状态就可以得知是否有键按下了6。图 3-4基于以上所述，依据系统需要我选方案二。

9、第 4 章 门禁系统的硬件局部4.1 主控芯片局部1、原理图4.2 键盘掌握局部承受串并转换电路的键盘形式(1) 原理图图 4-1图 4-2 串并转换电路的键盘形式(2) 工作原理7SLS164 是串并转化芯片，它把SDA(P27)上的串行数据转化为8 为的并行数据，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作为键盘扫描线，P26为键盘数据回送线。键盘扫描时，从S1S7 一次输出低电平，然后检测P26回送线，假设P26回送线 为高电平则表示无键闭合，假设P26回送线等于0，将S1S7 上的数据经过简洁处理得到对应的键值。(3) 功能说明 KEY1：增加用户卡KEY2：删除用户卡KEY3：删

10、除治理卡KEY4：去除全部用户卡4.3 蜂鸣器掌握局部1、蜂鸣器原理图如下所示:图4-3蜂鸣器原理图2、工作原理单片机通过 P37 来掌握蜂鸣器的工作与关闭。当 P3.7=1 时，PNP 三极管关闭，蜂鸣器停顿工作4 。当 P3.7=0 时，PNP 三级管导通，蜂鸣器开头工作4 。从而单片机只需要 P3.7 输出 0 或者 1 开掌握鉴别鸣器即可。3、功能说明（1） 刷卡时蜂鸣器响一声，说明读到用户卡。（2） 刷卡时蜂鸣器响两块，说明读到治理卡。（3） 相应的按键时给于相应的提示音。（4） 蜂鸣器没有响应，说明没有读到卡。4.4 T7122M-I 工业级读卡模块图 4-41、应用电路简图2、数

11、据输出格式共输出 48Bits，即 6 个字节。第一字节为ID 卡识别码，其次至第五字节为卡号，最终一个字节为前五个字节的校验和。校验和运算变量类型为 BYTE 类型，运算过程进位被丢弃。选择同步串行输出方式时，每个字节中高位先输出；选择异步串行输出时，每个字节中低位先输出。输出波特率均为 9600 Bits/S。0.5ms0.5msCPSCKSObit7bit6bit5bit4bit3同步串行输出波形Tsck=104us3、数据输出波形图 4-54、功能说明（1） 通过读卡天线，刷卡时读取 ID 卡卡号。（2） 通过 SO 脚把卡号传到单片机芯片管脚上。（3） 通过 CP 脚传送低电平说明有

12、卡刷到。第 5 章 门禁系统的软件局部程序循环中主要工作为推断是否有刷卡，假设有刷卡则断判是什么卡，然后进展相应的处理。门禁系统的总流程图 5-1：开头定义堆栈区AT89S52、定时器 0、中断初始化是否有刷卡是否有治理卡添加该卡为治理卡，蜂鸣器响两声是否是治理卡蜂鸣器响三声是否是用户卡治理卡功能子程序蜂鸣器响一声图 5-1治理卡功能子程序流程图如图 5-2是否有卡刷蜂鸣器响一声，定时器 T0 起动是否有按键蜂鸣器响一声，添加用户卡蜂鸣器响二声，删除用户卡蜂鸣器响三声，删除治理卡蜂 鸣 器 响 四声，清空全部用户卡定时 5 秒是否到返回图 5-2第 6 章 门禁系统的软、硬件调试完成了硬件的设

13、计、制作和软件编程之后，要使系统能够按设计正常运行，必需进展硬件调试和软件调试。6.1 硬件调试硬件调试的主要任务是排解硬件故障，其中包括设计错误和工艺性故障。(1) 脱机检查。依据电路原理图用万用表逐步检测电路板中全部器件的各引脚，尤其是电源的连接是否正确；检查各开关按键是否能正常工作；为了保护芯片，应先对各 IC 座尤其是电源端电位进展检查，确定其无误后再插入芯片检查3。(2) 联机调试。临时拔掉 AT89S52 芯片，将仿真器的 40 芯仿真插头插入AT89S52 的芯片插座进展调试，检验键盘电路是否满足设计要求。可以通过一些简洁的测试软件来查看接 口工作是否正常。例如，我们可以设计一个

14、能过按键掌握蜂鸣器声响检测键盘电路的好坏。假设运行测试结果与预期不符，很简洁依据故障现象推断故障缘由并实行针对性措施排解故 障。6.2. 软件调试软件调试的任务是利用开发工具进展在线仿真调试，觉察和订正程序错误，同时也能觉察硬件故障。程序的调试应一个模块一个模块地进展，首先单独调试各功能子程序，检验程序是否能 够实现预期的功能，接口电路的掌握是否正常等；最终逐步将各子程序连接起来总调。联调需要留意的是，各程序模块间能否正确传递参数，特别要留意各子程序的现场保护与恢复。调试的根本步骤如下：（1） 编写蜂鸣程序程序，调试是蜂鸣器是否会响。（2） 编写简洁程序调试刷卡时是读卡模块是否有读入。（3）

15、编写键盘掌握程序，调试是否有键按下及其按键值。（4） 编写添加、删除用户卡程序，调试是否能实现。（5） 编写更改治理卡，去除全部用户卡程序，调试是否能实现。（6） 总体调试，看能否实现存储一张治理卡，多张用户卡。通过按键能否实现添加、删除用户卡，更改治理卡，去除全部用户卡等设计要求。6.3 软、硬件设计留意事项（1） 读卡模块 T7122M-I 外部电源接触不良或者严峻的电磁干扰，则有可能偶然使读卡模块内部软件跑飞。（2） 天线四周假设有金属存在，则工作频率将受影响，读卡距离也受影响，严峻时 读卡反响迟钝，甚至不能读卡。避开的方法是全部的金属材料尽量离开天线线圈，特别是天线前面不能有金属封板。

16、金属封板会屏蔽电磁波，致使读卡完全失效。天线后面假设有金属封板，则应当离开天线线圈至少 3 厘米以上。（3） 读卡模块与模板留意是否有共地。（4） 假设使用的电源性能不良，将引起电压不稳，波浪太大，对读卡距离产生影响。（5） 外界的电磁杂波也会对读卡产生干扰。结论本门禁掌握器用于鉴别刷卡人员，治理人员出入。功能可实现存储一张治理卡、多张用户卡。通过按键开关可以进展各种卡治理操作，如更改治理卡、增加单个用户卡、删除单个用户卡、清空全部用户卡等。致谢本次的毕业设计，从开题报告开头到现在已经三个多月了，这是大学期间一次比较完整的学习过程。通过本次毕设，不但学习了单片机技术与嵌入式系统、C51 程序编

17、写等学科，把握了 KEIL8、protel DXP 等软件工具。更重要的是学会了分析问题、运用所学学问解决现实问题的方法。在本科毕业论文完成之际，我要对全部帮助过我的人们表示真诚的谢意！ 首先，对我的导师涂二生致以诚意的感谢！从上个学期联系做毕设之初开头至今，从论文的选题、开题报告和中期报告的书写，到论文的组织、撰写、修改和完善，涂教师都给了我格外多的关心、理解、指导和帮助。其次要特别感谢院的辅导员卢教师和其他教师。特别是在我中途离开学校前往公司实习期间，卢教师们仍旧用邮件、 等方式来通知我们，指导毕设论文的开展。卢教师严谨的治学态度和高尚的个人修养将永久值得我学习和仰慕。最终，格外感谢我的舍

18、友刘何平、庄阳江、钟俊、曹振华、张霖，感谢他们在生活上和毕设过程中曾给过我的启迪与帮助。最终真诚感谢于百忙中批阅论文、参与辩论并赐予我指导的各位教师。感谢大家！参考文献1谢振辉,改进式 MCS-51 单片机试验，北京，科学出版社，2023，7699 2赵建领51 系列单片机开发宝典北京，电子工业出版社，2023，781083 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，2023，751034 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,2023,5176，981205 李玉梅基于 MCS-51 系列单片机原理的应用设计北京，国防工业

19、出版社,2023,3976 谭浩强C 程序设计北京，清华大学出版社，1998，85124。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，2023，5494。7陈龙三,8051 单片机 C 语言掌握与应用北京，清华大学出版社，2023，5986。8张大波嵌入式系统原理设计与应用北京，机械工业出版社，2023-11，3678。9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,2023，4485。Access Control SystemCollege:Physics and Electrical and Mechanical Engineering College

20、Professional:Electronic and Information Engineering:Xue:202302204Name:LiuLongrui Instructor:TuErshengSenior Engineer【ABSTRACT】The design is to use T7122M-I-class industrial ID card reader to achieve the access control module controller, a memory card and a management card users more than the functio

21、n, management can also change the management of key cards, to add, delete user cards Operation, access control card reader distance of about 5-12 CM.Key words: Access Control System、T7122M-industrial grade reader module,附录一：系统程序#include #includesbit cp=P10; sbit sck=P11; sbit so=P12; sbit beep=P37;

22、sbit led5=P05;sbit KD_KEY = P26;sbit KEY_SDA=P27; sbit KEY_CLK=P25;unsigned char chcardno105=0; unsigned char cardok;unsigned char j=0; unsigned char count; unsigned char a;unsigned char cardno5=0;unsigned char key_value; unsigned char b=1;/-毫秒延时子程序-void delay2(unsigned char ms)unsigned char i; whil

23、e(ms-)for(i=0;i120;i+);/-蜂鸣器-unsigned char feib(void)beep=0; led5=0; delay2(250); beep=1; led5=1; delay2(250);void send(unsigned char a)/推断是不是有键按下unsigned char i; for(i=0;i8;i+)if(_crol_(a,i)&0x80) KEY_SDA=1;elseKEY_SDA=0; KEY_CLK=0; KEY_CLK=1;unsigned char key(void)/推断是第几键按下unsigned char buffer,dis

24、play_bit,i; buffer=0xff; /赋初值为 0xff delay2(250); /延时去抖动display_bit=0xfe; /扫描键盘for(i=0;i8;i+)send(display_bit);if(!KD_KEY) /是此键按下吗？buffer=display_bit; /是，则保存其键值return(i);break; /退出display_bit=_crol_(display_bit,1);/检测下一键/-同步串行口接收一字节-unsigned char rx1bytechar i;char rxdata; for(i=9;-i;)rxdata=1;while(

25、sck=0)/等待始终上升沿continue;if(so=1)/读数据+rxdata; while(sck=1) continue;return rxdata;/-同步串行口接收-unsigned char rx(void)char i;if(cp=1)/检测 CP 脚是否消灭低电平return;EA=0;/屏蔽中断for(i=25;-i;)/保证 CP 的宽度大于时钟宽度if(sck=0)EA=1;return;while(sck=1)/等待时钟线消灭低电平continue;cardno0=rx1byte;/读第一个字节cardno1=rx1byte;/读其次个字节cardno2=rx1by

26、te; cardno3=rx1byte; cardno4=rx1byte; cardno5=rx1byte;/读第六个字节while(cp=0)/等待 CP 脚恢复高电平continue;EA=1;/读卡完毕，校验卡号i=cardno0+cardno1+cardno2+cardno3+cardno4; if(i=cardno5)cardok=1;/-治理卡程序-unsigned char zjz (void)char i=0; while(1)rx;P0=0XFF;if(cardok=1)/推断是否有刷卡cardok=0;if(chcardno05=0)/推断是否有治理卡feib;feib;c

27、hcardno05=cardno5;/设计为治理卡elseif(chcardno05=cardno5)/推断是否是治理卡feib;feib;feib; delay2(250); while(1)rx;if(cardok=1)/推断是否有刷卡feib; cardok=0;TR0=1; /起动定时器 0 count=0;break;elsefor(a=1;a=b;a+)if(chcardnoa5=cardno5)/推断是否是用户卡feib; break;/-定时器子程序-void timer1(void) interrupt 3TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65526-5

28、0000)%256;count+; key_value=key;switch(key_value)case 0:/按键 1feib;chcardnob5=cardno5;/添加用户卡cardno5=0;b+;break;case 1:/按键 2feib;feib; for(a=1;a=b;a+)if(chcardnoa5=cardno5)break;chcardnoa5=chcardnob5;/删除用户卡case 2:/按键 3feib;feib;feib;chcardno05=0;/删除治理卡break;case 3:/按键 4feib;feib;feib;feib; for(a=1;a=b;a+)chcardnoa5=0;/清空全部用户卡break;if(count=50)/定时 5S 是否到TR0=0;EA=0;/-主程序-void main(void)TMOD=0x01;/定时器 0TH0=(65536-50000)/256;/定时器 0 初始华TL0=(65526-50000)%256; EA=1;ET0=1;P0=0XFF;zjz;