电子门禁系统的设计李文武摘 要 ：门禁系统采用 89S52 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及8位数码管显示电路等。门禁系统主要组成：由CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、读卡模块、显 示模块等组成。 采用射频卡完成刷卡进门，按钮出门功能。其门禁系统的工作原理：当刷卡 时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁翻开， 指示灯点亮， 延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭， 指示灯熄灭。 当按下出门按钮时， 继电器动作将门锁翻开， 指示灯点亮， 延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭， 指示灯 熄灭。程序中增加了射频卡权限判断，当遇到合法卡时显示卡号，门锁翻开，延时10s自动关闭，非法卡不显示卡号门锁不开。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。关键词： 门禁；电控锁；控制引言在现今社会，随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用X 围越来越广泛，因此门禁系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。目前，门禁系统已成为平安防 X 系统中极其重要的一局部，在一些兴旺国家，门禁系 统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛开展； 门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖 而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品， 如：闭路监控， 防盗报警等被动的安防方式， 以主动的控制替代了被动监视的方式， 通过对主要通道的控制， 大大的防止了罪犯从正常通 道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动X 围，制止犯罪或减少损失。 此外， 人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、 楼宇自控等， 还可与其它系统联动控制等多种控制功能。 也正是由于门禁系统实用性强， 市 场需求大，应用广泛，我们便选此作为研究设计的课题。1 方案设计1. 门禁系统设计的方案： 主要有联网和不联网型。联网型门禁系统的优点： 实时联网1 刷卡后立即把数据传输到主机上；2便于查询并能生成报表；缺点： 1 计算机要求 24 小时开机；2计算机或管理机万一有故障系统瘫痪； 3有问题影响面大。不联网型门禁系统的优点：单台刷卡机就能工作，不用布线，操作简单方便。缺点：不便于查询。根据以上分析，我们的课题选择了不联网型。因为此设计简单，提交作品方便，易操作。图1-1门禁系统不联网型的方案2. CUP的选择我们在这个课题的设计上采用了51单片机系统，之所以采用单片机系统是由于本钱较低，功能完全可以满足，开展也比拟成熟且完善。而DSP、ARM系统虽然科技含量高于 51单片机系统，但是其价格昂贵并且开展尚未成熟。因此，根据我们学的知识和市面上的应用，经过比拟我们选择了技术成熟、价格廉价、设计简单、使用方便的单片机平台。我们在达盛科技提供的E-PLAY-89S51X系列电子竞赛创新设计套件的根底上，自己设计了外围硬件电 路、画原理图、制作 PCB，然后焊接、编程调试、实现了设计需要的功能。3关于射频卡的选择目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式IC卡，非接触式IC卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比拟多，接触式IC卡，以前在公共中用的比拟多，但接触式IC卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式IC卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。根据卡的分析，我们选择目 前流行最广，可靠性高，本钱低的只读卡，即采用EM4000型的ID卡。2硬件电路设计2.1根本原理门禁系统主要组成：由 CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、读卡模块、显示模块组成。门禁系统的工作原理：当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁翻开指示 灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭指示灯熄灭。当按下出门按钮时，继 电器动作将门锁翻开指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭指示灯熄 灭。当非法卡刷卡时，没有任何动作，如图2-1所示。图2-1门禁系统的组成框图软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如表2-1。表2-1资源分配表P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0显示音响锁显示灯门态岀门读卡0响0开0不亮0有效1不响1不开1亮1. 晶振采用11.0592MHZ2. 内存分配3. 计算：因为射频卡的读卡头选用 EM4000型，读卡频率是11.0592MHZ，所以最小系 统晶振，必须用11.0592MHZ才能读卡。定时控制字确定：选用定时器T1，方式2,所以TMOD 是 20H。计算初值X =256- foxc* SMOD+1/384* 波特率=256 - 11.0592 *10 * 0+1/384*9600 = 253TH1=0FDHTL1= 0FDH2.2最小系统设计门禁系统数控局部采用 89S52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存 储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能存放器占用；片内程序存储器4KB ROM ;四个8位并行I/O 输入/输出接口 P3 -P0,每个口可以用作输入，也可以 用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进展计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART通用异步接收发送器的串行 I/O 口。89S52单片机外部有32个端口可供用户使用，其功能如表 2-2所示：表2-2 89S52单片机的32个端口引翼功惓一功盘僅 口ft 符号ft号P03&3?P0I遇用町口AD0AD7tffii 戢斥能堆，低悅!P 1rIP 0 p 17iS. I /Q 口P22 C3&P2. 0*P27罔1 -onAftA15地址总炷 ft 13 f10P J0PKO串听国侣堡i 口i ip J1TXD黑厅谢行矗收口12Pi21 N Id井中斷0P213e9ami *n静加中舒1Mf 34onTO讨戴3H罔入场口15PJT1口1p J6 R孙S8希轉诵百瑞RE1713.Teo在89S52单片机的根底上，外围增加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制 电路以及8位数码管显示电路等，构成了门禁系统的控制电路，如图2-2所示。- ii|HH&白亠控制工作指示订电踣卓元H.J晶悽狼荡翻word资料.图2-2门禁系统原理图2.3各局部电路原理2.3.1门控锁电路以Q16的基极作为门控信号的输入端与P1.3 口相连，此电路由12V继电器、限流二极管、5.1K偏置电阻以及9014与8050两个三级管复合成的驱动电路组成。在这里用到复合管的优点：是为了用低电平控制，考虑到由于AT89S52的I/O 口输出高电平时的驱动能力可能会缺乏，所以本电路采用复合三级管就可以防止驱动能力缺乏的情况发生。工作原理：当P1.3 口输出高电平时 Q16导通，Q6截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作。门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态。当P1.3 口输出低电平时 Q16截止，Q6导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作。继电器常闭端断开，门锁翻开，门处 于翻开状态，如图 2-3所示。图2-3控制锁电路2.3.2鸣蜂器电路以Q1的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与P1.2 口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管及5.1K偏置电阻组成。工作原理：当P1.2输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。当P1.2输出高电平时，Q1截止，Q2导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声，如图2-4所示。233出门按钮当按下时，给P1.7 口输入低电平，如图2-5所示。图2-5出门开关电路2.3.4读卡模块设计上我们采用ID射频卡读卡器。EM9913BF 125KHZ感应式读卡模组是针对 125KHZ 非接触式RFID晶片而设计的读卡模组，它能针对目前市面上125KHZ非接触式RFID晶片如凌航科技GK4001晶片或其它规格现相近产品进展资料读取与资料判断，使用者可以一次开发感应式读卡及相关应用系统，该模块主要X围为互动式玩具、门禁管制系统、人员考勤管理、动物或物品辨识及产品管理，此读卡模组主要优缺点表达如下： 优点：1、独立性高，二次开发容易，安装简单2、资料读取稳定性高3、系统平安性高，RFID资料不重复且难以复制，可选择数据输出格式 缺点：电脑必须24小时开机，便于数据传送。 硬件/软件功能：125KHz感应式读卡机系统图示如下：使用EM9913BF模块，在5-15cm距离内读取 GK4001的时间不超过 70ms。感应式读卡系统 电源DC 5V，感应线圈Antenna为系统必需，感应线圈可以与系统分开放置，亦可设计 与系统中，为防止感应电磁场干扰，请勿将金属板置于感应线圈前后。软件功能模组：1、Manchester码解码2、组织输出格式 3、相应输入控制信号 4、控制信号 输入5、卡片数据输出，如图2-6所示。图2-6读卡器示意图2.3.5显示模块显示局部有二种方案可供选择；一种是采用LCD液晶显示，该方案具有低压微功耗、平板型构造、显示的信息量大、无电磁辐射、使用寿命长等优点，但本设计要求显示的数据 量小，不能发挥其显示内容丰富的优点，同时占用I/O 口线较多。第二种方案采用LED数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等优点，且其可靠性也优于 LCD的显示，所以，我们通过比拟，选用第二种方案数码管显示。由8个数码管和8个74LS164组成，采用串行静态显示的方法。将数码管的8个输入端与74LS164的输出端 Q0Q7 相连。P1.0和 74LS164的 CLK 连接,P1.4接 74LS164的 A 端,74LS164 的引脚图如图示：74LS164原理：74LS164是一块14个引脚双面直插式芯片，它的工作电源比拟宽，可以 是3V至12V的电压；它工作的频率X围也比拟宽，从 0-5MHZ都能正常工作。它是一个串行输入，并行输出的移位存放器，并带有去除端的IC芯片，它为8位串入并出移位存放器，1、2为串行输入端，Q