毕业设计 智能小区门禁系统
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第四章．电子锁智能控制软件设计 4.1 软件设计主要算法及其流程图 4.2 键盘显示模块软件设计 4.3 射频卡读卡软件设计 4.4 存储器模块软件设计
第四章．结论 参考文献 致谢 附录
4
附录 1.系统总图浏览 附录 2 主要程序
5
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义 出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技
总结了论文主要完成的工作并指出了今后研究工作的方向及其重点。
2
第二章 基于非接触 IC 卡的门禁系统概述
本章主要分为两个部分，第一部分主要介绍了射频卡的基本概念概念及其工 作原理。第二部分主要介绍了智能小区门禁系统的基本概念及系统的主要结构。 2.1 射频卡简介
IC 卡（Integrated Circuit Card）又称集成电路卡或智能卡，IC 卡是在较 为原始的磁卡的基础上发展起来的，大致经过了从接触式 IC 卡（如存储器、加 密存储卡、CPU 卡）到非接触式的射频卡的发展阶段。我国目前使用的多是接触 式 IC 卡。
H4001 的天线与其读卡器的天线之间构成空间耦合“变压器”,读卡器天线 作为“变压器”初级线圈向空间发射125KHz 的交变电磁场,进入该电磁场的H4001 卡通过其天线(“变压器”的次级线圈) 获取能量,为其内部各功能部件提供工作 电压. 由于H4001 为只读型RFID ,读卡器无须向H4001 发送任何数据或指令,一 旦H4001 进入读卡器有效的工作区域内,其内部功能部件就开始工作,时序发生 器部件控制存储器阵列和数据编码单元将其内部的64 位信息调制后按顺序发送 给读卡器,H4001 采用RSK(相移键控) 调制方式.图2-1 为H4001 的64 位数据信 息,发送顺序总是从9 个起始同步位(9 个‘1’) 开始,然后依次是D00 、D01 、 ⋯ 、P0 、P10 、PC3 、0 ,最后一个‘0’是结束同步位. 每当H4001 将64 个信 息位
本设计中采用的射频卡位为H4001 非接触式射频卡，H4001 是瑞士EM 公司 提供的非接触式只读RFID ,其内部具有64 位一次性可编程(One Times Programmable) 的存储器,除了10 个同步位和14 个校验位外,其余的40 个位在
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应用系统作为识别码使用. 其典型的工作频率为125KHz ,数据传输编码采用曼 彻斯特编码,传输速率为718Kbps. 它具有各种外型封装,如ISO 薄卡、ISO 厚卡、 钥匙扣等,是目前市场上性价比最好的非接触式只读RFID 卡。 2.2 H4001RFID 工作机理
1
势，纵观门禁市场发展，预计未来 1－3 年中国门禁市场的平均增长比例将达 20％ 以上。
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 系统报价在万元以上。国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外同 类产品价格低大约 10%-50%，但系统的可靠性稍差。
第二章 基于非接触 IC 卡的门禁系统概述 2.1 射频卡简介 2.2 H4001RFID 工作机理 2.3 智能楼宇门禁系统概述 2.3.1 智能门禁系统的设计原则 2.3.2 本智能楼宇门禁系统设计方案
第三章.智能小区门禁系统硬件电路设计 3.1 80C52 主控芯片简介及其最小系统设计………………..5. 3.2 基于 CH451 的键盘显示电路设计………………………..9 3.3 基于 MAX232 的 RS-232 通信电路设计 3.4 基于 AT45DB041D 的存储器电路设计 3.5 基于 U2270B 的无线射频信号读取模块设计 3.6 基于 WT588D 的语音放大电路设计 3.7 电磁锁控制电路设计 3.8 电源电路模块设计
首先，需要选用相关的硬件模块，作为主控制器，本系统选用了时下应用非 常广泛的高性能处理器STC80C52作为系统主微处理器，并外扩多个模块作为主硬 件平台，实现了来访者从射频卡识别、语音提示密码输入操作、密码输入、密码 认证、到安防门打开的一系列功能。
其次，本系统的软件选用了KEIL51，单片机C语言为核心语言，通过RS-232 串口电路对程序进行下载，实现硬件的智能控制。在射频卡模块，本系统主要运 用了曼切斯特编码算法，来编写无线射频模块的主要读写程序，以完成射频卡的 驱动，使其能够识别H4001 非接触式ID 卡，以此来完成射频读卡的功能。
接触式 IC 卡使用时要将其插入读卡机中，通过表面电极触点的物理接触来 实现数据的传递，具有触点磨损、污染及插卡不便等缺点；射频卡在使用时只要 靠近读卡机即可，卡片的读卡机通过无线电波或电磁场感应的方式进行信息传 递，射频卡继承了接触式 IC 卡的容量大、安全性能高等优点，同时也克服了以 接触式 IC 卡的缺点，使射频卡的使用更加自由，应用更加广泛。
门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基 础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合 理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道（象 办公大楼、酒店客房）钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙 一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的 出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子 时代。 1.2 智能小区门禁系统国内外研究现状
本系统以基于80C51单片机为主控芯片，完成一系列的外围电路搭建和编程 来达到系统的正常运行。并且系统研究了曼切斯特算法（一种超越传统数字传输 极限的编码和解码办法），并且分析了曼彻斯特编码的频率与数据和时钟的关系。 论文结构 第一章 绪论
本章介绍了课题的背景知识，智能小区门禁系统国内外研究现状和本课题的 主要研究目标以及本文的组织架构等。 第二章 系统结构设计
非接触式 IC 卡又叫射频卡，是 90 年代初发展起来的新技术。射频卡由感应 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。射频卡本身是无源体，当读写器对射频卡进行读写操作时，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。射频卡成功 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的难题；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 正反面就，而且射频卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点，由射频卡 所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是软件控制操作过程较之接触式 IC 卡 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。
本科毕业论文
STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统 中的应用
姓名 学院 专业 指导教师 完成日期
钟爱珍 光电信息与计算机工程学院 电子信息工程专业 施展 2012 年 5 月
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STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统中的应用 摘要
随着科学技术的快速发展，电子门禁系统发展也非常迅速，而射频识别即 RFID（Radio Frequency IDentification）技术，作为一种通信技术在门禁系统 中也得到了广泛应用。
高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向，高级智能型门禁 系统是一种联网式门禁系统，功能也比较完善。但对于一般的企业、住宅小区来 说，并不是最理想的选择。这种门禁系统常用于国防、军事等单位。 1.3 课题主要研究内容及其结构
智能小区门禁系统包括输入模块，显示模块，存储器模块，语音模块，射频 模块。这些模块构成了一个综合系统，能够满足新型小区的智能化管理要求，一 改以往传统门锁的不足。
术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技 术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口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、军械库、机要室、办公间，智 能化小区，工厂等。在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的 发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完 整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着 巨大的作用。
图2-1 H4001 内部存储器的数据信息
传输完毕后,只要H4001 仍处于读卡器的工作区域内, H4001将再次按照图2 顺序发送64 位信息,如此重复,直至H4001 退出读卡器的有效工作区域.H4001 使用LCR(Longitudinal Circulate Redundancy ,即纵向循环冗余) 校验方式保
With the rapid development of science and technology, the development of electronic access control systems Key words:
AT89C51 single chip microcomputer; series communication
射频卡识别技术是近几年发展起来的一门新的自动识别技术，它利用射频方 式在射频卡和读卡器之间进行无线双向通信，完成目标识别和数据交换。射频卡 读卡系统具有操作快捷、防碰撞能力强、工作距离远、安全性高等优点，在身份 识别、自动收费和电子钱包等领域有着广阔的市场前景。
本文主要介绍了一种以51系列微处理器STC80C52为核心的，基于无线射频技 术（RFID）的智能楼宇安防系统。通过语音播报系统可以进行操作提示，串口技 术又提供了系统与上位机的通信，为新型小区的安全管理提供了可靠的保证。
最后，论文使用RS-232串口，来实现系统与上位机的通信功能，记录小区来 访者的身份及其来访时间，使得新型小区的管理更加智能化，安全系数更高。
关键词：STC89C52 单片机；串行通信；电子锁；CH451；无线射频tion of STC80C52 MCU in multi-storey Building Access control system ABSTRACT
第四章．结论 参考文献 致谢 附录
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附录 1.系统总图浏览 附录 2 主要程序
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第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义 出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技
总结了论文主要完成的工作并指出了今后研究工作的方向及其重点。
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第二章 基于非接触 IC 卡的门禁系统概述
本章主要分为两个部分，第一部分主要介绍了射频卡的基本概念概念及其工 作原理。第二部分主要介绍了智能小区门禁系统的基本概念及系统的主要结构。 2.1 射频卡简介
IC 卡（Integrated Circuit Card）又称集成电路卡或智能卡，IC 卡是在较 为原始的磁卡的基础上发展起来的，大致经过了从接触式 IC 卡（如存储器、加 密存储卡、CPU 卡）到非接触式的射频卡的发展阶段。我国目前使用的多是接触 式 IC 卡。
H4001 的天线与其读卡器的天线之间构成空间耦合“变压器”,读卡器天线 作为“变压器”初级线圈向空间发射125KHz 的交变电磁场,进入该电磁场的H4001 卡通过其天线(“变压器”的次级线圈) 获取能量,为其内部各功能部件提供工作 电压. 由于H4001 为只读型RFID ,读卡器无须向H4001 发送任何数据或指令,一 旦H4001 进入读卡器有效的工作区域内,其内部功能部件就开始工作,时序发生 器部件控制存储器阵列和数据编码单元将其内部的64 位信息调制后按顺序发送 给读卡器,H4001 采用RSK(相移键控) 调制方式.图2-1 为H4001 的64 位数据信 息,发送顺序总是从9 个起始同步位(9 个‘1’) 开始,然后依次是D00 、D01 、 ⋯ 、P0 、P10 、PC3 、0 ,最后一个‘0’是结束同步位. 每当H4001 将64 个信 息位
本设计中采用的射频卡位为H4001 非接触式射频卡，H4001 是瑞士EM 公司 提供的非接触式只读RFID ,其内部具有64 位一次性可编程(One Times Programmable) 的存储器,除了10 个同步位和14 个校验位外,其余的40 个位在
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应用系统作为识别码使用. 其典型的工作频率为125KHz ,数据传输编码采用曼 彻斯特编码,传输速率为718Kbps. 它具有各种外型封装,如ISO 薄卡、ISO 厚卡、 钥匙扣等,是目前市场上性价比最好的非接触式只读RFID 卡。 2.2 H4001RFID 工作机理
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势，纵观门禁市场发展，预计未来 1－3 年中国门禁市场的平均增长比例将达 20％ 以上。
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 系统报价在万元以上。国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外同 类产品价格低大约 10%-50%，但系统的可靠性稍差。
第二章 基于非接触 IC 卡的门禁系统概述 2.1 射频卡简介 2.2 H4001RFID 工作机理 2.3 智能楼宇门禁系统概述 2.3.1 智能门禁系统的设计原则 2.3.2 本智能楼宇门禁系统设计方案
第三章.智能小区门禁系统硬件电路设计 3.1 80C52 主控芯片简介及其最小系统设计………………..5. 3.2 基于 CH451 的键盘显示电路设计………………………..9 3.3 基于 MAX232 的 RS-232 通信电路设计 3.4 基于 AT45DB041D 的存储器电路设计 3.5 基于 U2270B 的无线射频信号读取模块设计 3.6 基于 WT588D 的语音放大电路设计 3.7 电磁锁控制电路设计 3.8 电源电路模块设计
首先，需要选用相关的硬件模块，作为主控制器，本系统选用了时下应用非 常广泛的高性能处理器STC80C52作为系统主微处理器，并外扩多个模块作为主硬 件平台，实现了来访者从射频卡识别、语音提示密码输入操作、密码输入、密码 认证、到安防门打开的一系列功能。
其次，本系统的软件选用了KEIL51，单片机C语言为核心语言，通过RS-232 串口电路对程序进行下载，实现硬件的智能控制。在射频卡模块，本系统主要运 用了曼切斯特编码算法，来编写无线射频模块的主要读写程序，以完成射频卡的 驱动，使其能够识别H4001 非接触式ID 卡，以此来完成射频读卡的功能。
接触式 IC 卡使用时要将其插入读卡机中，通过表面电极触点的物理接触来 实现数据的传递，具有触点磨损、污染及插卡不便等缺点；射频卡在使用时只要 靠近读卡机即可，卡片的读卡机通过无线电波或电磁场感应的方式进行信息传 递，射频卡继承了接触式 IC 卡的容量大、安全性能高等优点，同时也克服了以 接触式 IC 卡的缺点，使射频卡的使用更加自由，应用更加广泛。
门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基 础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合 理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道（象 办公大楼、酒店客房）钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙 一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的 出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子 时代。 1.2 智能小区门禁系统国内外研究现状
本系统以基于80C51单片机为主控芯片，完成一系列的外围电路搭建和编程 来达到系统的正常运行。并且系统研究了曼切斯特算法（一种超越传统数字传输 极限的编码和解码办法），并且分析了曼彻斯特编码的频率与数据和时钟的关系。 论文结构 第一章 绪论
本章介绍了课题的背景知识，智能小区门禁系统国内外研究现状和本课题的 主要研究目标以及本文的组织架构等。 第二章 系统结构设计
非接触式 IC 卡又叫射频卡，是 90 年代初发展起来的新技术。射频卡由感应 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。射频卡本身是无源体，当读写器对射频卡进行读写操作时，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。射频卡成功 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的难题；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 正反面就，而且射频卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点，由射频卡 所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是软件控制操作过程较之接触式 IC 卡 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。
本科毕业论文
STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统 中的应用
姓名 学院 专业 指导教师 完成日期
钟爱珍 光电信息与计算机工程学院 电子信息工程专业 施展 2012 年 5 月
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STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统中的应用 摘要
随着科学技术的快速发展，电子门禁系统发展也非常迅速，而射频识别即 RFID（Radio Frequency IDentification）技术，作为一种通信技术在门禁系统 中也得到了广泛应用。
高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向，高级智能型门禁 系统是一种联网式门禁系统，功能也比较完善。但对于一般的企业、住宅小区来 说，并不是最理想的选择。这种门禁系统常用于国防、军事等单位。 1.3 课题主要研究内容及其结构
智能小区门禁系统包括输入模块，显示模块，存储器模块，语音模块，射频 模块。这些模块构成了一个综合系统，能够满足新型小区的智能化管理要求，一 改以往传统门锁的不足。
术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技 术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口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、军械库、机要室、办公间，智 能化小区，工厂等。在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的 发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完 整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着 巨大的作用。
图2-1 H4001 内部存储器的数据信息
传输完毕后,只要H4001 仍处于读卡器的工作区域内, H4001将再次按照图2 顺序发送64 位信息,如此重复,直至H4001 退出读卡器的有效工作区域.H4001 使用LCR(Longitudinal Circulate Redundancy ,即纵向循环冗余) 校验方式保
With the rapid development of science and technology, the development of electronic access control systems Key words:
AT89C51 single chip microcomputer; series communication
射频卡识别技术是近几年发展起来的一门新的自动识别技术，它利用射频方 式在射频卡和读卡器之间进行无线双向通信，完成目标识别和数据交换。射频卡 读卡系统具有操作快捷、防碰撞能力强、工作距离远、安全性高等优点，在身份 识别、自动收费和电子钱包等领域有着广阔的市场前景。
本文主要介绍了一种以51系列微处理器STC80C52为核心的，基于无线射频技 术（RFID）的智能楼宇安防系统。通过语音播报系统可以进行操作提示，串口技 术又提供了系统与上位机的通信，为新型小区的安全管理提供了可靠的保证。
最后，论文使用RS-232串口，来实现系统与上位机的通信功能，记录小区来 访者的身份及其来访时间，使得新型小区的管理更加智能化，安全系数更高。
关键词：STC89C52 单片机；串行通信；电子锁；CH451；无线射频tion of STC80C52 MCU in multi-storey Building Access control system ABSTRACT
