毕业设计-基于单片机上的门禁设计.doc

安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）摘要 随着科技的进步，以单片机为核心的自动门锁控制系统已经开始进入了人们的生活。为保证门锁使用的安全性，系统自动比较预存密码和用户输入密码，若输入的密码与系统读出的密码相同，门锁自动开启；若连续输入三次错误的密码，系统自动停止开启门锁，并及时将报警。本设计采用的是单片机控制多模块的方式，硬件部分由门铃控制模块、键盘输入模块和报警模块三大部分组成。具体实施办法是：以单片机AT89S52为核心，通过键盘向主机单片机输入指令，再由单片机主控制芯片模块和报警模块，输出不同的响应结果，从而控制从机单片机产生门铃以及开门的相应响应。设计过程中，硬件设计中使用了工具PROTEUS制作原理图，软件设计中使用了模块编程的方法。本设计的优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，具有一定的实用价值。该系统拓展后，可用于其他智能家电的控制，具有好的应用前景。可以拓展到门禁系统，监控系统，消费系统，巡更和停车场以及公寓管理系统。实现多种方式的智能安防管理平台，实现更人性化更安全的安防。关键词：SST系列单片机； 矩阵式键盘； 报警； 电子门锁；SK400-NT目录1 前言2 自动门禁的介绍 2.1门禁系统的发展背景及其现实意义 2.2自动门禁系统的分类介绍 2.3门禁系统的基本结构 2.4自动门禁的发展情况 2.5自动门禁在国内的现状3 SST系列单片机 3.1 SST系列单片机功能结构 3.2单片机CPU结构功能和引脚分配 3.3数据存储器 3.4 SST内部特殊寄存器介绍 3.5 IE；中断允许寄存器4 总体的设计方案 4.1 门禁系统的设计方案 4.2 门禁系统的设计原理 4.3 门禁系统设计的基本构成5 系统概述 5.1 锁体功能描述及锁的种类 5.2 单片机部分功能描述 5.3 上位机功能描述6 基于单片机上的门禁设计 6.1 主机通讯电路设计 6.2 软件设计 6.3 出门按钮和门磁的连接 6.4 门禁软件菜单及功能的实现7 参考文献8致谢 1 前言 门禁系统又称出入门管理系统，一套现代化功能齐全的智能管理系统，将有助于公司，工厂和住宅小区等地方的有效秩序化的管理。 门禁系统已成为发达国家和地区最主要的保安系统之一，和传统的保安设备不同，它变被动的监控和报警为主动的控制，起到更高的安全作用。因此，门禁系统在保安设备领域中独领风骚、据美国权威机构调查统计结果：美国门禁设备销售占整个公共安全行业市场销售额的57.8，闭路电视监控及其它报警设备销售总额仅占39.2%,另外台湾安全器材市场年度调查报告中，门禁销售增长率为25，高出其它保安设备增长率十几倍。安装门禁管理系统是对安全和效率的投资，我们推荐采用的门禁系统具有先进的功能，并结合中国的实际情况，具有很好的扩展性，安全性和实用性，能满足复杂的要求和适应未来的发展。 随着企业管理现代化意识的不断增强，普通意义上的门锁系统已远远不能满足现代管理要求。建立出入口控制系统对于确保保安区域内安全、实现智能化管理是简便有效的措施。出入口控制系统越来越受到用户的青睐，其应用领域也从银行金库、机密档案室等仅个别人出入的场所，发展到机关办公大楼、地铁和博物馆及旅游景点大门等人流量较大的场合。电子化门禁系统的出现，极大方便了人们对出入口的管理，并迅速开始普及应用。 随着人们的安防意识的增强，门禁的应用已经从单纯的门禁管理涉及到生活中的各个方面。比如考勤、消费、停车场系统、巡更都是在门禁的平台上发展起来的。2自动门禁的介绍2.1 门禁系统的发展背景及其现实意义 门禁是一卡通系统中应用最为广泛的子系统，从引进国内至今，系统的发展随着应用而扩展，使用者对门禁系统认知的深入，经历多个阶段。目前用户对门禁系统的要求主要体现在以下几个方面，如：系统是否稳定、是否能支持多类卡片、是否支持各种认证形式、与第三方系统的兼容性、通信反应时间的快慢、系统架构如何等几大方面。随着安防系统数字网络化发展的加快，网络化产品范围不断扩大，门禁系统也从传统的RS485总线传输方式，稳步向TCP/IP网络方向深入。RS485通讯方式在节点数量、传输距离、通讯速率等方面的局限制约了它的应用，尤其是大型门禁系统的应用。而基于TCP/IP网络通讯方式的门禁系统，具有无节点限制，覆盖范围广，通讯速度快干扰小等优势，全面领先于RS485总线方式，理所当然会获得众多用户特别是大型门禁系统用户的青睐。 必须引起注意的是，市场上有些采用外置式或内置式网络转换器的门禁系统，其实是使用了RS485转TCP/IP的中间设备，并非真正意义上的网络门禁。真正意义上的网络门禁，其门禁控制器一般采用32位ARM7/9的微处理器来实现。 此外，门禁与一卡通系统的融合将更加紧密，范围会越来越广，渗透到社会各个领域，并发挥日益重要的作用。除了包含门禁、考勤、证件、巡更、就餐、消费、健身、医疗、停车场、图书资料、会议签到、访客管理、电梯控制管理、办公设备管理、会所娱乐、三表及物业交费等，还与其它智能化系统进行必要的集成和联动，如防盗报警、闭路监控、消防报警，甚至是楼宇自控系统等等。此外，系统还将与ERP等系统做数据接口，如考勤与薪资、人事管理等交互数据，互为依据。 从本质意义上讲，真正的门禁一卡通管理系统应是基于“一卡、一库、一网”和设计思想。“一卡”就是在一张卡片上实现门禁、考勤、就餐、巡更、停车场、娱乐消费、内部购物等功能。“一库”就是在同一个软件管理平台上，实现卡的发行、挂失、充值、资料查询等管理，所有系统共用一个数据库。“一网”就是各系统的终端接入局域网进行数据传输和信息交换。2.2 自动门禁系统的分类介绍 门禁系统分为联网式和单门式两大类。 单门式门禁系统包括：感应卡、读卡器、电磁锁、控制器和电源箱。与联网式门禁系统相比，少了统计、查询和考勤等功能，比较适合无须记录历史数据的场所。 联网式门禁系统包括：感应卡、读卡器、电磁锁、控制器、信号收发器、计算机及系统软件。以MOTOROLA北亚中心为例，该公司要求把员工分为公司最高管理层、公司高级职员、公司普通职员、警卫和清洁工等五个级别进行管理，对不同部门(级别)及个别员工在哪些时段可进入哪些办公室都作了规定。公司内门的种类较多，有自动玻璃门、单开玻璃门、双开玻璃门和木质门等多种。对于不同类型的门，需配置不同类型的电动锁，通常单开玻璃门选用磁力锁，双开玻璃门选用电插锁，木质门选用电动阴锁。对于每层电梯间处的双开玻璃门 ，要求大部分员工可免持卡进入，所以选用远距离感应读卡器，其最大感应距离可达70cm以 上；其他办公室门则选用感应距离在1215cm的读卡器。 随着生活安防水准的提高，对门禁的条件也日益苛刻，安全系数也日趋增高。要求从原来的刷卡开门到现在的刷卡加密码卡门，指纹开门，多卡认证以及时区管制等等。门禁的种类也从单门到两门，四门，八门联网。多种不同的类型供我们选择。2.3门禁系统的基本结构 门禁系统的构成由1：门禁控制器。 门禁系统的核心部分，相当于计算机的CPU，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等等。 2：读卡器（识别仪） 读取卡片中数据（生物特征信息）的设备。分为韦根读卡器和485读卡器。用于不同的场合还分远距离及近距离。 3：电控锁 门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。主要有以下几种类型：(1)电磁锁：电磁锁断电后是开门的,符合消防要求。并配备多种安装架以供顾客使用。这种锁具适于单向的木门、玻璃门、防火门、对开的电动门。(2) 阳极锁：阳极锁是断电开门型，符合消防要求。它安装在门 框的上部。与电磁锁不同的是阳极锁适用于双向的木门、玻璃门、防火门，而且它本身 带有门磁检测器，可随时检测门的安全状态。(3) 阴极锁：一般的阴极锁为通电开门型。适用单向木门。安装阴极锁一定要配备UPS电源。因为停电时阴锁是锁门的。 4：卡片 卡片相当于开门的钥匙。可以在卡片上打印持卡人的个人照片，开 门卡、胸卡合二为一。卡片的类型也由原来单一的卡片类型发展到现在速度更快更轻薄的卡。种类也齐全包括读不同的卡片也分多种比如MI卡或者EM卡或者是HID等等。 5.：其它设备 出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况门 磁：用于检测门的安全/开关状态等。电 源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄电池的）两种。 如果是联网的话还需要后台软件一套以及数据库SQL2000等等。2.4自动门禁的发展情况 自动门禁的发展是有目可睹的。出入门的发展随着人们安防观念的提高警觉性的提高给门禁一卡通带来了一个客观的发展。 出入口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，人们总能用通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道（象办公室，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，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。2.5自动门禁在国内的现状 随着中国经济的飞速发展，人们对安全问题的关注促使了中国安防产业市场快速发展。因经济发展过程中引起的社会治安状况也令人担忧，日益扩大的贫富差距使得发展中国家的犯罪率不断上升，社会对安防产品的需求也因此日益高涨。作为安防产业中的门禁系统已成为多数智能化项目中最常见的安防子系统之一；同时，门禁一卡通系统在政府、企业、工厂、石化、汽车、造船、金融、医院、部队等行业得到了大量应用，到2007年，中国已成为继美国之后全球第二大安防市场。 在传统安防产业中，门禁一卡通作为智能化弱电系统中的安防子系统的一部分，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，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，迈向高度集成化，体现了现代智能化管理的要求。 根据A&S安全杂志2008年底的“十大门禁品牌”评选中，共收到全国内门禁品牌近千家，产业规模年销售达1000万以上的企业却不足百家，70%的门禁企业厂商分布在珠江三角洲，根据广州千家网主办的2008年12月4日中国智能建筑品牌奖颁奖中，荣获2008年十大门禁识别系统品牌获的企业有（排名不分先后）：DDS、西门子、深圳达实智能、门吉利、杭州立方、英格索兰、深圳捷顺、英特韦特、科松电子、欧品（OPEN）另外根据A&S杂志在2008年的十大品牌调查中，HID、捷顺、honeywell、科松、中控、DDS、披克、门吉利、GE、深圳达实智能，对比中70%的企业基本相同，说明各媒体针对行业的调查客观上是有代表性。 根据相关资料显示，2005-2006年在中国国内门禁市场中以RFID为主的门禁系统市场规模大约有2530亿左右，指纹门禁系统约4亿元人民币。根据相关数据统计，全国从事以安防门禁产品经营的企业包括系统工程商共有一万多家，在主营业务中包含“门禁”的企业数量2780家，含安防报警门禁业务1447家，分布情况，广东3857家、上海1452家、北京1139家、江苏796家、浙江632家、福建366家、山东349家、辽宁203家、湖北205家企业等。 加上近三年来智能建筑、厂矿企业、银行等领域的市场需求快速增，中国的安防门禁系统产品及配套设备市场的产业链实现了以每年20%25%以上的快速增长，2008年中国安防门禁系统及配套（含身份识别的智能卡部分及电锁等）产业链市场规模将达到180亿。 据第十一届中国国际智能卡博览会发布的数据统计，截止至2006年底，全国累计发卡量为30亿张，其中移动电话IC卡10.1亿张、公用电话IC卡8.9亿张、第二代居民身份证3.98亿张、校园卡1.48亿张、社会保障卡6700万张、公交IC卡7700万张、其他各类IC卡6.74亿张。到2008年，中国智能卡年均发卡量已占到全球发卡总量的15%。国家金卡工程在“2009中国国际智能卡与RFID博览会”上发布的2008年度中国RFID发展报告预测：2009年，中国RFID市场规模将为70.3亿元，比2008年预计增长20.6%。 同时，据有关专家测算在我国仅1792所高等院校一卡通建设承载的市场潜力近60亿（481所民办大学未在统计内），门禁一卡通系统的产业链各环节如射频卡、读写机具、电锁、软件及系统集成等各环节也实现了较快发展。另一方面，无线射频识别技术（RFID）作为本世纪最有发展前途的信息技术之一，已得到全球业界的高度重视。3 MCS-52系列单片机3.1 SST系列单片机功能结构 主要特性： 兼容 80C51 系列，内置超级 FLASH 存储器的单片机 SST89E5XXRD 工作电压 V DD=4.55.5V 5 伏工作电压时 040MHz 的频率范围 SST89V5XXRD 工作电压 V DD=2.73.6V 在 3 伏工作电压下,原厂保证 025 MHz 的工作频率 ,实际最高可达 40MHz 与现行的 80C52 列单片机硬件 PIN-TO-PIN 完全兼容，软件、开发工具也完全 兼容 1K*8 的内部 RAM（256Bytes+768Bytes，可放心使用 C 语言编程） 两块超级 FLASH EEPROM SST89E516RD/SST89V516RD:64K*8 的基本存储块和 8K*8 的二级存储块 （扇区大小为 128 字节） SST89E58RD/SST89V58RD:32K*8 的基本存储块和 8K*8 的二级存储块（扇 区大小为 128 字节），（ 二级存储块可用于存放掉电后要保存的数据，放在内部 具有极强的抗干扰性） 独立的块加密 IAP 下的并行操作 块地址重映射 最大片外程序/数据地址空间为 64K*8（当然也可以通过 I/O 口进行块切换，实 现超 64K 扩展） 三个高电流驱动引脚（每个 16 mA,可直接驱动 LED） 三个 16 位定时器/计数器 全双工增强型 UART 帧错误检测 自动地址识别 9 个中断源，四个中断优先级 看门狗定时器（Watchdog Timer, 缺省情况下不打开，用户不需要时可不使用） 可编程计数阵列（PCA） 标准为每个机器周期 12 个时钟，器件可选择在每个机器周期 6 个时钟基础上加 倍 掉电检测（Brow-out 缺省为产生复位，也可设置为产生中断） 降低 EMI 模式（通过 AUXR SFR 不允许 ALE 输出时钟） 以上三项确保了 SST 单片机的高抗干扰性，可直接取代 ATMEL 公司的单片机 四个 8 位 I/O 口（32 根输入输出线） 双 DPTR 指针（查表，寻址更方便） SPI 串行接口 兼容 TTL 和 CMOS 扩展省电模式 Idle 模式 由外部中断唤醒的省电模式 Standby 模式 3 种封装形式：PDIP -40、PLCC-44 、TQFP- 444_ 温度范围： 商业级（0-+70 ） 工业级（-40-+85） 产品简介： SST89E516RD、SST89V516RD、SST89E58RD 和 SST89V58RD 都是 8 位 FLASH FLEX51 系列单片机。FLASH FLEX51 是在高级 FLASH CMOS 半导体工艺下设计和生产出 的单片机产品之一。器件都有相同的功能强大的指令系统，并且和 8xC5x 器件兼容。 单片机有 72/40K 片内 FLASH EEPROM 程序存储器，它利用了 SST 的超级 FLASH 专 利技术，这些都是 SST 的领先技术。超级 FLASH 存储器被分成两个独立的程序存储块，基 本 FLASH Block0 占用 64/32K 字节片内程序存储空间，二级 FLASH Block 1 占用 8K 字节 的片内程序存储空间；8K 字节的二级 FLASH 块能被映射到 64/32K 字节低地址空间它也能 从程序计数器中被隐藏掉而用做一个独立的类似 EEPROM 的数据存储器。 FLASH 存储通过标准的 87C5x OTP EPROM 编程器来编程，这个编程器必须有和 SST 器 件配套的适配器和硬件。在上电复位过程中，单片机能初始化为一个存储源代码的外部主机 的从机，或用来控制外部主机的 IAP 操作。单片机可预先设计存储器内的引导装入程序，可 以指导初学者装入程序代码和熟练者通过 IAP 更新代码。引导装入程序仅仅是一个参考并带 来方便。单片机并没保证引导装入程序例子的可行性和有用性。芯片擦除和块擦除操作将擦 除预先编辑的例子代码。除了 72/40K 字节的超级 FLASH 程序存储器,器件能寻址到 64K 字 节外部程序存储空间.除了 1024*8 位的内部 RAM，外部 64K RAM 地址空间也能被寻址.SST 系列单片机的高可靠性,享有专利的超级 FLASH 技术和存储单元结构在设计和制造 MCU 方 面有较大的优势, 这些优势产生的高性能价格比，极大的方便了我们的客户。 3.2单片机CPU结构功能和引脚分配 下面是SST系列单片机的框图和结构分配 这是SSL系列单片机的引脚分配： 引脚的功能及描述；Port 0: P0 是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 多个 LS 型 TTL 负载。 P0 浮空，锁存器为1，可作为高阻抗输入。 在访问外部存储器时, P 0 口作为低 8 位地址和数据总线分时复用。在这种应用中,当转为高电平时,它用了 强大的内部上拉。在外部主模式编程状态下,P0 接收代码字节,在外部主模式校验过 程中输出代码字节。在程序校验过程中需要外部上拉 Port 1：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。每位能驱动 LS 型 TTL 负载。当 P1 口作为输入口用时，向内部锁存器写入1，P1 引脚被内部上拉电 阻拉为高电平。由于内部上拉电阻，被拉为低的 P1 引脚能向外提供电流（ ILI ， 如 10-3 和 10-4 图示）。P15，6，7 有 16 毫安的高电流驱动能力。当外部主模式 在编程和测试时，P1 也接收低 8 位地址 T2 ：定时器 /计数器 2 外部计数输入或时钟输出从定时器/计数器 2 T2EX： 定时器/计数器 2 捕捉/重装触发器和方向控制 EC1：PCA 定时器/计数器外部输入 CEX0：比较/捕捉外部输入输出模块，每个比较/捕捉模块连接到一 P1 口引脚，当 不用于 PCA 时， 这个口用作标准 I/O SS#： 主机输入、从机输出（SPI）或 CEX1：比较/捕捉外部输入输出模块 MOSI：主机输出，从机输入（SPI）或 CEX2：比较/捕捉外部输入输出模块 MISO：主机输入，从机输出（SPI）或 CEX3：比较/捕捉外部输入输出模块 SCK： 主机时钟输出、从机时钟输入或 CEX4：比较/捕捉外部输入输出模块 Port 2： P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 端口，当被作为输入时，向 它写1，P2 引脚被内部上拉电阻拉为高电平。作为输入使用时，被内部上拉电 阻下拉为低电平的 P2 会产生电流（ ILI 如 10-3 和 10-4 表所示）。当从片外程序存 储器取数和访问片外数据存储器时，P2 能提供高 8 位地址。在此应用中，当转为 VOH 时，它利用了功能极强的内部上拉电阻。当外部主模式在编程和测试时，它还 P37：0 接收控制信号和部分高 8 位地址。 带 内 Port 3： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。P 3 的输出缓冲能驱动 部 上 多个 LS 型 TTL 。当被作为输入时，向它写1，PORT 3 引脚被内部上拉电阻拉 拉 的 为高电平，作为输入使用时，被外部拉为低，能驱动电流（ ILI I/O当外部主机在编程和校验时，它还能接收控制信号和部分高 8 位地址。 RXD ：串行数据接收 TXD： 串行数据发送 INT0#：外部中断 0 输入 INT1#：外部中断 1 输入 T0：定时/计数器 0 的外部计数输入 T1：定时/计数器 1 的外部计数输入 WR#：外部数据存储器写选通 RD#：外部数据存储器读选通 3.3 数据存储器 SSL系列的数据存储模块： 1024*8 片内 RAM,片外寻址 64K 的外部数据存储器。 单片机有四组片内数据存储器： 1RAM 的低 128 字节（00H7FH）通过直接和间接寻址访问。 2RAM 的高 128 字节（80HFFH）只能通过直接寻址访问。 3特殊功能寄存器（SFRS，80HFFH）只能通过直接寻址访问。 4768 字节（00H2FFH）的内部扩展 RAM 通过清零 EXTRAM 和外部传送指令 （MOVX）来实现间接寻址（参考 15 页辅助寄存器（AUXR）的有关描述）。 表 9-3-3 ：不同复位条件的 SFCF 值 在下列模式下 SFCF1：0的状态 双数据指针： 两个 16 位数据指针。在 AUXR1 中的 DPTR 的选择位（DPS）决定了哪个数据指针是可 访问的。当 DPS=0，选择 DPTR0；DPS=1，选择 DPTR1。两个数据指针之间的快速切换可 对 AUXR1 执行 INC 指令来实现。INC AUXR1 选用数据指针0MOV DPTR#000H INC AUXR1MOV DPTR#000H 切换到数据指针1MOVX ADPTRDJNZ R1CONVERY3.4 SST内部特殊寄存器介绍 特殊功能寄存器 Flash Flex51 单片机系列的大部分特性都是通过如图 9-3-4 中所示的特殊功能寄 存器的相应位来控制的。每个 SFR 的单独描述和复位值在表 9-3-5 和 9-3-9 中可见。 Flash Flex51 单片机系列的大部分特性都是通过如图 9-3-4 中所示的特殊功能寄 存器的相应位来控制的。每个 SFR 的单独描述和复位值在表 9-3-5 和 9-3-9 中可见。 表 9-3-4： Flash Flex51 SFR 存储器映射。 PCFSDF飞 PCA功能模块的应用： CAPP4：0 发。 CAPN4：0 MAT4：0 TOG4：0 0：通过加在 CEX4：0上的上升沿禁止锁存功能同时锁存器触 1：通过加在 CEX4：0上的上升沿允许锁存功能同时锁存器触发。 0：通过加在 CEX4：0上的下降沿禁止锁存功能同时锁存器触发。 1：通过加在 CEX4：0上的下降沿允许锁存功能同时锁存器触发。 匹配：置位 ECOM4：0和 MAT4：0用作软件定时器模式 0：禁止软件定时器模式 1：PCA 定时器/计数器的一个匹配，比较/捕捉寄存器置位 CCON 寄存器的 CCF4：0，标志一个中断。 触发： 置位 ECOM4：0、MAT4：0、TOG4：0来实现高速输入模式 0：禁止触发功能 1：PCA 定时器/计数器的一个匹配，比较/捕捉寄存器触 CEX4：0引脚。 PWM4：0 脉冲宽度调节模式 0：禁止脉冲宽度调节模式 1：设置模块为一个 8 位的脉冲宽度调节器，输出波形到 CEX4：0引脚 ECCF4：0 允许 CCF4：0中断 0：禁止 CCON 寄存器的比较/锁存标志 CCF4：0产生中断请求 1：允许 CCON 寄存器的比较/锁存标志 CCF4：0产生中断请求3.5 IE；中断允许寄存器 IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址(由低位到高位)分别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级，IP的基本格式如图所示。 中断优先寄存器：无效位。PS：串行IO中断优先级控制位。PS1，高优先级；PS0，低优先级。PTl：定时器计数器1中断优先级控制位。PTl1，高优先级；PTl0，低优先级。Pxl：外部中断1中断优先级控制位。Pxl1，高优先级；PXlO，低优先级。T0：定时器计数器o中断优先级控制位。PT01，高优先级；PTO0，低优先级。Px0：外部中断0中断优先级控制位。Px01，高优先级；Px00，伤优先级。在MCS-51单片机系列中，高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套；同级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序：INT0一T0-INT1一T1一RIT14 总体的设计方案4.1门禁系统的设计方案 不同的功能对应不同的设计方案。有单门的，刷卡加密码的，指纹加密码的等等来实现不同的需求。下面以智能门禁为例来加以说明。 本系统采用模块化设计，具有感应卡可以采用接触式和非接触式，实时监测，信息考勤统计，数据永不丢失，控制门数平滑扩容等功能及特点。 1 功能概述电子门禁系统采用个人识别卡方式，给每个有权进入的人发一个个人识别卡，它相当于一把钥匙，系统根据该卡的卡号和当前的时间信息等，判断该持卡人是否可以进入，如果可以，则自动开门，否则不开门。对于需要考勤的场所，门禁系统还可以记录每个职工是否按时上下班，可以随时增加或删除一卡，而不必担心某一卡丢失后会造成什么损失。门禁系统所表现的具体功能如下：登记注册卡 凡是新增加的卡，都要进行登记注册。登记时输入卡号、姓名和有效时段等信息，登记完成后，该卡在所登记的有效时段内使用就可以开门了。 删除注册卡 当识别卡丢失或由于某种原因不能使用时，可随时将该卡注销。输入要删除的卡号即可注销该卡。 记录读卡信息并控制门的开关 当有人读卡后控制器将读卡器的送出信号读入，根据卡号、当前时间和登记信息进行判断该卡是否有效，控制是否开锁，同时将卡号和时间记录下来。 实时监测 将系统设置成实时监测状态，这时每读一次卡，控制器所记录的卡号、是否注册以及有效无效等信息会立即显示在计算机上。另外门的状态(开或关)也可实时显示。 统计与考勤功能 通过设定班次和时间，系统可以对所有存储的记录进行考勤统计。如：查询某人在某段时间内的上下班情况、正常上下班次数、迟到次数、早退次数等，从而进行有效的管理。电子巡更系统 通过大楼保安的巡更卡，在特定的时间段，在规定的大门可以检测异常情况的发生。 本系统由控制器、电磁锁、识别卡和计算机组成。对识别卡和读卡器来说，可分为两大类，即接触式和非接触式。所谓接触式是指必须将识别卡插入读卡器内或在槽中划一下，才能读到卡号，例如：IC卡、磁卡等，这类卡和读卡器有着不可避免的缺点：磁卡极易受强磁干扰而丢失数据，易被复制，在摩擦、湿热等条件下易丢失数据，使用寿命缩短。非接触式读卡器是指识别卡无需与读卡器接触，相隔一定的距离就可以读出识别卡内的数据，员工只需将卡靠近读卡器的刷卡区，门就会自动打开。4.2 门禁系统的设计原理 门禁系统是由硬件和后台软件构成的。 硬件分为：控制器，电锁，门磁，电源，读卡器等等。 软件分为：后台数据库和应用软件等。 一般都是硬件通过网络接口或者485接口和PC连接获取通讯，来实现各种的门禁功能。 如图; 这是读卡器通过485总线连接控制器。 然后是门磁的连接： 门磁通过一根金属线和GND短接来监视门的状态。 控制器和PC连接有网络型和一般的485型的： 网络型的是通过TCP/IP连接的 如图;控制器可通过100M/10M TCP/IP接口与计算机连接，如图2.1.1所示。必须确保控制器的IP地址在整个局域网上是唯一的。如何设置IP地址，请参见3.2.1章节。控制器上面的TCP/IP三个指示灯反应了TCP/IP网络的通讯情况。如图2.2.1.1所示。当100M通讯时，网络速度指示灯亮，10M通讯时，指示灯灭。如果TCP/IP连接指示灯不亮，表明控制器没有同计算机连接TCP/IP连接。当控制器与计算机之间有数据发送和接收时，左边的指示灯快速闪烁。第二种就是485转化成RS232信号和PC连接。你需要增加一个485转换器，将485信号转换成RS232信号。SmartKey提供485转换器SKRT-AS。485转换器SKRT-AS上有两个插座，一个连接到PC机的串口，一个连接到PC机的USB口取电。当一台电脑通过485总线连接多台控制器时，每台控制器的ID号码必须不同。 如图：4.3 门禁设计的基本构成 （1）门禁控制器门禁系统的核心部分，相当于计算机的CPU，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等等。（2）读卡器（识别仪）读取卡片中数据（生物特征信息）的设备。（3）电控锁门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。主要有以下几种类型： 电磁锁：电磁锁断电后是开门的,符合消防要求。并配备多种安装架以供顾客使用。这种锁具适于单向的木门、玻璃门、防火门、对开的电动门。 电插锁：电插锁是断电开门型，符合消防要求。它安装在门框的上部。与电磁锁不同的是电插锁适用于双向的木门、玻璃门、防火门，而且它本身 带有门磁检测器，可随时检测门的安全状态。 电锁口：一般的电锁口为通电开门型。适用单向木门。安装阴极锁一定要配备UPS电源。因为停电时电锁口是锁门的。（4）卡片开门的钥匙。可以在卡片上打印持卡人的个人照片，开门卡、胸卡合二为一。（5）软件 实时对进/出人员进行监控，对各门区进行编辑，对系统进行编程，对各突发事件进行查询及人员进出资料实时查询。（6）其它设备出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。门 磁：用于检测门的安全/开关状态等。电 源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄电池的）两种。遥控开关:作为紧急情况下,进出门使用。玻璃破碎报警器：作为意外情况下开门使用。5 系统概述5.1 锁体功能描述及锁的种类 门禁常用的电锁有：电插锁，磁力锁，电锁口，电控锁等。 电插锁： 有的人也叫他“阳极锁”，其实他只是“阳极锁”的一种，即停电开门的电锁。因为按照消防要求，火灾时，大楼会自动切断电源，电锁应该打开，方便人员逃生，所以大部分电锁是断电开门的。 电插锁看电线分为两线电插锁，四线电插锁，5线电插锁，8线电插锁。 两线电插锁：有两条电线，红色和黑色，红色接电源+12VDC黑色接GND。断开任何一根线，锁头缩回，门打开。两线电锁，设计比较简单，没有单片机控制电路，锁体容易发热烫手，冲击电流比较大，属于价格比较低的低档电插锁。 四线电插锁：有两条电线，红色和黑色，红色接电源+12VDC黑色接GND。还有两条白色的线，是门磁信号线，反映门的开和关状态。它通过门磁，根据当前门的开还是关状态，输出不同的开关信号给门禁控制器做判断，例如门禁的非法闯入报警门长时间未关闭等功能都依赖这些信号做判断，如果不需要这些功能，门磁信号线可以不接。四线电插锁采用单片机控制器，发热良性，带延时控制，带门磁信号输出，属于性价比好的常用型电锁。磁力锁磁力锁(或称电磁锁)的设计和电磁铁一样，是利用电生磁的原理，当电流通过硅钢片时，电磁锁会产 磁力锁生强大的吸力紧紧的吸住吸附铁板达到锁门的效果。只要小小的电流电磁锁就会产生莫大的磁力，控制电磁锁电源的门禁系统识别人员正确后即断电，电磁锁失去吸力即可开门。因为电磁锁没有复杂的机械结构以及锁舌的构造，适用在逃生门或是消防门的通路控制。其内部用灌注环氧树酯(epoxy)保护锁体。目前电磁锁的吸力强度以LB表示(磅)，测试的方法是静态加压。所谓静态加压就是电磁锁通电后慢慢地逐渐增加对吸附铁板的拉力，当超出电磁锁的吸力时瞬间拉开吸附铁板，此拉力的数据就是电磁锁的拉力值。而且电磁锁与吸附铁板的作用力必须是面对面而且是直线加压(collinear load test)，如此电磁锁的吸力(Holding Force)才是最大。吸附铁板因为长时间受电磁铁的磁力感应有可能被短暂磁化。5.2 单片机部分功能描述 单片机在门禁指纹中系统的应用简介。 该指纹识别门禁系统基于ARM9芯片Samsung S3C2440AL，以Veridicom公司指纹采集芯片FPS200作为硬件平台，以嵌入式Linux为软件平台。在该研究领域中，基于PC平台的识别系统一直是研究的重点，本文实现的基于ARM平台的系统具有轻便，易安装，成本低的优点，具有良好的发展前景。 1 指纹识别门禁系统硬件设计 S3C2440AL主频为400 MHz，最高为533 MHz；FPS200指纹传感器由256300个电容传感阵列组成，其分辨率高达500 dpi，工作电压范围为335 V，传感器内部有8位ADC，并具有2组采样保持电路。整个系统的框图如图： 2 操作系统 由于嵌入式Linux具有内核小、效率高、开放源码、平台工具多等优点，该系统采用嵌入式Linux作为操作系统平台。构建该平台的主要步骤如： (1)通过JTAG下载U-boot； (2)配置Linux Kernel并通过串口下载； (3)开发FPS200驱动并进行动态加载3 指纹识别的算法流程指纹识别系统按识别过程中的主要功能，可划分为指纹图像采集算法、图像预处理算法、特征提取算法、特征匹配算法。(1)指纹图像采集算法流程如图： (3)指纹特征提取算法流程 提取之前首先需要进行伪指纹特征点的去除，然后提取指纹的拓扑数据结构。 (4)指纹特征匹配算法流程如图： 5.3 上位机功能描述 门禁系统的上位机功能是后台软件实现硬件的门禁安防功能的。 RS-485远程测控系统 电脑集中控制系统 上位机控制 门禁开关监控系统 PC机VB程序实现联网串口控制灯光、电机。 JMDM RS-485远程测控系统,可采用深圳市精敏数字机器有限公司2款出色的单片机控制器：JMDM-28DIOMR/MT或JMDM-20DIOV2，其中JMDM-20DIOV2一般最小可以定制到8个输入输出点，即JMDM-8DIOV2。最大组网应用能力：采用255块JMDM-28DIOMR/MT，构成7140点（4080入3060出）的大控制系统；采用255个JMDM-20DIOV2，构成5100点（3060入2040出）的大控制系统。最小应用能力：采用2个JMDM-28DIOMR/MT，构成28点控制系统：16路输入12路输出；采用2个JMDM-20DIOV2MR/MT，构成40点控制系统：24点输入18路输出，输入输出点数可定制。 功能描述: 1：RS-485 总线型远程测控系统已得到广泛应用，这主要因为 RS-485 总线具有传输距离远等特点。在传输速率为9600bit/s时传输距离可达1.2km以上，最高传输速率可达 10Mbit/s，且只用普通双绞线即可，同一对双绞线上可以挂接多至255个以上的终端。有许多工业测控模块都是采用 RS-485 总线型的，但价格较高。 2:本系统采用RS-485总线作为各个控制板之间的通信载体,最多可由255个控制板构成一个由4080个输入点，3060个输出点的大系统；可采用电脑或主PLC作为主控制单元。 3:本系统的从板可由上位机软件设定各从板的地址。 4:本系统在采用电脑做为主控时可由上位机软件（如VB或VC语言）直接控制每个从板的输出状态，也可以读入每个从板的输入状态。 二、用途描述： 1:用于各种集散型控制系统； 2:用于各种远程测控系统； 3:可用于灯光控制，电厂控制，自动化车间的大中型控制项目; 4:可用作远程IO模块; 5:可用于电脑集中控制。 如图显示：上位机功能连接PC 6 基于单片机上的门禁设计6.1 主机通讯电路设计 门禁控制器可以通过485或者网络的方式和主机通讯。本电路的TR1,TR2是为了防止高压用的,有保护电路的作用,R0,R1是用于阻抗匹配的。 如下： 网络连接以可视门禁为例来论述。 该电路以单片机为控制器核心，再连接外围电路，通过无线数字传输电路来传输视频信号，可以达到 50200 m的无线传输距离。该设计优点是在单张拍摄的基础上，获得图像的连续显示，它真正意义上实现了图像信号的无线数字传输。 系统结构主要由3部分组成：上位机系统、下位机系统和通信系统。这三部分共同完成了主控制器与分控制器的信息交换，达到楼宇监控的目的。主控制器和分控制器通过无线数字传输模块SRWF进行数据和命令的传输。该通信模型属于一对多的通信模式，其整体方框图如图所示。 主控制器的主控芯片为AT89C51，通过键盘获得访问的房间号码，确认后，单片机会控制打开视频采集芯片和缓冲芯片进行工作，并在设定的通信波特率的情况下，通过串口通信，由单片机把数据送给数字传输电路，数字传输电路再通过无线信道把数据发送出去。从控制器的主控芯片也使用AT89C51，通过数字传输电路接收主控器的控制信息和数据信息，对接收到的数据进行分类，若是主机发送过来的通信地址信号，从控制器会读取振铃音存储电路里的数据，从而发出振铃音。接下来开始接收视频信号，并通过LCD显示电路显示出来，用户可通过按键控制电路决定是否与主控器进行进一步通话。 主控制器电路由单片机AT89C51、键盘扫描电路、驱动及数码显示电路、看门狗电路、无线数传电路等几部分组成。主控制器系统的硬件电路原理图如图 其工作流程如下：先通过键盘扫描电路扫描用户的按键信息，以便获得从机的通信地址，并将按键信息通过4个LED显示出来，以便用户清楚获知自己要访问的从机地址。用户可以通过键盘上的增值、减值、重输，确认修改其输入值。当用户按下确认键的时候，主机存贮此时的从机地址，并开启视频芯片采样视频信号，同时把从机地址通过无线数字传输芯片SRWF发送出去。收到从机的应答信号和准备就绪信号后，主机在设定的波特率下开始发送数据。每发1帧数据就等待从机的应答信号，同时对每帧数据都发送校验帧，以确保数据传输的准确无误。分控制器也采用AT89C51单片机作为微处理器，分控制器系统的外围接口电路由晶振、LCD图像显示电路、按键开锁电路、看门狗电路、通信接口电路、存储器等组成。分控制器系统的硬件电路原理图如图:它的工作过程是：初始化其接收波特率，并一直处于信息监测状态，当收到地址帧时，就与本身的地址相对比，若不同，则丢弃此帧数据继续检测。若相同，则读取 AT24C02芯片存储的乐曲编码，通过P2.1口来控制喇叭发出乐曲音，从而告诉用户，有访客请求进入楼宇。当用户按下键盘上的接听键时，单片机会把从无线数字传输模块接收过来的数据送P0口进行液晶显示。房主看到液晶上的图像时，若认识访客，则按键开锁;若不认识访客，则按挂机键，结束视频通话。视频显示电路的主要工作芯片为TFT6448B。TFT6448B自带数据锁存器，不需要扩展锁存芯片，在选中TFT6448B后，通过往TFT6448B的相应