带时钟功能的IC卡门禁

河南大学物理与电子学院2015级单片机课程设计论文带时钟功能的IC卡门禁 论 文 作 者：论 文 作 者：所 在 学 院：所 学 专 业：指导教师姓名：论文完成时间： 目 录0 前言11 系统组成与功能11.1 系统组成1 1.1.1 AT89C52单片机1 1.1.2 MFRC522读卡模块2 1.1.3 LCD1602液晶31.1.4 DS1302时钟芯片41.2 系统功能52 系统原理52.1系统仿真图62.2 扩展仿真图62.3 实物照片73 程序流程图94 具体程序代码105 元件清单136 制作过程叙述137 结论.148 参考文献.1414河南大学物理与电子学院单片机课程设计论文带存储功能的数码调频发射机0 前言门禁，又称出入管理控制系统。是一种管理人员进出的数字化管理系统，随着智能化、数字化信息社会的到来，“卡”已逐渐深入到人们生活的方方面面，人们正在适应着卡，也渐渐离不开卡，毫不夸张的说。人类将走向“卡”的世界。卡是实现智能化管理和自动化管理工作的一种重要手段。在需要控制人员出入情况的场所，比如人员阶段性流动的实验室，旅馆的客房，有特殊需求的保密部门等等，如果使用卡开启门，代替传统的出入证和钥匙，就能实现管理工作的自动化与智能化，同时方便了管理者与使用者，大大提高了工作效率与安全性。本系统以89C51系列单片机STC89C52为控制核心，利用非接触式高频Mifare IC卡模块读取IC卡，识别成功后与系统储存的IC卡数据库进行比对校验，如果IC卡数据库中有IC卡则证明IC卡合法，反之则不合法，LCD1602作为液晶显示，后期进行拓展加入时钟显示，让系统具备更大的实用价值。 1系统组成与功能1.1 系统组成本系统主要有STC89C52单片机、按键、蜂鸣器、RC522读卡模块、DS1302芯片、LCD1602液晶等元件组成。1.1.1 AT89C52单片机图1-1 89C52引脚图AT89SC52具有如下特点：兼容MCS51指令系统，40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个双向输入/输出（I/O）口，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz，2个串行中断，可编程UART串行通道，2个外部中断源，共八个中断源，低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能，有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式。此外，在空闲工作模式状态， CPU 自身处于睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，同时将片内RAM 和所有特殊功能寄存器的内容冻结。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲状态只需两个机器周期有效复位信号，在此状态下，片内硬件禁止访问内部RAM，但可以访问端口引脚，当用复位终止空闲方式时，为避免可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。引脚图如图1-1所示。1.1.2 MFRC522读卡模块MFRC522是高度集成的非接触式（13.65MHz）读写卡芯片。此发送模块利用调制和解调的原理，并将他们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中（13.65MHz）。且具有以下特性：高度集成的模拟电路，解调和译码响应。64字节的发送和接收FIFO缓冲区。灵活的中断模式。低功耗的硬复位功能。软件掉电模式。可编程定时器。支持的主机接口，10Mbit/s的SPI接口，I2C接口，快速模式的速率为400kbit/s,高速模式的速率为3400kbit/s，串行URAT，传输速率高达1228.8kbit/s，帧取决于RS232接口，电压电平取决于提供的管脚电压。具体的模块引脚图如图1-2所示。图12 RC522引脚图以下为部分RC522的管脚描述1.1.3 LCD1602液晶1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。芯片引脚图如图1-3所示。 图13 1602管脚图1602采用标准的16脚接口，其中:第1引脚:GND为电源地第2引脚:VCC接5V电源正极第3引脚:V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高(对比度过高时会 产生鬼影，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。第4引脚:RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5引脚:RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6引脚:E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息，负跳变时执行指令。第714引脚:D0D7为8位双向数据端。第1516脚:空脚或背灯电源。第15引脚背光正极，第16引脚背光负极。1.1.4 DS1302时钟芯片 DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能:首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，SCLK为时钟输入端。 图14时钟芯片引脚图1.2 系统功能 本系统由51系列单片机AT89S52、按键、蜂鸣器、MFRC522读卡、DS1302等模块构成。实现了识别门禁卡的功能；同时管理人员还可以通过按键更改门禁卡，增加门禁卡，删除门禁卡，清空所有门禁卡等。对于非识别卡，本门禁控制器不与响应；每次刷卡都有相应的提示音进行提示操作。正常使用时，用户持卡靠近读卡天线，则会自动读入卡号，并与存储在内部的卡号比较，如果有相同的卡号，说明此卡合法，绿色LED灯亮起，蜂鸣器响，液晶屏显示OK,提示成功，如果读卡失败，则红色LED灯亮起，蜂鸣器响，液晶屏显示ERROR,此时禁止通行。 扩展后的系统显示时间的功能，可通过按键实现时钟加、时钟减、分钟加、分钟减。并可通过液晶显示器观测当前时间。2 系统原理本系统设计的主要原理是用单片机来控制LCD1602模块、LED灯、蜂鸣器、DS1302等模块的工作。当用户手持门禁卡靠近RC522读卡模块时，门禁控制器读入卡号，并与存储在内部的卡号进行比较，读卡器是卡片与用户之问的桥梁，是一个数据采集处理系统，处理来自身份识别单元的数据。当用户按下键按键时，单片机将检测到相应的按键的按下与否，接下来通过单片机的I/O把程序转换后的相应数据分别传送到对应显示器、时钟芯片等模块，实现对各模块的控制功能。2.1 系统仿真图最基本的仿真图具体见图21所示图21 基本系统仿真图2.2 扩展仿真图具体的扩展仿真图具体见图22所示，扩展了时钟芯片。图22 扩展仿真图2.3 实物照片 3 程序流程图4 主要程序源代码#include reg52.h#include main.h#include mfrc522.h#include LCD1602.h#include DS1302.hsbit KEY1 = P13;sbit KEY2 = P14;sbit KEY3 = P15;sbit KEY4 = P16;sbit KEY5 = P17;unsigned char idata RevBuffer30;unsigned char Card_Num; unsigned char Count,Countf,Count1,Count2,Count3,Count4,Count5,C_flag;void main(void) unsigned char i； InitializeSystem(); x24c02_init();LCD1602_init(); LCD1602_Disp_ZF(0x80,Time:,5); LCD1602_Disp_ZF(0x80+0x40,Num:,4); Countf=ISP_READ(0x2c00);Count1=ISP_READ(0x2c01); Count2=ISP_READ(0x2c02); Count3=ISP_READ(0x2c03); Count4=ISP_READ(0x2c04); Count5=ISP_READ(0x2c05);while (1)iccardcode();Auto_Reader();Run_DS1302();if(!KEY1) delay_10ms(50);if(!KEY1)DS1302_Table4+;Write_DS1302Init(0,0,0,0,DS1302_Table4,DS1302_Table5,0);if(!KEY2)delay_10ms(50);if(!KEY2)DS1302_Table4-;Write_DS1302Init(0,0,0,0,DS1302_Table4,DS1302_Table5,0);if(!KEY3)delay_10ms(50);if(!KEY3)DS1302_Table5+;Write_DS1302Init(0,0,0,0,DS1302_Table4,DS1302_Table5,0);if(!KEY4)delay_10ms(50);if(!KEY4)DS1302_Table5-;Write_DS1302Init(0,0,0,0,DS1302_Table4,DS1302_Table5,0);if(!KEY5)delay_10ms(50);if(!KEY5)if(C_flag=2)LCD1602_Disp_ZF(0x8a+0x40,OK ,5);Countf+;if(Countf=6)Countf=1;if(Countf=1) Count1 = Count;if(Countf=2) Count2 = Count;if(Countf=3) Count3 = Count;if(Countf=4) Count4 = Count；if(Countf=5) Count5 = Count;if(C_flag=1) LCD1602_Disp_ZF(0x8a+0x40,Error,5);if(Count=Count1)Count1=0;if(Count=Count2)Count2=0;if(Count=Count3)Count3=0;if(Count=Count4)Count4=0;if(Count=Count5)Count5=0;Speak=0;delay_10ms(20);Speak=1; ISP_ERASE(0x2c00);ISP_PROGRAM(0x2c00, Countf);ISP_PROGRAM(0x2c01,Count1);ISP_PROGRAM(0x2c02, Count2);ISP_PROGRAM(0x2c03, Count3);ISP_PROGRAM(0x2c04, Count4);ISP_PROGRAM(0x2c05, Count5); C_flag =0;while(!KEY5); 5.元件清单 STC89C52/51 40P底座 8P IC底座 8P母座（IC读写卡专用）LED*2（红、绿） 12M晶振 30P瓷片电容*2 10uf电解电容10K电阻 1K电阻*4 16P液晶底座 103电位器 继电器 9*15万用板 3V纽扣电池（含底座） DS1302芯片 32.768K晶振 1602液晶按键*6 自锁开关 DC电源插口 USB电源线 蜂鸣器 8550三极管*2 IC读写模块 IN4007二极管*36 制作过程叙述开始制作的第一步，首先我们需要制定希望完成的具体功能。当今非接触式IC智能射频卡的工作原理和实现方式不了解。尤其是理论和实践应用存在很大问题。通过大量查阅相关的书籍资料，全面系统的了解和掌握非接触式IC卡及其读写器的工作原理，并采用PHILIPS公司的Mifiire卡作为IC卡，实现以射频技术为核心、以单片机为控制器的设计。能够实现识别，删除，添加等功能。清楚了制作目标后，我们开始原理图的绘制，通过翻阅大量的资料、论文等作为参考，在多次修改的基础上，我们利用CAD绘制出了基础部分的原理图，原理图的绘制过程我们翻阅了CAD课本等书籍，对利用CAD绘图技术有了更深一步的掌握。原理图绘制的同时，我们列出了元件清单并进行购买。经过一系列的准备工作，接下来就进入到焊接部分，焊接过程中尽可能做到了走线的美观以及零件布局的合理性，首先，进行单片机底座的固定以及显示屏位置的确定，单片机放置的时候要注意到凹槽之间要对齐，并且分清楚哪个是哪个管脚，免得一会接线接错烧坏单片机，焊接排针的时候注意排针的放法，不能放反了，显示电路部分滑动变阻器的脚要分清楚。对于DC电源插口的焊接工作，一共有三个管脚，其中两个GND，有一个是不需要焊接的，第三个管脚Vcc通常要先接一个自锁开关，自锁开关在接电路中的Vcc。焊接轻触按键过程中，要清楚哪两个脚是相通的，明白原理后，焊接过程中最简单的方法是焊接按键的斜对角线。并且注意区分LED灯的正负极以及三极管的三个管脚，可以通过型号的查阅区分三个管脚。继电器一共有五个引脚，焊接继电器的过程中，要能够区分继电器的公共端、常开端、常闭端、线圈。焊接完毕后，我们利用Kei