基于51系列单片机的智能IC卡门禁控制系统设计1

编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：智能门禁系统学 院 名 称 ：学 生 姓 名 ：专 业 ：班 级 ：学 号 ：指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ： 填表时间： 年 月重庆邮电大学教务处制摘 要 本文介绍了智能IC卡网络门禁系统的设计与开发，详细分析了系统的硬件设计和软件设计，给出了制作非接触式智能卡读卡器的电路原理图和印刷电路板制作PCB图，以及主要程序设计的流程图和程序。读卡器主要由射频天线、读卡模块、RS485通信接口及单片机控制系统组成，能读写荷兰Philips公司的Mifare非接触式智能射频卡，读卡距离约10cm。当没有卡进入读卡能量范围时，系统显示时钟，当有卡进入时则读卡内数据并将卡号显示在数码显示器上。通过RS485接口与PC机组成通信网络系统，读卡器平时可独立工作，PC机会每隔一定时间访问读卡器，用PC机上的时钟统一校准读卡器上的时钟，并读取存储器内的读卡数据，以便读卡器中的数据得到及时处理。经过反复测试，系统运行正常，稳定可靠。 读卡器采用内部集成有8K字节Flash程序存储器的AT89C52单片机作控制器，扩展有带备用锂电池的实时时钟、数据存储器、8个LED显示器及显示驱动。除此以外还扩展有状态指示灯和蜂鸣器用于读卡状态指示、校时成功指示和数据传送成功指示。系统全部采用串行接口芯片，其接口管脚少、连线简单，有利于缩小读卡器的体积，降低功耗。本读卡器除了用做管理门禁用外，还可扩展其它别的用途，实现一卡多用。【关键词】门禁系统读卡器单片机串行接口Abstract This paper introduces the design and development of network access control system of intelligent IC card, a detailed analysis of the hardware design and software design of the system, the flow chart and program are making contactless smart card reading device of the circuit schematic and printed circuit board PCB drawings, as well as the main program design. Card reader mainly by the radio frequency antenna, card reader module, RS485 communication interface and MCU control system, can read and write Philips Mifare companys contactless smart RF card, card reader distance of about 10cm. When there is no card into the card reader in the energy range, the system will display the clock, when the card entered read data in the card and the card number to display on the digital display. Through RS485 interface and PC, constituting the communication network, card reader usually can work independently, PC every opportunity to a certain time access card reader, with unified clock calibration for PC card device on the clock, and read the memory card data, in order to read the data card to be timely processing. After repeated testing, the system runs normally, and is stable and reliable. Card reader using internal integration with 8K bytes of Flash program memory AT89C52 microcontroller as the controller, with the expansion of the standby battery with a real-time clock, data memory, 8 LED display and display driver. In addition, the state indicating lamp and the buzzer are extended to be used for indicating the status of the card, the success indication of the school and the successful indication of the data transfer. Serial interface chip is adopted in the system, which has few pins and simple connection, which is advantageous to reduce the volume of the card reader and reduce the power consumption. In addition to use the card reader to do the management of access control, but also can be extended to other uses, to achieve a multi-purpose card.【Key words】Access control system Card reader Microcontroller Serial interface目 录前言 2第一章 门禁系统方案设计与选择 2第一节 方案的选择 2第二节 IC卡的选择 3第三节 设计原理 3第四节 设计功能 3第五节 本章小结 第二章 门禁系统硬件电路的设计 4第一节 门禁系统电路基本原理 4 第二节 门禁系统结构图 4第三节 门禁系统各部分电路图5 一、 主控芯片 AT89C51 5 二、 门锁电路 8 三、 报警电路 9 四、 工作指示灯电路 9 五、 读卡模块 10 4 门禁系统软件设计与调试154.1 系统软件设计基本思路154.2 系统软件主流程图16 4.3 软件调试17 4.3.1 程序调试用到的软件及工具17 4.3.2 KEIL C51简介18 4.3.3 调试过程185 门禁系统的仿真19 5.1 整体电路的功能仿真19 5.1.1 系统通电后无刷卡时的仿真19 5.1.2 合法卡刷卡时的仿真205.1.3 非法卡刷卡时的仿真215.2 调试分析21 结论 22 参考文献23 致谢24 附录A 程序清单25前 言在当今社会，随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁控制系统的应用范围越来越广泛，因此门禁控制系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。目前，门禁控制系统已成为安防系统中极为重要的组成部分，在发达国家中，门禁控制系统正在以远高于其它安防类产品的速度迅猛发展。门禁控制系统之所以能够在无数多的安防类产品中异军突起，其根本原因在于门禁系统改变了以往的安防类产品，如：防盗报警，闭路监控等被动的安全防范方式，以主动的控制替代了被动的监视，通过对主要的通道控制，大大地防范了犯罪分子从正常的通道侵入，并且还可以在罪案发生的同时通过对通道门的控制限制犯罪分子的活动范围，制止犯罪或减少损失。此外，人们对门禁控制系统的应用已经不再局限于单一出入口的控制，而且还将它应用于智能大厦和高档社区的门禁控制、安防报警、考勤管理、电梯控制、停车场控制、楼宇控制等。本文介绍了基于AT89C51单片机IC卡门禁控制系统研究与实施，以单片机为核心采用编程的方法来实现门禁控制系统的功能。 根据设计的要求，对卡号的比较和开关门的指令进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中，通过读卡器读取卡号，再将卡号传送到单片机内进行比对，从而实现门禁功能。第一章 门禁系统的方案设计与选择 第一节 方案的选择门禁系统有许多种方案：主要有联网和不联网型。 联网型的结构图如图2-1所示。计算机管理机刷卡机N刷卡机刷卡机 图2-1 联网型结构图 一、联网型门禁系统的优点 实时联网。 刷卡后立即把数据传输到主机上。 便于查询并能生成报表。二、联网型的缺点 计算机要求24小时开机。 计算机或管理机万一有故障系统瘫痪。 有问题影响面大。三、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。4、 不联网型门禁系统的缺点 不便于查询。出现问题后无法马上知晓是哪一个环节出现问题。五、结论根据以上分析，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。第二节 IC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较多，接触式IC卡，以前在公共电话中用的比较多，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，成本低的只读卡，即采用EM4000型的IC卡。第三节 设计原理本设计中利用了AT89C51单片机作为主控元件，单片机是一个微型计算机，它包含了中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等。在设计中，利用了单片机与复位电路、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块组成门禁控制系统。AT89C51是整个门禁控制系统的核心部分，通过程序的编写和执行，实现门禁功能，显示功能以及警报功能。第四节 设计功能本设计为IC卡门禁控制系统。其门禁控制可实现的功能：当刷卡时，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打开，指示灯熄灭。当遇到非法卡时不显示卡号，门锁不开，蜂鸣器发出警报。第5节 本章小结 在本章中，初步探究了智能门禁系统的适用前景和各种类型的门禁系统设计。并且对本设计有一个初步的介绍：IC卡的选择，设计远离，设计功能等都有一个简要的介绍。第二章 门禁系统硬件电路的设计 第一节 电路基本原理一、门禁系统结构图该门禁系统结构图如下图所示。蜂鸣器及指示灯显示示门控 AT89C51门锁 读 卡 器图3-1 门禁系统结构图二、门禁系统主要组成 该门禁系统由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、读卡模块、显示模块组成。三、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打开指示灯点熄灭。当非法卡刷卡时，不显示卡号，门锁不打开，蜂鸣器发出警报，显示器显示该卡片为非法卡片。第二节 门禁系统电路原理图在AT89C51单片机的基础上，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。其电路原理图如下图所示。图3-2 门禁系统电路原理图第三节 各部分电路原理一、主控芯片AT89C51AT89C51是一种带有4K字节闪烁可擦除可编程只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微型处理器，俗称为单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51输出管脚和指令集相兼容。由于将闪烁存储器和多功能8位CPU组合在单一芯片中，因此AT89C51是一种高效微型控制器。主要特性： 与MCS-51兼容。 4K字节可编程闪烁存储器。 寿命：1000写/擦循环。 数据保留时间：10年。 全静态工作：0Hz-24MHz。 三级程序存储器锁定。 1288位内部RAM。 32可编程I/O线。 两个16位定时器/计数器。 5个中断源。 可编程串行通道。 低功耗的闲置和掉电模式。 片内振荡器和时钟电路。管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口是一个8位漏级开路双向I/O口，每一个脚可以吸收8TTL门电流。当P1口第一次写入1时，被定义为高阻输入。P0能用于外部的程序数据存储器，可以将它定义为数据/地址的第八位。 P1口：P1口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的缓冲器能够吸收4TTL门电流。P1口的管脚写入1之后，被内部上拉为高电平，可用于输入，P1口被外部下拉为低电平时，将会输出电流，这是因为其内部上拉的缘故。 P2口：P2口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输 入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51些特殊功能，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA端保持为低电平时，则在此期间外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。当加密方式1时，内部会被/EA锁定为RESET；当/EA保持为高电平时，则在此期间内部程序存储器。 XTAL1：内部时钟工作电路的输入以及反向振荡放大器的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89C51的芯片原理图如下图所示 图3-3 AT89C51芯片原理图二、门锁电路 门锁电路如图3-4所示，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不足，所以本电路采用复合三级管就可以避免驱动能力不足的情况发生。 门锁电路的工作原理：当P1.3口输出高电平时Q1导通，Q2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Q1截止，Q2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，门锁打开，门处于打开状态。 图3-4 门锁电路 三、报警电路报警电路如图3-5所示，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。报警工作原理： 当 P1.2输出高电平时，Q3导通，Q4截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。 当 P1.2输出低电平时，Q3截止，Q4导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。 图3-5 报警电路 四、 工作指示灯电路 工作指示灯电路如图3-6所示，以Q5的基极与P1.5口相连，由三极管9013、发光二极管、限流电阻组成。指示灯工作原理：当P1.5口输出高电平时，Q5导通，发光二极管点亮。当P1.5口输出低电平时，Q5截止，发光二极管熄灭。 图3-6 工作指示灯电路五、读卡模块设计上我们采用IC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行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，该模块主要范围为互动式玩具、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叙述如下：1、优点 独立性高，二次开发容易，安装简单。 资料读取稳定性高。 系统安全性高，RFID资料不重复且难以复制。2、缺点 电脑必须24小时开机。 掉电后上电需要进行一系列恢复手段。 第四节 硬件/软件功能125KHz感应式读卡机系统如图3-8所示。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、卡片数据输出感应线圈读卡器模组RS232outpu接CPU3.0图3-7 读卡器示意图 第五节 硬件/软件规则一、读卡模块硬件结构RF电路为125KHz解码比较电路，当EM格式卡片进入电磁场范围，引起感应电压振幅变化（amplitude modulation）时，用以解码。内部微控制器依据Manchester码的规则将这些方波信号转成16进制码。 1、读卡模块软件功能组成卡片进入感应范围，触发读卡模块进入读卡状态。读卡模块读入资料整理成输出格式。读卡模块将读入资料整理成输出格式。读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。 2、读卡模块资料输入/输出引脚NumberNameI/ODescription1DC 5V输入+5V直流输入2ANT输入线圈引脚输入3NC空引脚4GND输入接地5NC空引脚6ENLED输入指示灯控制线，低电平使用7ENBEEP输入蜂鸣器控制线，低电平使用8OK_SD输出Wiegand 26数据输出指示9BZ输出蜂鸣器信号线10D0输出Wiegand 26数据DATAO输出11D1输出Wiegand 26数据DATA1输出12LED输出指示灯信号输出13TXD输出RS232数据输出3、读卡模块输出规格（1）RS232 串行口规格 RS232数据由内部控制器产生，内部控制器将 40 bits 数据 （注：内码总计64 bits 其中 9 bits 作为数据头，15 bits 作为校验位，40bits为卡号数据）转换为10 位 ASCII 码。（2）外观尺寸图 轮廓尺寸: 56.6 mm 37.2 mm (不包括引脚长度) 外观形状: 图3-8 读卡器外型图（3）读卡器原理图 图3-9 读卡器引脚连接示意图4、非接触式射频卡的基本原理 每个卡片内部有一个小芯片和感应线圈，价格低廉，国内最普及的EM IC卡，大多为瑞士nEM或台湾GK公司的4100、4102系列芯片+线圈+卡基封装而成。每张卡有且只有一个唯一的，不可更改和复制的ID内码（64位2进制机密的永不重复的卡号），因其安全可靠，价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领域。读卡器卡号输出格式的说明：由于历史的原因，或者不同领域习惯的原因，最常见到的有五种读卡方式，我们采用的读卡格式如下：将10位十六进制的ASC字符串，即10Hex格式的倒数第5、第6位，转换为3位十进制卡号，在将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“2H+4H”，即将“2H6F”转换为“111”；“4H6c3a”转换为“27706”，最终将2段连在一起输出为“111，27706”。二、显示模块显示部分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、平板型结构、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，通过比较，选用第二种方案数码管显示。显示模块由6个数码管和6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。数码管连接电路如图3-11所示：74LS164原理：74LS164是一块14个引脚双面直插式芯片，它的工作电源比较宽，可以是3V至12V的电压；它工作的频率范围也比较宽，从0-5MHZ都能正常工作。它是一个串行输入，并行输出的移位寄存器，并带有清除端的IC芯片，它为8位串入并出移位寄存器，1、2为串行输入端，Q0Q7为并行输出端，CLK为移位时钟脉冲，上升沿移入一位；MR为清零端，低电平时并行输出为零。VCC与GND为工作电源脚：它一般正常工作电压为正5V。CLR（/MR）端：为清除端，当此脚为低电平时，使得74LS164输出全部为0；CLK端：时钟脉冲输入端，在CP脉冲的上升沿的作用下实现移位，在CLK为0，芯片不工作；CLR为1时，74LS164保持原始状态不发生变化。 图3-11 显示模块电路图 第六节 本章小结 在本章节中主要介绍了智能门禁系统的各个硬件部分的设计和制作，并对各个部分的硬件使用器件做了一个比较详细的介绍和解释。特别是对非接触式刷卡模块进行了深入的介绍，对射频开锁原理进行解释，探究了其内部进行的转码规律和转码结果，让我们知晓了它与一般的转码机制不同的所在。最后介绍了显示模块的显示方法和数码管显示的电路图，对整体的硬件有一个较为完整的介绍和解释。第三章 门禁系统软件设计第一节 系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须要拥有完善的硬件作为保证，同时还必须要拥有相应的设计合理的软件作为支持。尤其是在微机应用十分发达的今天，许多需要由硬件来完成的工作，都可以通过软件的编程来代替。甚至有些需要采用非常复杂的硬件来完成的工作，有时采用软件编程会使工作变得很简单。因此充分地利用其内部十分丰富的硬件和软件资源，采用与51系列单片机相对应的51汇编语言以及结构化程序设计方法进行软件编程。 程序设计的语言分为三种：机器语言、高级语言和汇编语言。机器语言是计算机唯一能“看懂”的语言，用高级语言或汇编语言编写的程序都必须要翻译成机器语言的程序，这样计算机才可以“看懂”，然后再去逐一地执行。高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，因此本系统选用了高级语言。经过多方面的考虑和实际因素。例如：如果该设计进入了寻常百姓的家中，在使用过程中会有程序出现问题，这几乎是必然的结果，此时的调试人员不可能全由汇编语言精通的人员去进行调试，所以为了不埋下隐患，我们必须采取一种通俗易懂的计算机语言进行软件的编写和调试。又例如：使用汇编语言主要是对各大细节进行微调，我们需要的是对塑料大棚的一个整体的操控，不需要用到这样的精细操作，所以c语言已经完全能够满足我们的要求，而且我们使用的芯片内存应对这样的设计系统已经绰绰有余。所以无需再为自己的设计选择不必要的麻烦，在有限的时间下不如将这些时间运用到开发新的塑料大棚的功能上面，所以完全没有必要因为跟风就使用对于自己来说，看明白就是一个挑战的汇编语言来棘自己的手，使用c语言就能办到的事情，我们就没必要去纠结软件设计的困惑了。第二节 系统软件设计主流程图初始化 指示灯亮N 是否有卡刷Y 读卡 报警 显示“F” 判权限 是否合法NY开锁 指示灯熄灭 显示卡号 图4-1 系统程序流程图第三节 软件调试把编写好的汇编语言程序的载入软件调试工具，检查软件是否有错误，再根据软件提示对程序进行修改，直到没有错误再生成单片机能运行的机器语言，再用51开发板或其它写入工具把机器语言写入单片机进行实际的程序调试，根据实际情况再对程序的不足加以修改，直到满足设计要求。一、程序调试用到的软件及工具 调试本程序需要用到KEIL C51，Protels以及51开发板一块及其配套的下载烧录软件。二、KEIL C51简介 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，全Windows的界面。在大型软件的开发时更加能够体现出高级语言的优势。 C51工具包的整体结构： uVision和Ishell分别为C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，能够完成编译、编辑、调试、连接以及仿真等整个的开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。3、 Protel99SE软件简介 Protels的工作界面使用的是微软公司的标准的界面，如图所示，非常的清楚和清晰，各种工具的使用是和我们用习惯的模板是一模一样的，所以上手速度非常快，不需要很辛苦的进行学习就能够在很短的时间里掌握Protels的精髓，因此我们选择了Protels来进行模拟仿真、Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真51 系列、AVR，PIC 等常用的MCU 及其外围电路（如LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件） 可生成30多种格式的电气连接网络表。 强大的全局编辑功能。 在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中。 同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络。 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性。 满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库），方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f5）。 支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文，PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。 强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查。 智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺。 提供大量的工业化标准电路板做为设计模版四、调试过程首先打开KEIL C51主程序，新建工程，新建文本框写入程序，保存，检查是否有语法错误，经反复检查无误后汇编，生成51单片机可执行的HEX文件。然后用51开发板相匹配的烧录软件把HEX文件写入单片机。调试过程如图4-2所示。图4-2 调试过程第四节 门禁系统的仿真本文的前几章详细介绍了器件的选择，硬件电路部分的设计以及软件设计流程，本章的工作是把各部分组合成一个总体，进行软硬件的联合调试以及系统整体功能的仿真。一、整体电路的功能仿真1、系统通电后无刷卡时的仿真 系统通电后无刷卡时的仿真结果如图5-1所示，从图中可以看出当系统通电后无刷卡时，红色指示灯亮，数码管无显示，绿色指示灯不亮代表门锁闭合，喇叭无响声。 图5-1 系统通电后无刷卡时的仿真图2、合法卡刷卡时的仿真 合法卡刷卡时的仿真结果如图5-2所示。事先存入单片机一个合法卡号为“123456”，当有合法卡进行刷卡时，红色指示灯熄灭，绿色指示灯发光代表门锁打开，数码管显示合法卡号“123456”，喇叭无响声。图5-2 合法卡刷卡时的仿真图3、非法卡刷卡时的仿真 非法卡刷卡时的仿真结果如图5-3所示。当有非法卡进行刷卡时，红色指示灯仍然发光，绿色指示灯不亮代表门锁不打开，数码管显示“FFFFFF”，喇叭发出警报。图5-3 非法卡刷卡时仿真电路图4、调试分析 通过以上调试仿真的过程可以看出，IC卡门禁控制系统的基本功能都已经实现，能够实现卡号的比较，卡号的显示，开锁，声光报警等功能。由于proteus中没有IC卡读卡器的仿真模型，在仿真中用键盘输入卡号的方式代替读卡器读取卡号并传送给单片机的过程。此外为了更加直观地表示门锁是否打开，采用绿色LED代替继电器开锁。 第四节 本章小结 本章主要介绍了本设计所采用的各类软件和使用的编程语言。深入介绍了各类编程语言的优缺点以及为什么选择C语言来进行编程的原因。然后介绍了仿真软件Protels的优点和实用性，介绍其一般的工作模式和操作方法。接着对单片机和上位机的联系即下载操作的使用软件：Keil软件进行全面的描述和介绍简单的操作，工作模式等。最后对本系统的软件设计进行一个简单的概述。 结 论本设计采用AT89C51 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,来实现门禁控制系统的功能。其中的主要工作有： 本设计中采用AT89C51单片机作为主控元件，采用EM9913BF读卡模块。 硬件系统主要设计了以下几部分：读卡器电路、数码管显示电路、工作指示灯电路、开锁电路、控制电路、报警电路等。 软件采用C语言来实现初始化、卡号的对比、卡号的显示和对设备的控制。完成了整个系统的调试与仿真，实现了系统的基本功能。本门禁控制系统还可以一些功能扩展，使其更符合实际应用的需要。可以进行的改进与完善工作如下： 本系统可以增加输入模块，通过键盘输入的方式直接添加或删除合法卡号，这样更有利于管理者管理用户IC卡。本系统可以增加时钟模块和存储模块使系统功能更完善，管理者可以查询历史刷卡记录，以便统计人员出入情况。 致 谢在参加毕业设计之前我就已经接触过智能门禁系统方面的相关知识和实用设计，对这方面的创新十分感兴趣。智能门禁系统的前景十分明亮，发展方式多种多样，各类高新技术都可以运用于新型的智慧型城市。因此，不仅仅处于兴趣，加上对未来发展前景的展望，我在本次毕业设计中选择了进行智能门禁系统的设计，期望于对新型智慧型城市有一定的帮助。实践是检验真理的唯一标准。在构思过程中的天马行空，毫无现实依据的增加各类系统基础软件，实现各种高新功能技术等，都给我后续的硬件软件构思搭建带来了巨大的困难。在基于经济条件，时间条件和各种外界因素的制衡下，我不得不放弃了很多很有创意的构思系统。考虑到价格，运用人群的因素，我采用了价格低廉但是功能完备的普通硬件设施。用简单实用的51单片机作为主控芯片来控制继电器的启动。制作过程是一个考验人耐力的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路调试都需要一步一步认真分析，千万不能过分追求速度，在调速过程中对于遇到的问题要总结笔记为以后设计提供宝贵的经验，为以后的设计积累了宝贵的经验，这次设计制作过程中通过不断训练让我受益匪浅学习到了很多的科技制作方面的知识，掌握了这些基本的技能。总体来说，通过这次毕业设计，我不仅仅给我的大学画上了一个完美的句号，也为我自己的学业交上了一份满意的答卷。我希望我的毕业设计不仅仅是让我顺利毕业的作业，更可以在未来运用到实际生活中，给传统的中国家庭带来翻天覆地的变化。参考文献1 谢振辉.改进式 MCS-51 单片机实验 ，北京，科学出版社，20062 赵建领.51 系列单片机开发宝典北京，电子工业出版社，20073 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， 20054 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,20075 李玉梅.基于 MCS-51 系列单片机原理的应用设计北京，国防工业出版社,20066 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，20077 黄菊生.基于智能IC卡的网络门禁系统设计与开发D.硕士论文长沙:湖南大学,20068 安静宇.基于非接触式IC卡门禁系统的设计.西安科技大学,20069 陈龙三.8051单片机C语言控制与应用北京，清华大学出版社，200710 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