某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计毕业论文.doc

河南城建学院本科毕业设计（论文） 第一章 绪论某商用写字楼门禁和电子考勤系统的设计毕业论文目录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题的来源11.2 门禁考勤系统的发展11.3 门禁考勤系统国内外发展的现状2第二章 基于非接触IC卡的门禁考勤系统概述32.1 射频识别技术32.2 门禁考勤系统概述42.2.1 门禁考勤系统的概念42.2.2 门禁考勤系统工作原理42.2.3 门禁考勤系统的组成42.2.4 门禁考勤系统的功能52.3 门禁考勤系统的设计方案62.4本门禁考勤系统特点及功能7第三章 门禁考勤系统的硬件设计83.1门禁控制器简介及功能83.2 读卡电路83.3 RS485通信电路93.4 存储器的扩展103.4.1 存储器的选型103.4.2 存储器的数据接口113.5 IIC总线接口123.5.1 IIC总线的特点123.5.2 IIC总线的构成及信号类型123.5.3 IIC总线基本操作133.6 看门狗电路133.7 RS485RS232转换电路153.8 门禁系统设备的选型及参数173.8.1 AC2000门禁系统的介绍173.8.2 AC2000的性能指标173.9 目标建筑的选择及设备的布置183.9.1 目标建筑的介绍183.9.2 设备的布置18第四章 门禁考勤系统的软件设计194.1 控制器的主程序设计194.2 读卡中断子程序204.3 控制器串行通信中断子程序设计224.4 上位机串行通信程序设计234.5 门禁管理功能模块部分界面254.6 考勤管理功能模块部分界面334.6.1 正常班考勤设置334.6.2 考勤统计和生成报表35第五章 总结与展望395.1 本课题总结395.2 门禁考勤系统展望40参考文献41附录42致谢43第一章 绪论1.1 课题的来源当今社会是科学技术日新月异、飞速发展的信息时代。人们正感受着高科技带来的极大方便和益处，同时，人们对于高科技服务于生活的要求也越来越高。现代信息识别技术的发展是现代科技发展中最活跃的一部分，自从条形码识别技术诞生以来，先后出现了磁条读写技术、接触式IC卡读写技术、光电卡读写技术、非接触式IC卡读写技术，每一种新技术的诞生都曾经给人民生活带来极大的便利。随着信息时代的到来，计算机在各行业都得到越来越多的应用，商用写字楼信息管理的计算机化、网络化和数据库化将是建设现代化商务办公必不可少的基本条件。随着人们对门禁系统性能各方面要求的不断提高，现在智能门禁系统的应用范围越来越广泛。人们对智能门禁系统的应用己不再局限于单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能小区的门禁控制、企业的考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还能与其它联动控制设备等一起构成多种控制功能的系统。1.2 门禁考勤系统的发展12目前，一些企业、学校、政府机关、金融系统、军事系统等，为了学习、工作的安全与有效，不希望什么人都可以进出，只允许某些有权限的人方可进出，而且在一些场合，需要规定什么时间段可以进出。传统的方法是工作人员对出入人员进行登记放行，上下班采用纸张签到，这种方法费事、费力又存在很多漏洞，不利于管理。随着技术的进步，门禁考勤系统逐渐由原来钥匙开门、手工登记，到IC卡的门禁考勤管理，最后到现在的非接触式IC卡门禁考勤系统。非接触式门禁考勤系统采用个人识别卡方式工作，给每个有权进入的人发一张个人识别卡，相当于一把钥匙。系统根据该卡的卡号和当前时间等信息，判断该卡持有人是否可以进出，同时还可以记录每个职工是否按时上下班。门禁考勤系统的另一个优点是可以随时增加和删除某一张卡，不必担心卡丢失后造成损失。门禁是一种以CPU处理器为核心的控制器、信息采集器和电控锁等组成的控制网络系统，通过系统的信息读取、处理，实现对各种门锁开关的自动控制。按信息读取的方式可分为:插卡式、感应式、图像识别式、眼睛虹膜识别式等。门禁考勤系统属于楼宇自动化系统部分，能有效的提高管理的层次和效果，具有对门户出入控制、考勤、安保防盗、报警等多种功能，既方便了内部人员的自由出入，又杜绝了外来人员随意进出。它将结束钥匙时代，成为现代社会进出管理的新潮流。1.3 门禁考勤系统国内外发展的现状门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展的，国外门禁系统的知名品牌有美国的休斯(HID)、西屋(WSE)、洛泰克(NTK)，以色列的DDS、英国的集宝等品牌。国内从事门禁系统有捷顺、北京青云等公司。目前，国内外研制和使用的门禁系统主要集中在感应门禁系统和生物识别门禁系统。在生物识别门禁系统中又以指纹门禁系统应用最为广泛。随着计算机图像处理和模式识别理论以及大规模集成电路技术的不断发展与成熟，指纹自动识别系统的体积不断缩小，其价格也将不断降低。生物特征识别技术将会更加注重安全性、便携型、精确性、鲁棒性和可用性。核心算法研究方面，在指纹识别技术研究继续深入的同时，面像、虹膜识别技术也将会加速发展，新式的识别技术，如静脉识别等，也会不断产生。核心技术研究将更加关注不清楚部分或难以采集的特殊特征的处理方式，大规模数据库快速检索和数据挖掘方法也正在加速研究中。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左右。国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外类产品价格低大约1050左右。但系统的可靠性稍差一些。河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 基于非接触式IC卡的门禁系统概述第二章 基于非接触IC卡的门禁考勤系统概述2.1 射频识别技术非接触式IC卡(又称射频卡)是90年代初发展起来的新技术，它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，而且非接触式IC卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点。非接触式IC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。非接触式IC的读写过程，通常由非接触式IC卡与读写器之间通过调制的射频信号来完成。非接触式IC卡本身是无源体，当读写器对非接触式IC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。由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是软件控制的操作过程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。非接触式IC卡与传统的接触式IC卡相比，它在继承了接触式IC卡的优点的同时，如容量大、安全性高外，又克服了接触式IC卡所无法避免的缺点，如读写故障率高，由于触点外露而导致的污染、损伤、磨损、静电以及插卡不便、易受恶意攻击等。非接触式IC卡完全密封的形式及无接触的工作方式，使之不受外界不良因素的影响，从而使用寿命完全接近IC芯片的自然寿命，因而卡本身的使用期限以及操作的便利性都大大的高于接触式IC卡。可见，非接触式IC卡存在着磁卡和接触IC卡无可比拟的优点，使之一经问世，便立刻引起了世界广泛的关注。同时，国际标准ISO0536和ISO14443阐述了对非接触式IC卡的有关规定，将使非接触式IC卡发挥更大的应用潜力。毫无疑问，集众家之大成的非接触式IC卡将在身份识别、金融、电子货币、公共交通、智能楼宇、小区物业、社会保障等诸多领域独领风骚。2.2 门禁考勤系统概述2.2.1 门禁考勤系统的概念3门禁考勤系统由门禁控制器、读卡器、通讯转换器、门禁考勤软件和电子门锁组成，读卡方式属非接触读卡方式，持卡人只要将卡在读卡器附近，快速晃动一次，读卡器就能感应到有卡并将卡中的信息（卡号）发送到主机，主机进行检查卡合法性，然后决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的刷卡范围内均可实现门禁管理功能。2.2.2 门禁考勤系统工作原理4门禁系统的工作原理：系统利用无线射频识别卡中的晶片编码唯一的特性，将卡的唯一编码先预置于控制器的数据库中，当持卡人持卡通过由控制系统的管制通道时，读卡器将持卡人所持卡的编码资料读入，并将这些编码资料通过数据传输线路传输到门禁主机。门禁主机将收到的编码资料与数据库中预存的资料进行比较，如果符合预先设置的通行条件，门禁主机将向执行器发出开锁指令，允许持卡人通过；如果不符合通行条件门禁主机不发出开锁命令，不允许持卡人通行。遇到非法入侵等情况，门禁主机会自动报警并发出开锁信号。考勤系统的工作原理：利用系统每次读卡（无论是否发出开锁指令）记录，根据用户自行设置的考勤规则、考勤部门、考勤班次及加班设置等规则，系统按照上班时间段的收起读卡记录，下班时间段的末次读卡记录作为考勤记录的原则自动分析、整理持卡人的考勤记录，生成考勤日报和考勤月报，并打印出考勤报表，共管理者参考。2.2.3 门禁考勤系统的组成5门禁考勤系统一般有目标识别子系统(读卡器)、信息管理子系统和控制执行机构三部分组成，如下图2.1所示：信息管理子系统控制执行机构目标识别子系统 图2.1 门禁系统组成框图(1)系统的前端设备为各种出入口目标的识别装置和门锁启闭装置。包括识别卡、读卡器、电子门锁、指示信号和警号等。主要用来接受人员输入的信息，再转换成电信号送到控制器中。同时根据来自控制器的信号，完成开锁、闭锁、报警等功能。(2)控制器接受底层设备发来的相关信息，同自己存储的信息相比较以作出判断，然后再发出处理的信息。当然也接受控制主机发来的命令。单个控制器可以组成一个简单的门禁考勤系统来管理一个门或多个门。多个控制器可以通过通信网络同计算机连接起来就组成了可集中监控的门禁考勤系统。(3)管理计算机(上位机)装有门禁系统管理软件，它管理着系统中所有的控制器，向它们发送命令，对它们精心设置，接受发来的信息，完成系统中所有信息的分析与处理。2.2.4 门禁考勤系统的功能5(1)管理各类进入人员并制作相应的通行证，设置各种进出的权限。(2)对某时间段出入的人员或某人的出入情况实时统计、查询和打印。(3)在特殊数情况下，可以使用上位机命令开门。(4)凭有效的卡片，代码和特征，根据其进出权限允许进入或拒绝进入。属于黑名单者将报警。(5)系统的控制器可以通过总线的方式与控制中心连接，记录所有合法进入人员的信息，包括人员的姓名、进入时间和出门时等。(6) 方便管理者对员工考勤情况进行快速、方便和智能地管理。2.3 门禁考勤系统的设计方案门禁考勤主要设计目标是，设计一种具有对人员进出授权、记录、查询和统计等多种功能，还可作为人事管理、考勤管理等使用，可与任何机电设备产品及控制系统配合使用的智能卡门禁系统。本门禁系统既能方便内部人员的自由出入，又能杜绝外来人员随意进出，提高安全防范能力。以下是本设计的智能卡门禁系统的单机应用的框图，如图2.2：图2.2 单机应用的框图 本门禁考勤系统共有五部分组成：主控计算机及门禁管理软件、RS232RS422/485转换器、门禁控制器、读卡器以及电子锁等执行机构组成，所有的门禁装置可以组成一个总线型的拓扑网络，主机和各个节点的门禁控制器之间采用RS485的全双工通信方式。本门禁考勤系统是一种总线型有线传输出入口控制系统，本门禁考勤系统可以采用RS422/485总线型网络组网。其信号传输方式采用RS485/422方式，系统网络的传输有效距离为1200米以内，如需延长则增加中继信号放大器即可。RS 485/422方式传输的信号到达信号转换器后，由信号转换器转换为标准的RS232信号，与计算机串行口连接。如下是本门禁系统的联网图，如图2.3： 图2.3 联网应用方案图2.4本门禁考勤系统特点及功能（1）可以通过系统打开某个门或所有门；（2）员工或住户的个人识别卡读卡后，经系统认可方能打开门；（3）系统实时显示当前所有门的进出情况；（4）建立用户数据库，使之与个人识别卡进行一一对应；（5）建立操作者权限控制等级，以便于多级安全管理；（6）可以通过系统软件来查询哪些人(卡)能打开该门；（7）系统对设备的故障进事实监控，以便维护人员及时维护；（8）员工在系统中任何一台考勤机上刷卡，在管理员和领导的计算机上可以马上弹出该员工的照片、部门、是否迟到等信息；（9）系统可以在任意时刻显示目前已到员工、迟到员工、外出员工等信息；（10）可以设置多个考勤时间，而且考勤参数可以针对每一个员工设置；（11）可以管理和查询员工的信息，可以自动生成考勤工资，可以按公司、部门、个人进行考勤统计、分析、报表，供管理人员分析迟到的主要原因，分析迟到的人员分布、季节分布等，供加强管理和改善员工的交通状况参考。（12）无钥匙开门。由于实现门禁，对于无卡人员将被挡在门外。前来办事人员可通过门前电话与相关部门沟通，由该部门协助开门。挡住了广告、推销等闲杂人员，提升了公司的安全等级。河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 门禁和考勤系统的硬件设计第三章 门禁考勤系统的硬件设计3.1门禁控制器简介及功能控制器是门禁考勤系统的核心，它由一台微处理机以及相应的外围电路组成。如果将读卡器比作系统的眼睛，将电磁锁比作系统的手，那么控制器就是系统的大脑，由它来辨别是否为本系统已注册的有效卡，该卡是否符合所限定的时间段，从而控制电磁锁是否打开。它可独立控制4个门的单项进出或两个门的双向进出。通过RS485总线，可将127个DCU组成一个控制网络，最多可以管理508个门点。门控部分主要以集中控制器为中心，向上通过网卡或Modem接到管理中心，向下则通过RS485转换器进入RS485总线，采用令牌方式对各个门进行数据采集，并进行数据处理后，发往管理中心。门禁控制器的功能主要包括：（1） 运用感应卡进行出入人员记录。（2） 声音信息及报警提示。（3） 具有通信接口与上位机连接（4） 与上位机通信接口是RS485（5） 系统可用2000040000张IC卡片。（6） 上位机开机时，可以实时处理各子系统事件；上位机不工作时，控制器可以保存2048条事件记录。（7） 具有异常情况时自控及恢复功能，如硬件设有看门狗及掉电检测等电路。（8） 具有高度自检功能，允许上位机对控制器进行全透明检测，并由此可进行大部分的故障检测。（9） 具有进出核对，上下班考勤等事件记录功能。3.2 读卡电路3门禁控制系统读卡电路如3.2图所示。实现的功能过程是：上电以后，当非接触式IC卡进入读写器工作区域内，读卡器向卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读卡器发射的频率相同。在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使卡内电容有了电荷。在这个电容的另一端，接有一个单向导电的电子泵，将这电容内的电荷送到另一电容内储存。当所积累的电荷达到2V时，此电容作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射给读卡器。图3.2 门禁控制系统读卡电路图TXTCTXC读卡器与控制器通信控制端口；SICOTIO读卡器与控制器数据通信端口；ANT1，ANT2输出天线与IC卡实现无线通信。3.3 RS485通信电路如图3.3所示为以芯片SN75176为主体构成的通信电路。SN75176芯片有一个发送器与一个接收器，非常适合作为RS485总线驱动芯片，其工作电压范围为3.05.5V，可以完成TTL电平与RS485电平的转换。图3.3 RS485通信电路各引脚功能如下：RRXD SN75176与控制器通信接收端口；DTXD SN75176与控制器通信发送端口；RE，DETR SN75176与控制器通信控制端口；当使能信号TR为低电平（TR=0）时，SN75176处于接收状态，芯片作为接收器；当使能信号TR为高电平（TR=1）时，SN75176处于发送状态，芯片作为发射器。BRX485 SN75176同上位机通信接收端口；ATX485 SN75176同上位机通信发送端口。3.4 存储器的扩展3.4.1 存储器的选型由于本系统需要存储的卡片的信息很多，并且对于门禁系统来说所要记录的卡片数越多越好，所以单片机所需的存储空间相对要增加，AT89C52单片机本身只带有265字节的RAM和8K的Flash，因此要对其存储系统进行扩展。存储器有并行存储器和串行存储器之分，并行存储器存储容量大，数据传送速度快，但是芯片大，管脚多，需要占用CPU大量的I/O引脚，外部扩展也很复杂。串行存储器的体积小，与CPU的接口简单，一般只要占用23根I/O口线。考虑到AT89C52单片机本身的I/O口的限制，以及本门禁系统的硬件设计中几乎把AT89C52单片机的I/O口用完，再者是存储器存储速率的快慢以及容易布线的特点，综合考虑以上因素，本系统的外部存储器采用了串行存储器。串行EEPROM存储器生产厂家很多，典型的有美国ATMEL公司、Microchip和美国国家半导体公司等都生产这样的产品。我们选用了ATMEL公司的AT24XX系列。目前AT24XX系列实用的存储器种类相对比较多，有AT24C01/02/04/08/16/64/128等，它们的存储容量分别是1Kbit、2Kbit、4Kbit、8Kbit、16Kbit、64Kbit以及128Kbit，这些产品所需的电压低，功耗小，很适合对电压和功耗要求很严格的场合。本系统我们用AT24C64，它与容量更大的同系列存储器兼容，如AT24C128和AT24C256等，替换更为方便，以便于将来存储卡片数的增加和系统升级。AT24C64是2线制的串行EEPROM存储器，支持IIC总线数据传输协议，8KB的存储容量，只用两根线与AT89C52单片机构成串行接口。AT24C64与AT89C52单片机的接口电路图如图3.4所示。图3.4 AT24C64与AT89C52单片机的接口电路图AT24C64与AT89C52单片机连接的2根线是：SCL接AT89C52单片机的P2.0，同步时钟输入。SDA接AT89C52单片机的P2.1，串行数据输入输出，这两根线都需要接上拉电阻。AT24C64另外的几根线：WP接地，写保护引脚，WP=0，允许读写操作。A0、Al、A2 AT24C64地址引脚，必须接固定电平。3.4.2 存储器的数据接口存储器AT24C64为8引脚的DIP封装，其外观如图3.5所示。管脚的定义如下：A0、Al、A2是地址引脚，这三个脚不同的连接，使得CPU可以寻址8个AT24C64，8个芯片都有自己的固定地址，分别对应A0、Al、A2组成的3位2进制数的值，从000到111，我们选择000和100。SDA是双向串行数据/地址的复用引脚，用于数据的接受和发送。SDA是个开漏输出引脚，可以和其他的开漏输出或集电极开路的门电路输出直接进行接线，不会有任何硬件的损害。SCL是串行时钟输入线，为接收数据和发送数据产生时钟节拍。WP是写保护线，接到高电平(5V)是对存储器进行写屏蔽，接地电平(0v)时，允许对存储器写入数据。本系统中一直接地。图3.5 AT24C64的DIP封装图3.5 IIC总线接口IIC总线(Inter Integrate Circuit BUS)全称是芯片间总线，它是一种由PHI-LIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它可以两根连线实现全双工同步数据传输，可以极为方便的构成外围器件扩展系统。3.5.1 IIC总线的特点IIC总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。IIC总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。IIC总线的另一个优点是，它支持多主控 (multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主控器。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。3.5.2 IIC总线的构成及信号类型IIC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行IIC总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种带有IIC总线接口的电路均并联在这条总线上，这就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，IIC总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)，又是发送器(或接收器)，这取决于它所要完成的功能。CPU发出的数据信号分为地址码和有效数据两部分，地址码用来选址，即接通需要接收收据的器件。器件选通后，就可以向选通的器件发送有效数据。这样，各器件虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。IIC总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。l 开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。l 结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。l 应答信号：接收数据的IC在接收到数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示己收到数据。主控器向接收单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，主控器接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为接收单元出现故障。3.5.3 IIC总线基本操作IIC规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件(通常为微控制器)控制，主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。3.6 看门狗电路看门狗电路的使用是为了防止单片机进入死机状态或者程序跑飞，看门狗电路能在单片机发生故障进入死机状态时，重新复位单片机。当前有多种看门狗的芯片，如MAXIM公司的MAX802，MAX813等。而且，有好多种单片机中本身就集成有看门狗。但是本系统选择的单片机AT89C52没有集成的看门狗电路，所以在系统电路设计时加了一个看门狗电路。不过一个外部的看门狗是比单片机自带的看门狗系统要好，因为它不依赖于单片机。本系统采用看门狗电路MAX813作为程序运行监控器。MAX813是具有电源监控电路的微处理器芯片，它不仅内部有看门狗定时电路，而且能对电源电压实现检测。它具有四个功能：1、看门狗计时器功能，如果看门狗输入在1。6s内没变化，就会产生看门狗输出；2、电压检测功能，掉电或电源检测电压低于1。25V时，产生掉电输出；3、上电复位功能，系统上电时自动产生脉宽20Oms的复位脉冲；4、人工复位功能，当人工复位端输入低电平时，产生复位信号输出。MAX813的外观图如图3.6所示。其主要引脚定义为：图3.6 MAX813引脚图：手动复位端。当该端输日低电平保持140ms以上，MAX813就能产生复位信号。该复位信号脉宽为2OOms。PFI：电源故障输入端。当该端输入电压低于1。25V时，MAX813使电源输出端产生的信号由高电平变为低电平。：电源故障输出端。电源正常时，保持高电平;电源电压变低或掉电时，输出由高电平变为低电平。WDI：看门狗信号输入端。程序正常运行时，必须间隔1。6s之内使该端输入反向信号。若该端输入信号超过1。6s未改变方向，则产生看门狗输出。RST：复位信号输出端。上电时，自动产生200ms的复位信号；手动复位端输入低电平时，该端也产生复位信号。：看门狗信号输出端。正常工作时输出高电平，看门狗输出时，该段输出信号由高电平变为低电平。在程序设计时，设定执行程序中全部任务的时间比看门狗延时周期短，并且对于每项任务设置一个标志，使看门狗对多项任务进行监视，只有当全部标志置位，也就是在程序跑飞或进入死循环造成系统失效时，将由看门狗发出一个复位信号，使系统能尽快复位并恢复正常工作。看门狗的电路原理图如图3.7所示：图3.7 看门狗器件MAX813的连接图并且在程序设计时，在程序存储区中每隔一段区域放置一个软件陷阱，可以将跑飞的程序纳入正确的系统运行轨道。由于软件陷阱都安排在正常程序执行不到的区域，如程序区、表格、未使用的ROM区、未使用的中断向量区等，故不会影响程序的执行效率。 3.7 RS485RS232转换电路由于本门禁系统考虑到控制器和管理上位机的距离有时很远，所以在数据传输中采用了RS485格式，要想和上位机通信，必须把单片机传送过来的信号进行转换。此转换器不仅可以用到本门禁系统中，还可以用到所有的需要RS232RS422/485的场合，是一种通用的转换器。转换器的电路图如下图3.8所示：图3.8 RS232/RS485转换电路目前，大部分PC机的通信端口为9芯片D行插头。在实际的串行通信时，通常只使用其中的RTS、RXD、TXD、GND四个口，就可以构成简单的四线通信电路。笨熊利用RS232工作时RTS和TXD(RXD)之间的电平关系。其设计思想：当RS232的RTS端为逻辑电平1（12V）时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出端为TTL高电平（+5V），此时选中RS485驱动芯片的DE端，RS485驱动芯片作为发送器，允许RS485接收，这样，RS232的TXD端就可以发送数据。当RS232的RTS端为逻辑低电平0（+12V）时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出端为TTL低电平（0V），此时选中RS485驱动芯片的RE端，RS485驱动芯片作为接收器，允许RS485发送数据。当驱动芯片的R端输出为逻辑高电平时，光电耦合器发光二极管不发光，光敏三极管不导通，这样，在RS232输出停止时，其TXD电平为12V，电容被充电到12V；当R端的输出为逻辑低电平时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出为+5V，在RS232逻辑电平0的范围内。考虑到有时转换器工作的环境会十分复杂，存在着许多不可预测的干扰，因此，抗干扰问题是设计中所要解决的主要问题。在收集众多资料的基础上，决定采用“接受/驱动隔离接受/驱动”的工作方式最为可靠。同时，又考虑到有时数据传输中的上行干扰也比较大，所以用了电源隔离模块，使用不同的电源给其中的模块供电。如下是设计的原理框图如图3.9所示：图3.9 RS232RS422/485原理框图该电路首先通过MAX490芯片将单片机侧远距离传输的电流环信号转换成TTL/CMOS标准的电平信号，然后通过光隔6N137进行光电隔离，得到同样是和TTL/CMOS电平兼容的电平信号，最后经MAX232A芯片转换成RS232电平。3.8 门禁系统设备的选型及参数根据前面门禁要完成的功能的介绍，本设计选择了北京吉高公司的AC2000门禁系统，它能完成本设计的要求。3.8.1 AC2000门禁系统的介绍AC2000门禁系统的功能及特点：AC2000的主要功能有：出入口控制功能、考勤管理功能、巡更管理功能、消费管理功能、停车场管理功能等。AC2000系统的特点：1、 安全的分体结构设计2、 兼防盗监控一体化3、 可靠性的结构设计4、 安全的电路设计5、 兼容性及扩展性强6、 具有考勤、监控软件功能7、 其他功能：发卡功能、读卡功能、门锁功能、查询功能等。3.8.2 AC2000的性能指标AC2000门禁系统的性能指标如表3.1所示：用户卡发行量45000张网络通信速率10Mb/s主机存储事件56800条网络通信协议TCP/IP开门方式密码开门、刷卡开门、卡加密码感应距离大于100mm双向刷卡支持可用卡片类型EM卡或与之兼容的感应卡/其他标准卡密码长度6b延时报警0255s输入电源AC220V关门延时0255s电锁驱动输出直流、12V、1A通电开/断电开可选防反传事时间0255s门磁输入接口有环境温度-555本地报警输出有环境湿度10%90%数据保持时间1年以上配套执行器AC2000C通信端口标准RS485可选读卡头AC2000系列通信速率115 200b/s设置及监控软件有通信距离理论距离1200m考勤管理软件有表3.1 AC2000门禁系统的性能指标表3.9 目标建筑的选择及设备的布置3.9.1 目标建筑的介绍本设计的目标建筑是一个22层的商务写字楼，它包括地上22层、地下两层。其中，地下二层主要是停车库（可容纳63辆车）、设备用房、卫生间、电梯间、配电间等。地下一层主要由地下停车库（可容纳50辆车）、设备用房、卫生间、电梯间、配电间等。首层主要有商务办公大堂、办公室、商务中心、消防控制室、商业区、设备用房、卫生间、电梯间、配电间等。二层、三层的布局基本一样，主要有商务中心、商业区、配电间、电梯厅、设备室、卫生间等。四十七层主要有商务办公区、电梯间、配电间、卫生间、楼梯间等。十七层以上没有设备间，属于大型的办公场所，本设计选择的是有共性的四十七层，以上不再考虑。本设计主要做的是四十七层中商务办公室的门禁考勤系统（其中，考勤是依赖于门禁系统的，门禁系统储存的信息也可以作为考勤信息使用，不再另行设计考勤系统。）。四十七层的平面图参考附录A。3.9.2 设备的布置根据附录B的四十七层的平面图可知：四十七层上每一层有四个办公区，选择四个单位或公司在这里办公。本设计分别对这四个单位或公司进行门禁考勤功能的设计。每个单位或公司安装一个门禁考勤系统，则每层安装四套门禁设备。本设计选用四门门禁主机，相对来说比较经济。根据选择的设备，布置设备。设备的布置图参考附录B。45河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 门禁和考勤系统的软件设计第四章 门禁考勤系统的软件设计控制器的软件部分主要完成以下功能：1、完成和读卡器通信接口。接收从读卡器发送过来的ABA Track2 10位格式的卡号。2、与PC机的通信接口。主要是串口通信的设计。包括处理从PC机上接收时间、时段等设置数据，向PC机上传卡片资料等。3、定时操作、定时控制、定时延时、定时复位看门狗。4、对门禁和考勤装置的动作控制。包括开门、关门、考勤记录等。在与读卡器通信接口中，利用AT89C52的外部中断INTO和INTI进行串行通信，在外部中断中处理串行数据，把串行数据转换成并行数据。与PC的串行通信中，主要是采用全双工的RS485通信方式，开门延时、蜂鸣器报警、更新控制器的时间主要在定时中断中完成的。4.1 控制器的主程序设计主程序的主要完成系统数据的初始化、查询是否有读卡器送来的卡号、卡的有效性检查、卡的权限比较、卡片资料的存储都在主程序响应中完成。主程序流程图如图4.1所示：图4.1 主程序流程图4.2 读卡中断子程序门禁考勤系统最主要也是最根本的任务就是读卡处理，但是读卡的WG信号是通过中断方式送入CPU中的。WG方式每1ms发生一个信号，那么24位卡号，奇偶校验位，4位地址信号共30个信号应需30ms完成，从接收的第1个WG信号开始延时30ms，若30ms内从I/O口接收到的数据不是30位（键盘输入时为12位），则认为数据无效，推出中断并清除已收到的信号。若数据符合要求则置相应的标志位位1，退出中断，返回主程序，由主程序查询标志位后进入读卡处理子程序。读卡终端子程序的流程如图4.2所示：图4.2 读卡中断子程序的流程4.3 控制器串行通信中断子程序设计控制器的单片机系统平时独立工作，并不频繁的与PC机进行数据交换，只是在PC机发送请求通信信号后，控制器的单片机按照PC机的命令传送数据或接收数据。根据本门禁系统的要求，控制器的单片机和PC机的通信采用主从式通信协议，PC机为主机，控制器的单片机为从机。PC机为主控机，担任着查询控制器和数据管理的功能。PC机的上层门禁系统软件采用轮番查询的方式来完成和单片机的串行通信，每隔一定的时间就轮番查询门禁系统控制器。前一章曾介绍过，PC机完成的串行通信的功能很多，包括接收单片机发送的卡片资料，卡片资料包括刷卡的卡号，此卡刷卡的时间等；向单片机发送时间设置数据，向单片机发送日期设置数据，以及向单片机发送假日设置数据等等，PC机每个串行通信动态链接库函数都有一个字节的命令码，单片机靠这个命令码来辨认这么多串行通信的功能。部分动态链接库的串口通信函数的命令码如表4.1所示：函数名称命令码int sc_setdate18Hint sc_settimezone19Hint sc_write_data20Hint sc_update_data21Hint sc_delete_data22Hint sc_check_log23Hint sc_read_log24Hint sc_write_data_all25H表4.1串口通信函数的命令码表PC机和单片机通信时，首先发送给所有联网的控制器一个字节的地址码，所有控制器都处于地址接收模式即串行通信模式2，接收到地址后，跟自己设定的地址比较，如果相同，则此控制器的单片机就转入串行通信模式3即数据接收模式，允许接受数据。地址与PC机发送地址不同的控制器，仍然处于地址接收模式，就不理睬以下发送的数据。地址与PC机发送地址相同的控制器，转入数据接收模式。数据的开始是一个字节的命令码，单片机接收到这个命令码后，然后和单片机内部的命令码比较，和哪个命令码相同，就跳转到相应命令的函数段执行。下表是通信协议一祯数据的格式表4.2。控制器地址函数功能命令有效数据和校验表4.2 串行通信数据帧格式图串行通信中断子程序设计的流程图如图4.3所示：图4.3 串行通信流程4.4 上位机串行通信程序设计上位机的串口通信实现函数都在第五章所写得串行通信动态链接库里，其实现的思想是：主程序调用一个int exit_port(int com_port)函数，在这里配置串行通信的所需的参数，包括波特率、奇偶校验、传送的数据长度、超时模块等，然后串行通信调用一个辅助通信例程，这个辅助通信例程把命令、控制器地址、发送的字节数、命令功能代码、所要发送的数据的地址指针等信息都包含在此例程的参数里。具体的通信过程是：首先配置超时模块，它相当于一个计时器，用于判断串口通信是否超时。如果数据在配置的时间区间内，接收到控制器发送来的响应，则通信成功;如果没有接收到响应，则通信失败，这时辅助通信例程将重新送本次数据，并以同样的计时来处理，如果数次发送均失败，则判断此次通信失败。辅助通信例程把此信息传递给主程序，在上位机的界面上显示串行通信失败。通信完毕，主程序调用int exit_port(int com_port)函数来关闭串口。一次完整的串行通信应该包括从上位机调用动态链接库的串行通信函数开始，直到上位机接收到动态链接库函数返回的信息的整个过程。因此，一个主程序在调用串行通信函数后，必须保持等待状态直至接收到串行通信函数发出的信息为止，这是一个阻塞式的通信进程，所以在读写线程的中用SetThreadPriority-(handle0，THREAD_PRIORITY_HIGHEST)来完成读写线程为最高优先级的设置，这样就可以阻塞其他进程，保证读写线程的优先处理。其通信的流程图如下图4.4所示：图4.4 PC机通信流程4.5 门禁管理功能模块部分界面本门禁管理系统主要有“基本设置” 、“门禁设置“ 、“基本操作” 、“一卡通” 、“工具” 、“帮助”七项功能的界面设计。一、添加/设置 控制器参数单击 基本设置控制器 进入以下界面单击 ，定义系统中的控制器。产品的序列号（即每个控制器的机号）可以在控制器电路板上的标签上查到 S/N：*，请将所查到的5位数字填入。备注：若所填入的序列号与控制器上所查的序列号不符，将会造成不能使该控制器与门禁管理系统正常通讯。通讯端口：请选择正确的端口号，一般计算机有两个通讯串口，缺省一般为COM1，选择该端口可用于232或485通讯模式。选择该项，支持TCP/IP通讯。适合于所有的门禁控制器均在同一网段内的情况。如上选择好了通讯方式后，再单击【下一步】，进行详细设置。双击表格对应位置，可以修改门的名称。 也可以编辑开门的延迟时间，是否启用等。如果该门的读卡器不做考勤用途，请将考勤栏中对应选项的勾去掉。去掉勾后，该读卡器的记录不作为考勤记录。注意：设置完了以后，必须统一进行上传设置。注意：如果需要更换控制器，可直接用现在新控制器的产品序列号 更改原产品序列号。请注意需要同型号才能进行更换。更换后，在总控制台 上传设置 后所有设置和权限信息都不变化。二、设置卡和员工资料(发卡)（1）设置部门和班组名称单击 基本设置部门班组 进入以下界面单击 可添加部门名称。想给该部门下再添加班组，可以单击。（2） 添加注册卡用户单击 基本设置用户 进入以下界面单击然后在文本输入栏中填写您要添加的相应姓名 卡号 (在ID感应卡表面一般会印刷两组号码， 0013951989 212 58357 前面10位数为内置出厂号不用管他，后面 212 58357 中间的空格不要，这8位数就是真正的卡号。如果卡上没有印刷卡号，请用实时监控功能来获取卡号)。选择相应的部门和班组名称。除卡号外所有的信息都可以修改。如果卡遗失，请到（基本设置挂失卡）菜单中挂失相应的卡片。一般的软件挂失卡后会用新卡号全部修改以前的记录设置，我们的软件会进行科学的标注，以前的记录继续可以保留。添加用户，如图所示：输入姓名，卡号和工号，并选择相片和部门班组，点击确定便可完成用户的添加操作。请注意：姓名和卡号必须填写。需要考勤，请在图标前打勾。不需要考勤，将图标前的勾删除。 单击该按钮后，并自动切换到下一个用户的信息录入窗口。 单击该按钮后，就已经将该用户加入系统中。其他项 描述用户具体的详细信息。（2）自动添加注册卡功能（自动发卡）：用途：可以自动通过刷卡批量添加用户，避免输入的繁杂和出错。批量设置卡片或者卡片上没有印刷卡号时，均可以考虑采用该方法，用任何一个门的读卡器做发卡器，实现自动发卡功能。在用户界面中，【自动添加】选择用来添加注册卡的读卡器所在的控制器编号用户在读卡器上刷卡后，左边框中会自动显示卡号。如果您购买的感应卡是连号的，只要输入起始卡号和终止卡号，【确定】后即可将这之间的所有卡批量增加到系统中。通过自动添加功能添加用户时，持卡人的姓名缺省以 N+卡号 的方式命名，可以通过修改来修改用户的姓名和其他信息(除卡号外)。（4）实时监控刷卡数据【总控制台】【全选】【实时监控】用户刷卡进出门时，总控制室可以实时显示持卡人的基本资料和进出记录。非法卡或者不允许通过的记录，刷卡显示橙色。合法卡允许通过且显示绿色，报警显示为红色。并通过计算机音箱发出报警声音。按钮开门和记录门打开和关闭的事件显示黄色。实时监控中可以实时显示 持卡人的姓名、相片、所在部门、所通过的门名称、时间、通行状态等基本信息。还可以在显示基本信息的同时显示持卡人照片。具体设置请参考附录怎样在实时监控界面显示刷卡者照片(相片)。通讯正常的门显示为绿色， ，并可以看到门的开关状态(需安装门磁检测才具备该功能。)，通讯不上的门显示 ，未进行监控的门显示。（5）实时提取如果您想在实时监控的同时提取记录，请点击 ，这样刷卡记录会实时上传到电脑的数据库里。在【实时提取】界面中，选择门后右键，弹出的菜单中 显示 【人员实时定位】和【门内人员查询】项。（6）门内人员查询在弹出的右键菜单中选择 【门内人员查询】后，会显示如下界面。选择查询最近几天内 某个门后点击 查询 按钮，会显示该门内目前人数，门内人员进门记录会显示详细进门记录。4.6 考勤管理功能模块部分界面4.6.1 正常班考勤设置系统默认启用了一个便于操作的正常班的考勤管理功能。适用于机关、企事业单位、写字楼公司、外资公司、正常班制的考勤管理。正常班不用排班，方便实用。在新增一个用户时，可以指定该用户上正常班还是要进行倒班。一、设置考勤基本规则 以下所有说明，均参照 上班时间 8：30：00 下班时间 17：30：30 这个班制。且设置如上图时。 迟到多少分钟以内不算迟到：这是人性化管理的体现。8：04打卡不计算为迟到； 8：06打卡计算迟到1分钟。迟到多少分钟作旷工（0天、半天、一天）：上班10：00以后打卡，就计算旷工半天。提前多少分钟离开不算早退：17：54打卡不计算为早退；17：56打卡计算早退1分钟。早退多少分钟作旷工（0天、半天、一天）：下班15：30以前打卡，就计算旷工半天。 下午下班多少分钟后刷卡算加班：即17：30-18：30 之间打卡，不算