基于51单片机的门禁刷卡系统设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析...........................................................................................................1

1.1设计背景及内容.............................................................................................1

1.2功能分析.........................................................................................................1

2方案设计....................................................................................................................2

2.1单片机芯片的选择方案..................................................错误!未定义书签。

2.2无线遥控模块的方案选择.............................................................................2

2.3声音报警电路的选择......................................................错误!未定义书签。

2.4系统框图.........................................................................................................2

3产品硬件设计...........................................................................................................3

3.1STC89C52单片机最小系统电路设计...........................................................3

3.2JDY-30蓝牙模块电路设计...........................................................................3

3.3LED信号指示灯电路设计............................................................................4

3.4蜂鸣器报警电路（低电平有效）设计.........................错误!未定义书签。

4产品软件设计............................................................................................................5

4.1单片机程序开发环境.....................................................................................5

4.2KeiluVision4软件开发流程....................................错误!未定义书签。

4.3STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍................................................5

4.4主程序流程图.................................................................................................6

5系统组装与调试........................................................................................................7

5.1电路组装.........................................................................................................7

5.2系统调试.........................................................................................................8

5.2.1系统软件调试......................................................................................8

5.2.2系统硬件调试......................................................错误!未定义书签。

5.3实物测试.........................................................................错误!未定义书签。

6产品使用说明............................................................................................................9

参考资料.....................................................................................................................10

I

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附录1元器件清单...................................................................................................11

附录2电路原理图...................................................................................................12

附录3PCB设计图....................................................................................................13

附录4作品实物照...................................................................................................14

附录5软件程序代码...............................................................................................16

II

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基于51单片机的门禁刷卡系统设计与制作

1产品功能分析

1.1设计背景及内容

当今社会，随着生活逐渐提高，人们对生活中的一些安全意识也不断加强，

门禁系统在生活中的地位更加显著，因此门禁系统在生活中变的随处可见。门

禁刷卡也是现在一些比较常见的管理方式。随着时间的发展，门禁系统逐渐成

熟，已取代了不少钥匙管理。在门禁系统中也能增加一些相应的设备进行其他

管理，实现了一卡智能，一卡通的便捷。

（1）设计内容：

1）系统方案的选择；

2）硬件电路的组成及使用方法；

3）硬件、软件调试。

（2）设计要求及预期成果：

1）读卡功能；

2)添加管理卡功能；

3）增加、删除用户卡功能；

4）智能门禁系统不仅性能安全可靠，而且符合国际安全标准。

1.2功能分析

（1）按键从上至下为设置按键、注册按键、删除按键，单独的按键是复位

按键。

（2）功能分别有警报、锁定，连续3次刷卡失败，系统会有警报响起并锁

定1分钟，锁定解除后才可以继续刷卡.。

（3）激活IC卡必须先注册成功显示卡号后方可使用。

（4）采用IC卡输入、字符LCD显示、电驿模拟开门、LED灯为开门指示灯，

电驿是可以外接电锁的。

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2方案设计

2.1门禁系统方案

门禁系统方案主要有联网传输型和无联网型。

联网型门禁系统的优点：刷卡之后的数据传输迅速；缺点：工作机必须保

持全天工作，如果发生了问题影响面会很大。

不联网型门禁系统的优点：刷卡机器能独立进行核验，不需要布线，操作

简单安装方便；缺点：数据难以核验。

2.2显示器的选择

显示器选择LCD1602，这款显示器主要是液晶的物理特性来进行显示，能同

时显示许多个字符。通常不能显示汉字。显示的模式有:FSTN/正显（蓝底白字）

/半透，储藏条件:-30℃to+80℃。主要特点有高清晰、相对于其他字符型要体

积更小、表达的内容更加明了、质量略微轻巧、耗电量低。

1.1系统框图

本系统采用单片机+24C02芯片+智能卡模块+电驿+开锁LED+LCD1602液晶+

蜂鸣警报器而成。

显示指示灯

灯

门控AT89C52

门锁

读卡读卡线圈

图1系统框图

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3产品硬件设计

3.1STC89C51单片机最小系统电路设计

AT89C51一般称为单片机，可用于系统中编程芯片，这个单片机含4K，单

片机能擦写1000次并且存储在里面的数据能够保存十年。拥有128字节的大容

量，可以灵敏的使用在特别多的控制领域，也为很多控制系统提供了便利以及

更多物美价廉的方案。AT89C51有DIP40和PLCC44等封装形式。

单片机引脚图如下图所示：

图2STC89C51单片机引脚图

本系统的电源为5伏特，为这个系统提供电量，电路简洁，也较为平稳。

图35V电源电路原理图

3.2蓝牙模块电路设计

蓝牙模块无线网络通信。它成本低、体积小、灵敏度高并且支持串行接口。

（1）模块特点

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1）功耗低，主从一体，快速切换

2）配置的方法多样化，串口、透传都是AT指令

（2）产品应用范围

1）智慧医疗

2）蓝牙Mesh智能照明

3）智能穿戴

4）蓝牙MAC地址扫描打印

（3）模块技术参数

1）工作电压：3.3V-6V

2）工作温度：-40℃-85℃

3）天线：PCB板载天线

4）功耗：19mA

（4）模块接口说明

一般情况下数据传输的接线方式，分为两种：第一种是并行接口另一种是

串行接口

优点：数据线用量少，能有效节省成本，传输的速度也特别的快。

缺点：每次仅传输一位数据，传输太慢

并行接口：内存有多少位，就要用多少数据线，所以需要大量的数据线，

成本很高

3.3LED信号指示灯电路设计

二极管，是一种是在生活中非常容易见到的一种元件。二极管是由多种化

学元素而制成的，其核心是P和N型半导体组成的晶片，所以我们也可以称之

为PC结。亮度的强弱也与电流的大小有关。但是它在能源消耗这一方面，它是

白炽灯的1/10，当然说到了能耗就离不开节能灯，但是在节能方面依旧还是二

极管消耗更低。

其具体电路原理图如下图所示。

图4LED灯指示电路原理图

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4产品软件设计

4.1单片机程序开发环境

我这次选择的程序是最新一代关于51系列单片机处理器的编译，这是一个

由STC公司基于windows开发的，他也支持所有的C51工具，包含编译器、宏

汇编器、定位器。

KeiluVision4有以下特点：

选择这款软件主要的是因为它能兼容单片微控器C语言软件开发的系统，

因为界面简介，和环境较为高效而且随着版本的提高功能也逐渐完善。所以易

学易用，更加好上手。

KeiluVision4软件界面如下图所示。

图5KeiluVision4开发界面图

4.2STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍

在KeiluVision4开发环境下，由STC52芯片在线仿真和串口查看于一起软

件备，在51系列智能产品研发过程中得到了广泛使用，性能高，是目前51系

列单片机控制系统研发中不可缺少的一部分。选择串口调试助手界面、选择下

载程序时、用到的COM口，打开要下载的可可以在这里保存要发送的，具体下

载界面如下图所示。

5

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图6烧录软件对话框

4.3主程序流程图

本系统采用单片微控器+24C02芯片+智能卡模块+电驿+开锁LED提示灯+液

晶显示屏+警报器而成。系统运行流程图如下图所示。

6

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图7系统运行流程图

5系统组装与调试

5.1电路组装

由单片微控器、电源和工作的指示、振荡、报警器、门锁电路、独立按键、

7

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读卡以及显示模块组成。

5.2系统调试

主要分系统调试和联调两部分工作。系统调试是系统到现场后，对系统硬

件、组态软件进行现场检验的过程，以确保供应的硬件、软件满足用户的要求，

联调工作是系统同现场的一次测量元件联动调试的过程，确保能够正常反映现

场实际的工艺状况，驱动现场的执行机构。

软件调试步骤如下：

1）首先打开Keil软件，打开-一个工程，点击keil的编译图标；

2）确保已经连接了仿真器，而且已经给MCU上电然后下载程序，等待下载

完成；

3）软件程序下载完成，现在就完成了程序下载，可以开始仿真了；

4）单击软件的调试图标，进入软件调试模式；

5）开始运行、运行软件仿真6.仿真完成以后单机调试图标，就可以退出调

试模式。

图8提示信息无错误

若程序编译无错误后，则通过PL2303串口烧写模块烧写程序，开始验证系

统功能是否满足要求，若功能有问题，需要继续调试程序，反复进行，直到所

有功能都满足为止。

到了最后一步便是硬件方面整体的测试，主要工作便是仔细查看每个元器

件都是否正常工作，是否满足系统开发功能，防止器件的内部损坏，从而影响

到整个系统的性能。

经过测试，系统测试正常，如下图所示。

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图9系统测试图

6产品使用说明

1）使用前检查产品是否完好，准备好相关的材料设施。

2）按键说明：最上方的是设置键、中间是注册键、下方的是删除键，单独

按键是复位按键

3）采用智能卡输入、液晶屏幕显示、电驿模拟开门、二极管为开门提示灯。

4）能够自动报警、锁卡，读卡失败3次，系统会自行锁定并有报警音提示

时长为1分钟，报警提示解除后可以再次刷卡.

5）可以自行注册和删除IC卡的信息。

6）注册过的智能卡才可以开门功能，注册成功后屏幕显示一下卡号。

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参考资料

[1]智能楼宇门禁系统应用技术作者：蔡江涛出版社：浙江工商大学

[2]写给大家看的设计书(第3版)[美]作者：RobinWilliams出版社：人民邮电出版社

[3]产品的诞生作者：[英]哈德森刘硕译出版社：中国青年出版社

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附录1元器件清单

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