【《基于射频识别技术的新型电梯门禁控制系统设计》5600字（论文）】

PAGE5基于射频识别技术的新型电梯门禁控制系统设计摘要目前大多数电梯得的控制仍处于人工控制的阶段，不但浪费了大量人力，而且安全也得不到保障，而射频技术在其他方面的广泛应用，给电梯门禁控制系统带来了新的活力。本文设计了一个基于射频识别技术的电梯门禁系统，使其与IC卡技术相结合，持卡人可通过IC卡进入电梯，并且指定电梯去到想要去的楼层，无IC卡的人员则无法进入电梯，既方便又安全。关键词：射频识别（RFID）,IC卡，门禁系统目录[DocumentTitle][DocumentTitle]摘要 IAbstract II1绪论 12射频识别技术 12.1射频识别技术的分类 22.2射频识别系统的工作原理 23射频识别技术电梯门禁 33.1系统功能设计 33.2系统硬件分析设计 33.2.1STC89C52单片机相关引脚说明 43.2.2STC89C52单片机最小系统说明 53.2.35V电源电路设计 63.2.4MFRC-522RFID射频模块电路设计 63.2.55V转3.3V电源电路设计 83.2.6LCD1602液晶显示模块电路设计 83.2.6蜂鸣器报警电路设计 103.2.7按键电路设计 113.2.828BYJ-48步进电机ULN2003驱动电路设计 12参考文献 151绪论1.1课题开发背景射频识别（RFID）流行在20世纪末，是一种现代化的自动识别技术，可实现自动识别目标并且获取相关数据，从而达到数据交换的目的。其优点主要为可靠性高，保密性强，方便快捷等。目前在众多领域都能见到射频识别的身影。一个成熟的门禁系统涉及多个领域，使得智能卡与锁之间实现了直接交流，通过门卡来控制电梯的开启。而新型电梯门禁系统与射频技术的结合不光要实现智能卡来控制电梯的打开与运行，还要实现呼梯等功能，这使得电梯门禁系统的内部工序更加复杂，对安全性可靠性的要求更高。1.2目的和意义门禁系统主要其通过对结构，系统，服务和管理四个基本元素的考虑，其主要目的是为用户提供高效舒适的环境，实现智能化自动化的居住环境。其通过电梯各个硬件系统与后端软件的支持完成良好的运作，从而实现一个完整的管理与服务系统，集中了安保与服务，为用户提供安全的系统。一个成功的门禁系统，它还有一个很强大的功能，就是它可以时刻记录人员的出入情况，包括出入区域和出入时间，并且能委婉的拒绝外来人员，减少了不必要的冲突。1.3国内研究现状RFID技术于1994年进入中国，在国内，其应用领域较为广泛，主要包括交通，商场，银行，物流等各个领域。新型电梯门禁系统就是其中的一个应用。目前国内出现了很多拥有成熟体系的厂家，并且也比较成功。但是仍然不能完全独立开发一整套设备。仍需大量国外技术。目前国内正在实行“金卡工程”，其目的旨在大力发展非接触式IC卡的技术，但是由于还处于发展阶段，未来还有很长的路要走，因此新型电梯门禁系统目前在国内的水平其实并不高，其应用的可行性和实用性的研究是重中之重。2射频识别技术射频识别技术兴与80年代，其涉及多个层面达的知识，包括现代计算机智能控制，智能识别等高新技术，能顺应电子商务，物流管理，交通运输等众多行业的发展需求。也是目前国际社会比较关注的技术之一。它有大量的优点最主要的有非接触和不易损坏，数据存储量大。2.1射频识别技术的分类RFID系统分类主要分为以下几种分类：根据其采用的频率可分为高频系统和低频系统。其中低频的典型工作频率有：125KHZ和13.56MHZ，相对于高频系统，它的优缺点有：成本较低，存储数据量少等。高频系统中，我们经常能遇到的工作频段有：915MHZ和5800MHZ，相对于低频他的特点也较为明显，数据量大，距离远。根据射频卡是否有电池可分为无源系统和有源系统。按读写方式的不同可分为可读写卡和一次写入多次读出卡，只读卡。可读写卡又称为RW卡相对于WORM卡和RO卡，它的成本要高出很多，还有一个明显缺点就是写入数据要花费大量时间，远远大于读取数据花费的时间。RO卡有一个唯一的号码。只能读取，不能修改，虽然安全性要高很多，但是其使用途径受限。2.2射频识别系统的结构RFID系统最基本的结构包括由应答器，读写器，三部分计算机系统。读写器基本包括无线收发模块，天线，控制模块，接口电路。应答器具有可存储读写信息及对信息进行加密的能力，是射频识别系统的核心。读写器的耦合单元将能量传送给应答器，供其工作。若是无源系统，读写器发出的射频脉冲为应答器提供工作的能量。如果是有源系统，则电池寿命决定应答器工作能量。2.2射频识别系统的工作原理我们平时经常见到的一般都是读写器发出的脉冲信号提供射频卡工作能量，即为无源系统。我们常常通过判断读卡器所发出的脉冲信号是否被射频卡完全接受来分析无源系统的优劣。读卡器通过接收到读卡器发出的射频信号，凭借产生的感应电流发送读卡得到的信息，读卡器对读取的信息进行处理之后，将信息发送给管理系统，管理系统再对收到的信息进行对比和处理。PAGE6PAGE53射频识别技术电梯门禁3.1系统功能设计本系统由STC89C52单片机，步进电机，RFID读卡器，LCD1602液晶显示器，蜂鸣报警器，按键和电源组成。1、电梯共四层，先响应先按楼层。

2到达楼层后会有显示，此时蜂鸣器发出信号。电梯显示器在此时会显示电梯接下来运行的放向是向下还是向上。步进电机会实现反转。

3、通过RFID卡来设置物业人员和普通用户，物业人员刷卡后，可以进入所有楼层；普通用户只能进入三层和一层。

4、增加一个维修按键也相当于紧急按键，就是在维修检测及紧急情况时，任何用户不能使用，复位退出维修模式。3.2系统硬件分析设计1．STC89C52RC的功耗非常低、STC89C52使用的是MCS-51内核，但是在其基础上做了很多改进，所有它具有很多MCS-51不具备的功能。其主要特征如下：（1）8K字节程序存储空间；

（2）512字节数据存储空间；

（3）内带EEPROM存储空间为4K;

（4）可用串口直接下载STC89C52主要参数如下：（1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12

时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051；

（2）工作电压为5.5V～3.3V（5V单片机）和3.8V～2.0V（3V

单片机）；

（3）工作频率范围为0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作

频率可达48MHz；

（4）用户应用程序空间为8K字节；

（5）片上集成512

字节RAM；

（6）通用I/O

口（32个），复位后为：P1/P2/P3

是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为

I/O口用时，需加上拉电阻；

（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；

（8）具有EEPROM功能；

（9）共3个16

位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2；

（10）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power

Down

模式可

由外部中断低电平触发中断方式唤醒；

（11）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART；

（12）工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）；

（13）PDIP封装。3.2.1STC89C52单片机相关引脚说明（1）VCC为供电电压。

（2）GND为接地线。

（3）P3.0

为串行输入口

（4）P3.1

为串行输出口

（5）P3.2

为外部中断0

（6）P3.3

为外部中断1

（7）P3.4

为记时器0外部输入

（8）P3.5

为记时器1外部输入

（9）P3.6

为外部数据存储器写选通

（10）P3.7

为外部数据存储器读选通

（11）RST是复位输入。作为振波器复位器件的时候，RST脚的两个机器周期的高电平时间要保持一致。

（12）ALE/PROG是当访问外部存储器时，允许地指锁存输出电平用来锁存地址的地位字节。当FLASH进行编程的时候,ALE/PROG用于输入脉冲。一般情况下，ALE端用相同的频率周期来输出正脉冲信号，振波器频率是这个频率的6倍。所以此可以用来对外部输出的脉冲或者达到定时的目的。一般要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，

ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。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。

（13）/PSEN指的是外部程序存储器的选通信号，每个机器周期两次/PSEN有效。在外部存储器被访问期间，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

（14）/EA/VPP是当/EA保持低电平时，在这一时间的外部存储器（0000H-FFFFH），不管此时是不是内部存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端在高电平保持时，此间内部程序存储器。（15）XTAL1是反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

（16）XTAL2是来自反向振荡器的输出。3.2.2STC89C52单片机最小系统说明STC89C52单片机最小系统电路由复位电路、时钟电路和电源电路。拥有这三部分电路后，单片机即可正常工作。单片机最小系统原理图如下所示。

VCC和GND是单片机的两个引脚，主要功能是为单片机提供电源：

复位电路有按键s1,电解电容ec1和电阻r1。有手动操控按键的功能和上电自动复原的功能。系统上电复位按键接口采集到两个高端信号后进行手动复位，就是非自动的按键复位；当电压从低电压到高电压升时，系统会检查到，在这段时间过后，系统会通过电阻和接地线中间出现一条通路电路，以此来降低电压，达到单片机从高电位到低电位的转换的目的，从而就是给单片机自动进行复位即上电复位。

时钟电路由晶振y1、瓷片电容c1和c2组成。有控制芯片的数字电路在工作的时候一定要有time电路的参与。我们需要时钟电路自动发出系统时间，来实现控制芯片正常工作的目的。3.2.35V电源电路设计我们选择五v直流电作为系统的主电源，来为整个系统提供电能，电路不但简单并且稳定。DC为电源的DC插座，可以直接与USB电源线接入，一个端口接在dc插座上，另外一端接在5v电源接口上，用led灯作为系统的指示灯，灯亮为红色。电阻阻值为1k，在电路中的作用是限制电流，很好的保护了led灯，防止电路中电流过大，灯泡烧坏的情况出现。SW是自锁开关，开关打开时候，led灯亮起，开关再按下开关关闭，红灯熄灭，系统中电源无输出。3.2.4MFRC-522RFID射频模块电路设计我们在本次设计中选择MFRC-522射频模块来实现刷卡功能的操作。MFRC-522是应用于13.56mhz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片。我们在本次设计中选择四线制spi，通信过程中所用到的时钟信号由mcu产生，芯片在工作过程中为从机模式，还有一个任务就是接收mcu的数据。并且负责接口相关数据的收和发。两个数据线上的信号一定要保持上升沿稳定，只有这样下降沿才能进行改变，也可以多个字节连续写入。一、电气参数简介

工作时电流基本为13—26mA或直流3.3V，空闲时的电流为10-13mA或直流3.3V，当处于休眠时电流是80uA，在峰值阶段电流可达到30mA，工作频率为13.56MHz，支持的卡类型有mifare1

S50、mifare1

S70、mifare

UltraLight、mifare

Pro、mifare

Desfire，环境工作温度一般在-20—80摄氏度，环境储存温度在-40—85摄氏度，相对湿度5%—95%

二、模块接口SPI参数

（1）数据传输速率：最大10Mbit/s

三、模块主要指标

（1）容量为8K位EEPROM

（2）分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位

（3）每个扇区有独立的一组密码及访问控制

（4）每张卡有唯一序列号，为32位

（5）具有防冲突机制，支持多卡操作

（6）无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路

（7）数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次

（8）工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%)

（9）工作频率：13.56MHZ

（10）通信速率：106

KBPS

（11）读写距离：10

cm以内（与读写器有关）模块接口原理图如下图所示3.2.55V转3.3V电源电路设计AMS1117-3.3是一个正向低压降稳压器，它的输出电压是3.3v，适用于高效率线性开关电源稳压器。正常工作时输出电流为1a，此电路中，我们通过ams1117-3.3芯片将5V直流电压降到了3.3V，给系统的特定模块电路供电。

一、基本参数

（1）工作结温范围：-40~125°C

（2）最大输入电压：15V

（3）焊接温度（25秒）：265°C

（4）存储温度：-

65~150°C

（5）输出电压：3.267~3.333V

（6）纹波抑制（最小）：60dB3.2.6LCD1602液晶显示模块电路设计LCD显示器分为字段显示和字符显示两种。其中字段显示与LED显示相似，只要送对应的信号到相应的管脚就能显示。字符显示是根据需要显示基本字符。本设计采用的是字符型显示。系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点，而且不需要外加驱动电路，现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了。LCD1602可以显示2行16个汉字。

一、LCD1602主要技术参数如下：

（1）显示容量为16×2个字符；

（2）芯片工作电压为4.5～5.5V；

（3）工作电流为2.0mA（5.0V）；

（4）模块最佳工作电压为5.0V；

（5）字符尺寸为2.95×4.35（W×H）mm。

二、LCD1602采用标准的14脚，其接口的引脚说明如下：

（1）第1个引脚是VSS为地电源。

（2）第2个引脚是VDD接的是5V正电源。

（3）第3个引脚是V0为液晶显示器对比度调整端。

（4）第4个引脚是RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

（5）第5个引脚是RW为读写信号线，高电平时实现的操作是读，低电平时实现的操作是写。当RS和RW共同为低电平时进行的操作是写入指令或输出地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS是高电平RW是低电平时实现写入信号的操作。

（6）第6个引脚是E端是使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

（7）第7～14个引脚是D0～D7为8位双向数据线。

（8）第15～16个引脚是空脚

系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。在本电路中电位器可