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指纹和ic卡双重识别的智能门禁系统

2021-02-19 20:33编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要本文设计了一款双重识别门禁系统,选用了51单片机作为双重识别门禁控制系统的主控芯片,在51单片机外部配置了FPM10A型指纹识别模块、RC522型RFID刷卡模块、键盘模块、液晶显示器以及报警器等核心功能模块,通过软硬件的设计,实现了双重识别门禁系统的指纹信息读取、RFID身份识别、判别、密码输入、密码修改以及报警功能。在系统硬件设计方面,通过51单片机最小系统作为核心部分,通过与各模块之间的连接以及驱动,构建了双重识别门禁系统的硬件结构,在软件设计方面通过Keil软件进行了C语言代码的编写以及编译,通过程序生成的目标代码实现了对硬件的控制。经过了大量的系统测试,本系统最终表现出了非常高的可行性以及稳定性,非常适合推向未来的智能双重识别门禁系统市场。
目录
一、 引言 1
(一) 智能门禁的发展背景 1
(二) 智能门禁的发展现状 1
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 主控微处理器的比较与选择 3
(二) AT89C51单片机简要概述 3
(三) FPM10A型指纹识别模块 4
(四) RC522型射频身份识别模块介绍 5
(五) LCD1602显示器概述 5
三、 硬件系统设计 7
(一) 双重识别门禁系统的硬件结构框图设计 7
(二) 单片机最小系统设计 7
1. 复位电路设计 7
2. 时钟电路设计 8
(三) 指纹识别模块电路设计 9
(四) RC522型射频身份识别模块电路设计 9
(五) 时间日期产生电路设计 10
(六) AT24C02型存储器电路设计 11
(七) 显示器电路设计 11
(八) 指纹门禁系统键盘电路设计 12
四、 软件系统设计 14
(一) 双重识别门禁系统的软件工作流程设计 14
(二) RC522型射频身份识别模块工作流程图 15
(三) 显示器工作流程设计 15
(四) 4*4键盘按键检测流程设计 16
 

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五、 Proteus软件仿真 18
(一) Proteus软件仿真 18
(二) 系统仿真 20
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 元件列表 26
附录三 程序 28
引言
智能门禁的发展背景
随着智能概念的不断深入人心,生产生活中许多我们常用的家居或者电器都被嵌入了智能元素,本课题将要设计的这款门禁系统内部嵌入了一片8位处理器芯片,通过软硬件的配合,也将实现很大程度上的智能功能。智能门禁是近几年来随着16位和32位处理器的不断成熟以及在生活中各个角落的不断普及所带来的一个全新概念,它突破了传统门禁的局限,不再单单是一个金属的机械结构,处理器的强大处理作用使得它具有了“思考”功能,不但能够实现传统铁门阻挡陌生人或盗贼侵入室内的普通功能,更能够对访问者的身份进行检测、判断以及危险时声音提示的智能功能,一些高端的门禁系统更是实现了通信组网的功能,得益于以太网技术的成熟,将整个小区的楼宇门禁组成一个整体网络,实现对单元内各个门禁的统一监测和管理,大大提升了防盗性能,降低了危害发生的可能性。智能门禁的实现需要软硬件两方面的支持,该项技术的实现得益于智能技术以及微处理器技术的发展成熟,在这之前传统门禁已经盛行过一段时间,这段时期的门禁主要依靠坚固的金属结构来实现其功能,智能概念还没有与金属结构相碰撞出火花,在半导体技术成熟之后,键盘式门禁系统快速出现在全国大大小小的小区中,这种类型的门禁系统的典型的特征是布线复杂,将电话通信技术与铁门相结合,探访者通过键盘按下所要访问的房间号,号码拨通后主人将通过语音通话来对探访者的身份进行人工判断,主人判断过后将按下门阀开启按键,门禁将在电动方式下自动被打开,而若探访者不允许被进入,门阀将不会被打开,这种类型的电子门禁系统在盛行过一段时间后,许多用户提出了是否可以实现门禁系统对探访者身份的自动识别和判断,若身份合法则自动将门阀开启,方便探访者进入,这项要求在指纹身份识别技术成熟后得到了实现,通过该项技术,探访者只需在指纹识别区域触碰一下即可完成身份读取和判别,若身份合法,则门禁系统自动将门阀开启,这在一定意义上大大方便了门禁的使用,实现了很大程度上的智能概念,本课题也将采用指纹识别技术来实现一款智能门禁控制系统。
智能门禁的发展现状
纵观这几年新型智能小区不断涌现在大中小城市中,门禁作为一项重要的安防措施,小区设计者和楼房购买者对于门禁的需求和要求不断提升,为提升现代小区的整体智能水平,门禁系统作为其中重要的一个部分,吸引了大量的企业和高校研究小组开始对门禁系统进行研究,目前性能最先进的智能门禁系统能够将面容识别以及音纹分析功能嵌入到其内部处理器中,通过内部高性能的处理器的强大处理作用,实现了更多途径的身份识别功能。
本文主要研究内容
本课题以双重识别门禁系统作为了研究对象,通过软硬件系统的分别设计,实现了如下各项功能和目标:
1)能实现51单片机最小系统的设计,实现对指纹识别模块、液晶屏以及按键等模块的驱动;
2)能实现51单片机对液晶屏的驱动,显示门禁系统运行参数的显示;
3)通过指纹识别模块对指纹进行识别、检测以及处理,并将处理结果发送给单片机;
4)通过RC522型RFID模块,通过51单片机的驱动能够实现对射频IC卡的身份读取和识别;
5)门禁系统还可通过输入密码来实现门禁的开启,如果密码输入正确则立即打开门禁;
6)通过Proteus进行对双重识别门禁系统仿真。
方案选择及元器件介绍
主控微处理器的比较与选择
考虑到当前单片机市场上单片机种类玲琅满目的现状,非常容易为本系统选出一款适用于本双重识别门禁系统的主控芯片,由于目前32位微处理器和单片机的生产成本得到了大大压缩,并且资料丰富度也得到了极大的提升,STM32单片机是一款不错的考虑对象。然而考虑到毕业设计周期的短暂,并且大学期间并没有对STM32型ARM处理器进行过接触和系统学习,如果采用这种类型的单片机作为双重识别门禁系统的主控芯片,那么其内部成百上千个功能各异的寄存器将使得我在设计过程中变得头昏脑胀。
而如果选择我比较熟悉的51类型单片机来作为双重识别门禁系统的主控芯片,那么将带来极大的便利,首先我对51单片机有过两年的学习经历和使用经验,能够游刃有余地调用其内部为数较少的寄存器,使得程序能够运行流畅;第二这款单片机性价比非常高,能够大大降低双重识别门禁系统的设计成本;第三是这款单片机的相关开发资料在网上已经得到了极大的普及。

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