本设计基于AT89C51单片机构建了一套非接触式的IC卡楼宇门禁系统。作为IC卡领域的一项新兴技术，非接触式IC卡是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。相对于传统的磁卡及IC卡技术而言，射频识别(RFID)技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等优点，在生活中有诸多应用。本文在充分研究RFID技术的工作原理、分类、标准以及相关应用的基础上，搭建了IC卡楼宇门禁系统。系统的硬件模块由电源模块、AT89C51单片机系统模块、复位电路模块以及晶振电路模块组成。在操作过程中，用户可以通过刷IC卡进入楼宇内。在刷卡正确的情况下，射频器识别正确，绿灯亮，允许进入目标场所，在刷卡错误的情况下，红灯亮，代表禁止进入，触发蜂鸣器立即报警。当前刷卡时间和IC卡刷卡状态分别在液晶显示器LCD1602的第一行和第二行显示，同时显示当前所刷IC卡的卡号。系统通过继电器线圈的闭合来模拟门禁门锁的开关动作，并通过复位电路的复位键来清除非接触式IC卡信息和添加非接触式IC卡信息。本设计综合了射频识别技术、复位电路以及LCD显示电路三个方面设计楼宇门禁系统，在现实生活中具有非常广泛的用途，具有一定的实用价值。
目录
一、引言 6
（一）研究背景 6
（二）研究现状 6
二、总体方案设计 8
（一）方案论证 8
（二）最终方案 9
三、硬件系统的设计 10
（一）单片机最小系统的设计 10
（二）按键模块 11
（三）报警模块 11
（四）显示模块 12
（五）电源模块 12
（六）读卡器模块 13
（七）继电器模块 13
四、系统软件设计 15
（一）射频识别子程序 15
五、门禁系统的调制 17
（一）硬件调试 17
（二）软件调试 17
（三）实物调试 17
（四）注意事项 20
六、参考文献 21
七、结束语 22
八、致谢 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 C语言程序 2
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附录四 元器件清单 36
一、引言
（一）研究背景
伴随着科技水平的提高以及人们安全意识的提高，人们对于自身的生命财产问题越来越重视，从这种趋势来看，必须采取有效的行动来实现小区的智能化管理。本系统设计不需要铺设通讯线路，具有成本低、可靠性高、便于维护等特点，有利于实现现有老社区、旧办公楼的智能化改造。当今社会，现代物业公司的管理中多选择智能化的门禁系统，因此智能化的门禁系统显得尤为重要。本设计系统以RFID技术为核心，构建了一个兼具快速安全性和时尚科技性的门禁管理系统，这一设计可以极大地方便小区管理和住户日常生活。
目前，此项研究已广泛应用于核心区域门禁管控、交通自动化等方面。
（二）研究现状
所谓的门禁系统就是小区或者楼道的进出的智能管理系统，主要用于记录人员的进出情况。随着现代社会的发展，传统的门锁已经逐渐被智能门锁取代，智能门锁因此得到发展。智能门禁系统可以对一些重要通道进行安全管理，在一些人口比较密集的场所，如电梯，小区门，宿舍门禁等地都有很重要的应用。由于方便快捷，其实用性远远超过了传统的用钥匙开门的方式。在小区等人多又杂的地方安装门禁系统还可以省去雇佣部分安保人员的费用，安全性还更高，被誉为“代替人工的智能”。从国内带国外，关于此项技术的研究和发展在各个领域均取得了为人称赞的进步。西方发达国家更将此项研究运用于维护财政领域安危,因此智能门禁系统具有大规模的应用。其研究具有十分重要的意义。
（三）研究内容
本设计是基于单片机的楼宇门禁系统的设计。首先要根据设计功能的要求绘制相应的原理图，结合价格、功能等因素选择元器件的种类和型号进行各个模块的搭建。随后对软件部分进行设计，完成程序的烧录之后对比设计要求进行实物功能的调试。
本设计具备功能如下：
1.读卡功能；
2.添加管理卡功能；
3.增加、删除用户卡功能；
4.清除所有用户卡；
5.蜂鸣器实现刷卡，按键提示；
此次设计的系统应具有如下特点：
1、电路性价比高，适合大范围的推广；
2、体积小型化；
3、数据的存储量大，系统的安全性能高并且具有较高的抗干扰能力。
为了实现提出的功能和特点，下一章将给出具体的设计方案。
二、总体方案设计
本设计以单片机为核心，通过按键模块设置时间，刷卡时间和应为及时状态将通过LCD1602液晶显示模块显示。当用户刷的IC卡不正确或者密码输入不正确时会驱动蜂鸣器报警电路进行报警。通过继电器线圈的吸合来模拟当前门锁的开关状态。结合时钟电路、读卡电路、电源模块组成整个系统的硬件模块。系统整体框图如图21所示。
图21 系统硬件框图
（一）方案选择
1.单片机控制模块
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，有两种方案可供选择。
方案一 采取51单片机作为我的设计的微处理器。51单片机具有运算速度非常的快，使用单片机的功耗低，可以通过简易的程序编译达到检测当前输入信息的准确性。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，具有运算能力强，效率高，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案而言，它们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合本设计的要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于门禁系统FPGA未免显得大材小用了，虽然提高了整个设计的成本，但不利于门禁系统的市场推广。所以我选择方案一作为控制器。
2.报警模块
门禁系统重点在于出现不正确的卡号的时候能够及时的报警，提醒使用者检查当前的非触发式IC卡是否有异常，为了实现此功能，提出了采取蜂鸣器进行报警，它的体积小使用方便，只需要配合三极管便可实现电路警戒值的报警设计思路。
蜂鸣器具有价格上的绝对优势，所以我选择蜂鸣器作为本设计的报警器。蜂鸣器报警模块如图23所示，当单片机输出低电平的时候，此时的三极管处于放大的状态，进行报警。
图22蜂鸣器报警模块
3.显示模块
显示模块选择了单片机控制系统中最为常用的一种LCD1602液晶屏，相比于数码管以及OLED等显示材料，液晶屏具有较高的清晰度、低廉的成本。
本设计需要显示出当前时间以及读卡状态等数值，1602显示屏显示内容比较丰富且耗电量低，符合本设计低成本的理念，所以我选择1602显示屏作为我的显示模块。
最终方案
经过科学合理的方案论证，最终具体方案确定如下：
1.控制模块：采取AT89C51单片机。
2.报警模块：蜂鸣器报警电路。
3.显示模块：1602液晶显示屏。
三、硬件系统的设计
本设计以AT89C51单片机为控制芯片，由单片机的最小系统驱动单片机运行并由RFID识别当前刷卡信息，刷卡错误的时候蜂鸣器进行报警。
本设计的核心是单片机，下面简单的介绍本设计使用的单片机。 AT89C51是51系列单片机，是最新一代的高速、低功耗、超强抗滋扰的单片机，其采用传统的冯诺依曼构架，指令代码可以向下兼容，有多种机器周期给用户自行选择，整个单片机是由双工串口，三个定时器和四个外部中断所构成的模块。原理图如31所示。
图31 单片机原理图

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