基于arm的門禁系統(tǒng)設計

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文檔簡介

1、　　目錄　　一、實驗目的2　　二、實驗說明2　　三、實驗設備2　　四、實驗內

2、容2　　4.1門禁系統(tǒng)的概述2　　4.2 門禁系統(tǒng)的方案2　　4.3 門禁系統(tǒng)的硬件部分3　　4.4 門禁系統(tǒng)的軟件部分6　　4.5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調試8

3、;　　結論9　　程序10　　一、實驗目的　　1．理解和掌握基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的設計理念與設計方法。　　2．掌握Protel 原理圖設計方法。<

4、;/p>　　二、實驗說明　　以住宅小區(qū)或商場停車場為基礎，物聯(lián)網(wǎng)技術為依托，設計一套車輛出入口門禁系統(tǒng)。我們以單片機為控制核心，采用非接觸IC卡技術、TCP/IP網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)車輛出入道閘控制及停車信息的遠程統(tǒng)計、查詢。本實驗完成其中的非接觸IC卡讀寫部分。系統(tǒng)電路結構框圖如下圖所示。&l

5、t;b>　　三、實驗設備　　1、計算機一臺　　2、單片機試驗箱　　四、實驗內容　　4.1門禁系統(tǒng)的概述<

6、;p>　　4.1.1 門禁系統(tǒng)概念　　出入口門禁控制系統(tǒng)采取以感應卡來取代用鑰匙開門的方式。使用者用一張卡可以打開多把門鎖, 對門鎖的開啟也可以有一定的時間限制。如果卡丟失了，不必更換門鎖，只需將其從控制主機中注銷。出入口門禁控制系統(tǒng)是通過對出入口的準入情況進行控制、管理和記錄的設備，對何人何時在何地進行詳細跟蹤，以實現(xiàn)中心對出入口的24小時控制、監(jiān)視及管理。<

7、;p>　　4.1.2 門禁系統(tǒng)的特點　　系統(tǒng)將IC卡技術、計算機控制技術與電子門鎖有機結合，用IC卡替代鑰匙，配合計算機實現(xiàn)智能化門禁控制和管理，有效的解決了傳統(tǒng)門鎖的使用繁瑣和無法信息記錄等不足，利用數(shù)據(jù)控制器采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字化管理可為內部人力資源的有效管理等帶來意想不到的效果。　　電子鑰匙：授權后的IC卡即可當作電子鑰匙，將此電子鑰匙感應器前

8、一晃, 控制器對該卡進行身份驗證，驗證合法后即控制電子門鎖自動打開。　　開門權限：按門設置：可以根據(jù)持卡人身份權限設定有效開門區(qū)域（控制器號碼）。系統(tǒng)可設有最高權限卡，該卡可以打開系統(tǒng)轄區(qū)內所有電子門鎖。　　自動報警：非法使用卡或強行打開門鎖等非正常情況下系統(tǒng)會將自動發(fā)出報警信號，系統(tǒng)將自動記錄非常狀況的時間、門號、狀態(tài)等詳細信息，確保門鎖安全和事后查證

9、。　　4.2 門禁系統(tǒng)的方案　　4.2.1門禁系統(tǒng)的總體方案　　本系統(tǒng)由51系列單片機AT89S52、按鍵、蜂鳴器、T7122M-I讀卡等模塊構成。實現(xiàn)了存儲一張管理卡和多張車輛卡的功能；同時管理車輛還可以通過按鍵更改管理卡，增加車輛卡，刪除車輛卡，清空所有車輛卡等。因為門禁刷卡控制刷卡距離隨著補嘗電容的改變而改

10、變（補嘗電容大約300PF），所以最大的刷卡距離約為5—12CM；對于非管理卡或車輛卡，本門禁控制器不與響應；每個按鍵控制器都有相應的提示音進行提示操作。正常使用時，車輛卡靠近讀卡天線，門禁控制器讀入卡號，并與存儲在內部的卡號比較，如果有相同的卡號，說明此卡合法，門禁機響一長音，提示成功，如果讀卡失敗，而不響應?？傮w系統(tǒng)結構圖如圖3-1　　圖3-1 門禁系統(tǒng)總體結構框圖&

11、lt;p>　　4.2.2 門禁系統(tǒng)的各個方案　　4.2.2.1 單片機控制芯片模塊　　At89s52芯片。它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。易失性存儲與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制

12、應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 　　4.2.2.2 鍵盤控制模塊　　基于串并轉換電路的鍵盤形式，如圖3-3。7SLS164 是串并轉化芯片，它把SDA(P10)上的串行數(shù)據(jù)轉化為8 為的并行數(shù)據(jù)，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作為鍵盤掃描線，P11 為鍵盤數(shù)據(jù)回送線。鍵盤掃描時，從S1～S7 一次輸出低電平，然后檢測P11（回

13、送線），如果P11（回送線）為高電平則表示無鍵閉合，如果P11（回送線）等于0，將S1～S7 上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單處理得到對應的鍵值。　　如圖3-2　　4.3 門禁系統(tǒng)的硬件部分　　4.3.1主控芯片部分　　1、原理圖&

14、lt;/b>　　圖4-1　　4.3.2鍵盤控制部分　　采用串并轉換電路的鍵盤形式　　(1)原理圖　　圖4-2串并轉換電路的鍵盤形式

15、;　　(2)工作原理　　7SLS164 是串并轉化芯片，它把SDA(P27)上的串行數(shù)據(jù)轉化為8 為的并行數(shù)據(jù)，S1/S2/S3/S4/S5/S6/S7/S8作為鍵盤掃描線，P26為鍵盤數(shù)據(jù)回送線。　　鍵盤掃描時，從S1～S7 一次輸出低電平，然后檢測P26（回送線），如果P26（回送線）為高電

16、平則表示無鍵閉合，如果P26（回送線）等于0，將S1～S7 上的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單處理得到對應的鍵值。　　(3)功能說明　　KEY1：增加車輛卡　　KEY2：刪除車輛卡　　KEY3：刪除管理卡　　K

17、EY4：清除所有車輛卡　　4.3.3蜂鳴器控制部分　　1、蜂鳴器原理圖如下所示:　　圖4-3蜂鳴器原理圖　　2、工作原理　　單片機通過P37來控制蜂鳴器的工作與關閉。&

18、lt;p>　　當P3.7=1時，PNP三極管關閉，蜂鳴器停止工作。　　當P3.7=0時，PNP三級管導通，蜂鳴器開始工作。　　從而單片機只需要P3.7輸出0或者1開控制鑒別鳴器即可。　　3、功能說明　?。?）刷卡時蜂鳴器響一聲，

19、說明讀到車輛卡。　?。?）刷卡時蜂鳴器響兩塊，說明讀到管理卡。　?。?）相應的按鍵時給于相應的提示音。　?。?）蜂鳴器沒有響應，說明沒有讀到卡。　　4.3.4 T7122M-I工業(yè)級讀卡模塊　　1、應用電路簡圖&

20、lt;/b>　　圖4-4　　2、數(shù)據(jù)輸出格式　　共輸出48Bits，即6個字節(jié)。第一字節(jié)為ID卡識別碼，第二至第五字節(jié)為卡號，最后一個字節(jié)為前五個字節(jié)的校驗和。校驗和運算變量類型為BYTE類型，運算過程進位被丟棄。

21、;　　選擇同步串行輸出方式時，每個字節(jié)中高位先輸出；選擇異步串行輸出時，每個字節(jié)中低位先輸出。輸出波特率均為9600 Bits/S。　　3、數(shù)據(jù)輸出波形　　圖4-5　　4、功能說明

22、;　?。?）通過讀卡天線，刷卡時讀取ID卡卡號。　　（2）通過SO腳把卡號傳到單片機芯片管腳上。　?。?）通過CP腳傳送低電平說明有卡刷到。　　4.4 門禁系統(tǒng)的軟件部分　　程序循環(huán)中主要工作為判斷是否有刷卡，若有刷卡則斷判是什么

23、卡，然后進行相應的處理。　　門禁系統(tǒng)的總流程圖5-1： 　　圖5-1　　管理卡功能子程序流程圖如圖5-2　　圖5-2　　4.5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調試&l

24、t;/p>　　完成了硬件的設計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設計正常運行，必須進行硬件調試和軟件調試。　　4.5.1硬件調試　　硬件調試的主要任務是排除硬件故障，其中包括設計錯誤和工藝性故障。　　(1) 脫機檢查。按照電路原理圖用萬用表逐步檢

25、測電路板中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確；檢查各開關按鍵是否能正常工作；為了保護芯片，應先對各IC座（尤其是電源端）電位進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查[3]。　　(2) 聯(lián)機調試。暫時拔掉AT89S52芯片，將仿真器的40芯仿真插頭插入AT89S52的芯片插座進行調試，檢驗鍵盤電路是否滿足設計要求。可以通過一些簡單的測試軟件來查看接口工作是否正常。例如，我們可以設計一個能過按鍵

26、控制蜂鳴器聲響檢測鍵盤電路的好壞。如果運行測試結果與預期不符，很容易根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障原因并采取針對性措施排除故障。　　4.5.2 軟件調試　　軟件調試的任務是利用開發(fā)工具進行在線仿真調試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。　　程序的調試應一個模塊一個模塊地進行，首先單獨調試各功能子程序，檢驗程序是否能

27、夠實現(xiàn)預期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各子程序連接起來總調。聯(lián)調需要注意的是，各程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場保護與恢復。調試的基本步驟如下：　?。?）編寫蜂鳴程序程序，調試是蜂鳴器是否會響。　?。?）編寫簡單程序調試刷卡時是讀卡模塊是否有讀入。　?。?）編寫鍵盤控制程序，調

28、試是否有鍵按下及其按鍵值。　?。?）編寫添加、刪除車輛卡程序，調試是否能實現(xiàn)。　　（5）編寫更改管理卡，清除所有車輛卡程序，調試是否能實現(xiàn)。　?。?）總體調試，看能否實現(xiàn)存儲一張管理卡，多張車輛卡。通過按鍵能否實現(xiàn)添加、刪除車輛卡，更改管理卡，清除所有車輛卡等設計要求。

29、　4.5.3 軟、硬件設計注意事項　?。?）讀卡模塊T7122M-I外部電源接觸不良或者嚴重的電磁干擾，則有可能偶然使讀卡模塊內部軟件跑飛。　?。?）天線周圍如果有金屬存在，則工作頻率將受影響，讀卡距離也受影響，嚴重時讀卡反應遲鈍，甚至不能讀卡。避免的方法是所有的金屬材料盡量離開天線線圈，特別是天線前面不能有金屬封板。金屬封板會屏蔽電磁波，致使讀卡完全失

30、效。天線后面如果有金屬封板，則應該離開天線線圈至少3厘米以上。　?。?）讀卡模塊與模板注意是否有共地。　?。?）如果使用的電源性能不良，將引起電壓不穩(wěn)，波紋太大，對讀卡距離產(chǎn)生影響。　?。?）外界的電磁雜波也會對讀卡產(chǎn)生干擾。　　結論

31、;　　通過本次綜合實驗，不但學習了單片機技術與嵌入式系統(tǒng)、C51程序編寫等學科，掌握了KEIL8、protel 等軟件工具。更重要的是學會了分析問題、運用所學知識解決現(xiàn)實問題的方法。　　在綜合完成之際，我要對所有幫助過我的人們表示誠摯的謝意！　　首先，對我的指導老師致以衷心的感謝！從當初開始至今，從選題、報告的書

32、寫，到報告的組織、撰寫、修改和完善，老師都給了我非常多的關心、理解、指導和幫助。　　最后，非常感謝我的舍友，感謝他們在生活上和實驗過程中曾給過我的啟迪與幫助。　　最后真誠感謝于百忙中審閱報告并給予我指導的各位老師。謝謝大家！　　程序

33、　　#include<reg51.h>　　#include<intrins.h>　　sbit cp=P1^0;　　sbit sck=P1^1;　　sbit so=P1^2;　　sbit beep=

34、P3^7;　　sbit led5=P0^5;　　sbit KD_KEY = P2^6;　　sbit KEY_SDA=P2^7;　　sbit KEY_CLK=P2^5;　　unsigned char chcardno[1

35、0][5]={0};　　unsigned char cardok;　　unsigned char j=0;　　unsigned char count;　　unsigned char a;　　unsigned char cardn

36、o[5]={0};　　unsigned char key_value;　　unsigned char b=1;　　//---------毫秒延時子程序----------　　void delay2(unsigned char ms)<p&g

37、t;　　{unsigned char i;　　while(ms--)　　{　　for(i=0;i<120;i++);　　}　　}&

38、lt;/b>　　//---------蜂鳴器--------------　　unsigned char feib(void)　　{　　beep=0;<p&g

39、t;　　led5=0;　　delay2(250);　　beep=1;　　led5=1;　　delay2(250);&

40、lt;b>　　}　　void send(unsigned char a) 　　//判斷是不是有鍵按下　　{　　unsigned char i;　　for(i=0;i

41、<8;i++)　　{　　if(_crol_(a,i)&0x80)　　KEY_SDA=1;　　else　　KEY_SDA=0;</p&g

42、t;　　KEY_CLK=0;　　KEY_CLK=1;　　}　　}　　unsigned char key(void)　　//判斷是第幾

43、鍵按下　　{　　unsigned char buffer,display_bit,i;　　buffer=0xff; //賦初值為0xff　　delay2(250); //延時去抖動　　disp

44、lay_bit=0xfe; //掃描鍵盤　　for(i=0;i<8;i++)　　{　　send(display_bit);　　if(!KD_KEY) //是此鍵按下嗎？

45、　　{ 　　buffer=display_bit; //是，則保存其鍵值　　return(i);　　break; //退出　　}　　display_bit=_crol_(d

46、isplay_bit,1);　　//檢測下一鍵　　}　　}　　//------同步串行口接收一字節(jié)-------

47、unsigned char rx1byte()　　{　　char i;　　char rxdata;　　for(i=9;--i;)　　{&

48、lt;/b>　　rxdata<<=1;　　while(sck==0) //等待始終上升沿　　continue;　　if(so==1) //讀數(shù)據(jù)

49、;　　++rxdata;　　while(sck==1)　　continue;　　}　　return rxdata;

50、　}　　//--------同步串行口接收-------　　unsigned char rx(void)　　{　　char i;

51、if(cp==1) //檢測CP腳是否出現(xiàn)低電平　　return;　　EA=0; //屏蔽中斷　　for(i=25;--i;) //保證CP的寬度大于時鐘寬度　　{</b&

52、gt;　　if(sck==0)　　{EA=1;　　return;　　}　　}&

53、lt;/p>　　while(sck==1) //等待時鐘線出現(xiàn)低電平　　continue;　　cardno[0]=rx1byte(); //讀第一個字節(jié)　　cardno[1]=rx1byte(); //讀第二個字節(jié)

54、;　　cardno[2]=rx1byte();　　cardno[3]=rx1byte();　　cardno[4]=rx1byte();　　cardno[5]=rx1byte(); //讀第六個字節(jié)　　while(cp==0) //等待

55、CP腳恢復高電平　　continue;　　EA=1; 　　//讀卡結束，校驗卡號　　i=cardno[0]+cardno[1]+cardno[2]+cardno[3]+cardno[4];<

56、/p>　　if(i=cardno[5])　　{　　cardok=1;　　}　　}</p

57、>　　//---------------管理卡程序-----------　　unsigned char zjz (void)　　{ 　　char i=0;<b&

58、gt;　　while(1)　　{ 　　rx();　　P0=0XFF;　　if(cardok==1)//判斷是否有刷卡

59、　　{ 　　cardok=0;　　if(chcardno[0][5]==0)//判斷是否有管理卡　　{ 　　feib();</p

60、>　　feib();　　chcardno[0][5]=cardno[5];//設計為管理卡　　}　　else

61、{ 　　if(chcardno[0][5]==cardno[5])//判斷是否是管理卡　　{ 　　feib();　　feib();<

62、/p>　　feib();　　delay2(250);　　while(1)　　{　　rx();

63、　　if(cardok==1)//判斷是否有刷卡　　{　　feib();　　cardok=0;　　TR0=1; //

64、起動定時器0　　count=0;　　break;　　}　　}

65、　　}　　else　　{ 　　for(a=1;a<=b;a++)　　{　　if(chcar

66、dno[a][5]==cardno[5])//判斷是否是車輛卡　　{　　feib();　　break;　　}</p

67、>　　} 　　} 　　} 　　}　　}&l

68、t;/p>　　}　　//----------定時器子程序---------　　void timer1(void) interrupt 3　　{　　TH0=(65536-

69、50000)/256;　　TL0=(65526-50000)%256;　　count++;　　key_value=key();　　switch(key_value)　　{&l

70、t;/b>　　case 0: //按鍵1　　feib();　　chcardno[b][5]=cardno[5];//添加車輛卡　　cardno[5]=0;

71、　　b++;　　break; 　　case 1: //按鍵2　　feib();　　feib();<

72、;/b>　　for(a=1;a<=b;a++)　　{　　if(chcardno[a][5]==cardno[5])　　{　　chcardno[

73、a][5]=chcardno[b][5];//刪除車輛卡　　}　　}　　break;　　case 2: //按鍵3<

74、;/p>　　feib();　　feib();　　feib();　　chcardno[0][5]=0;//刪除管理卡

75、;　　break; 　　case 3: //按鍵4　　feib();　　feib();　　feib();<

76、/b>　　feib();　　for(a=1;a<=b;a++)　　{　　chcardno[a][5]=0; //清空所有車輛卡<

77、;b>　　}　　break;　　}　　if(count==50)//定時5S是否到　　{

78、　　TR0=0;　　EA=0;　　}　　}　　//--------------------主程序-----------

79、---　　void main(void)　　{　　TMOD=0x01; //定時器0　　TH0=(65536-50000)/256;//定時器0初始華　　TL0=(65526-50000

80、)%256;　　EA=1;　　ET0=1;　　P0=0XFF;　　zjz();

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