基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

侯彤暉

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

侯彤暉

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著電子信息化時(shí)代的到來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及智能化已經(jīng)成為了社會(huì)的一種發(fā)展趨勢(shì)，而卡是作為自動(dòng)化的發(fā)展產(chǎn)物，比如現(xiàn)實(shí)中的飯卡，以及智能公交卡，門禁卡等，都充分運(yùn)用到了自動(dòng)化，信息化的相關(guān)技術(shù)。本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)。所選擇的單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件，系統(tǒng)中的各個(gè)子模塊是通過(guò)單片機(jī)控制的，最終達(dá)到識(shí)別信息，存儲(chǔ)信息的目的。

單片機(jī) 門禁系統(tǒng) 信息存儲(chǔ)

1 引言

門禁控制系統(tǒng)現(xiàn)今已經(jīng)走向了高科技技術(shù)的發(fā)展。本文的門禁系統(tǒng)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)展開(kāi)。最近幾年門禁系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸從銀行、重要機(jī)關(guān)部門走向了生活的小區(qū)，而且門禁系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸增強(qiáng)。門禁系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)從單一向全面方向發(fā)展。通常針對(duì)小區(qū)中的門禁卡在設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)捷。

通常比較常見(jiàn)的門禁控制系統(tǒng)主要包括了IC卡門禁系統(tǒng)、指紋識(shí)別以及密碼識(shí)別門禁系統(tǒng)等。然而IC卡門禁系統(tǒng)的安全性比較高，而且使用起來(lái)十分方便，同時(shí)有著很好的性價(jià)比，因此IC卡門禁系統(tǒng)逐漸變?yōu)榱碎T禁系統(tǒng)的發(fā)展主干，將IC卡門禁系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)管理方面更加地自動(dòng)化以及智能化，而且還能有利于控制管理應(yīng)用場(chǎng)所中的人員的出入詳情，從而對(duì)出入人員以及權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證處理，另外還能將出入人員的記錄保存起來(lái)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 鍵盤模塊電路的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的鍵盤模塊中的功能主要分為兩個(gè)：（1）使用者ID卡不在身邊的時(shí)候能夠通過(guò)在鍵盤中輸入密碼從而打開(kāi)門禁。（2）來(lái)訪者輸入門牌號(hào)，同時(shí)將門鈴按鈕按下，從而進(jìn)入。所以本文設(shè)計(jì)的鍵盤模塊的按鈕設(shè)置如表1所示。

表1 鍵盤模塊按鈕設(shè)置表

表中的A和B表示的是上文中提到的兩種模式。A代表著的是使用者的密碼輸入，而B(niǎo)代表著的是來(lái)訪者的門牌號(hào)輸入。本系統(tǒng)中的硬件的組成模塊有鍵盤輸入模塊、顯示模塊以及地址選擇模塊。其中的地址選擇模塊的功能是設(shè)置刷卡機(jī)的地址，所選用的電路的地址范圍是從0000到1111變化，其中的地址0000代表著是PC端讀卡機(jī)地址。鍵盤輸入模塊的功能是為了實(shí)現(xiàn)門禁解除之前需要是使用者按下按鍵?；趩纹瑱C(jī)的門禁系統(tǒng)硬件電路圖如圖1所示。

圖1 基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)硬件電路圖

2.2 門禁管理模塊的設(shè)計(jì)

智能門禁系統(tǒng)的中心模塊就是門禁管理模塊，門禁管理模塊的子模塊包括了系統(tǒng)管理的主控模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。主控模塊中所涉及到的功能包括了卡管理管模塊，也就是所謂的發(fā)卡，卡的類型分為最高權(quán)限卡和一般用戶發(fā)卡，最高權(quán)限卡的用戶角色權(quán)限是管理員，管理員的操作權(quán)限是能夠掛失和解掛一般用戶發(fā)卡;并且還能夠查詢卡的信息等。但是數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的功能是采集門禁數(shù)據(jù)，并且更新查詢數(shù)據(jù)。門禁機(jī)控制框圖如圖2所示。

圖2 門禁機(jī)控制框圖

2.3 時(shí)鐘電路

系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，模塊中需要設(shè)置時(shí)鐘電路，該時(shí)鐘電路主要是顯示時(shí)鐘和日歷，并且能夠標(biāo)注記錄所發(fā)生的事件，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對(duì)于時(shí)間的顯示起到了很大的作用。以往的時(shí)鐘芯片的傳輸方式采用的方式是并行接口，近來(lái)的幾年在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用中芯片方式大多采用的是串行接口，而且也出現(xiàn)了很多的串行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，本文選擇的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片是DS1302，從而該實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和單片機(jī)之間的通信方式選擇的是同步串行，需要用到的端口線有三條，分別是I/O數(shù)據(jù)線、RST以及SCLK串行時(shí)鐘。

2.4 顯示電路

在顯示電路中需要用到串行輸入/輸出芯片。MAX7219的芯片中的器件主要由8×8靜態(tài)RAM、BCD譯碼器以及掃描控制器等。在電路的外部需要添加一個(gè)電阻，從而實(shí)現(xiàn)所有LED顯示器中相關(guān)的字段電流的設(shè)置。MAX7219與微處理器之間需要通過(guò)三根導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)連接，而且顯示數(shù)字由微處理器寫(xiě)入一個(gè)地址。

2.5 數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中國(guó)，所用到的方式能夠有多種，能夠是有線方式，也能夠是無(wú)線方式。比如局域、廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸以及串行傳輸都是有線方式的傳輸方式。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式是無(wú)線方式，本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)選擇的傳輸方式是結(jié)合了有線方式和無(wú)線方式兩種傳輸方式，該傳輸方式能夠適應(yīng)多種用戶給出的需求。本系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信接口選擇的是無(wú)線方式的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。在傳輸門禁系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是通過(guò)上位機(jī)和下位機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其中PC機(jī)能夠進(jìn)行操作上位機(jī)，而門禁讀寫(xiě)器操作下位機(jī)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 接收數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，上位機(jī)與下位機(jī)采用串口通信的通信方式。但是上位機(jī)和下位機(jī)之間通信的數(shù)據(jù)會(huì)很多，所以為了通信更加地方便因而設(shè)置了數(shù)據(jù)幀格式，數(shù)據(jù)幀中的第一個(gè)字節(jié)代表的是開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是指起始幀，本文設(shè)計(jì)中的起始幀是用0xBB表示。第二個(gè)字節(jié)代表的是接收端與發(fā)送端的地址。另外第三個(gè)字節(jié)代表命令，第三個(gè)以后的n個(gè)字節(jié)代表著數(shù)據(jù)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是用第n+4個(gè)字節(jié)表示的，停止字節(jié)是用最后一個(gè)字節(jié)表示，停止字節(jié)意味著結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)上位機(jī)的應(yīng)答命令被接收以后代表著就是上位機(jī)成功地接收發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候需要把數(shù)據(jù)的發(fā)送標(biāo)志位做清零的操作，從而使得數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)送。當(dāng)上位機(jī)的寫(xiě)卡命令被上位機(jī)接收到的時(shí)候，在寫(xiě)卡數(shù)據(jù)塊的數(shù)組中寫(xiě)入接收到的數(shù)據(jù)同時(shí)把寫(xiě)卡標(biāo)志位寫(xiě)成1，如果程序在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)寫(xiě)卡標(biāo)志位是等于1，則說(shuō)明寫(xiě)卡操作將開(kāi)始執(zhí)行。但是本文選擇的是全雙工數(shù)據(jù)的總線RS232，在總線數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程中容易發(fā)生傳輸?shù)腻e(cuò)誤。

3.2 讀卡數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)

本文基于單片機(jī)的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)將絕對(duì)數(shù)據(jù)塊為4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Mifare1S50卡中，扇區(qū)是為1，塊為0中。在Mifare1S50卡塊4中總共的字節(jié)數(shù)目是16個(gè)，本設(shè)計(jì)中的13個(gè)字節(jié)是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，另外的3個(gè)字節(jié)空間默認(rèn)寫(xiě)入0，其中的第一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)的是關(guān)于存儲(chǔ)卡的狀態(tài)信息，當(dāng)寫(xiě)入0的時(shí)候代表著卡片的狀態(tài)是無(wú)效的，當(dāng)值是1的時(shí)候，代表著就是卡片的狀態(tài)是有效的，當(dāng)值是2的時(shí)候代表著是卡片的狀態(tài)是掛失。其中第二個(gè)字節(jié)到第四個(gè)字節(jié)的這三個(gè)字節(jié)和存儲(chǔ)的門禁刷卡權(quán)限是一一對(duì)應(yīng)的，如果值是1的時(shí)候代表著是有權(quán)限開(kāi)門，如果值是0代表著無(wú)權(quán)限開(kāi)門。從第五個(gè)字節(jié)到第十個(gè)字節(jié)一共有6個(gè)字節(jié)，這字節(jié)中存儲(chǔ)的是漢字，代表著姓名，因此本文中所涉及到的漢字最多是三個(gè)。第11個(gè)字節(jié)到第13個(gè)字節(jié)中存儲(chǔ)的是使用者的編號(hào)，使用者的編號(hào)的存儲(chǔ)空間一共有3個(gè)字符。在讀卡數(shù)據(jù)處理模塊中判斷這13個(gè)字節(jié)，在進(jìn)行讀卡的時(shí)候就會(huì)把讀取到的數(shù)據(jù)信息顯示在LCD12864液晶上。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)門禁系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，門禁卡系統(tǒng)逐漸地走向了高智能以及高集成的道路。本文主要圍繞著硬件與軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中硬件部分介紹了鍵盤模塊電路、顯示電路。軟件部分介紹了接收數(shù)據(jù)和讀卡數(shù)據(jù)處理程序。

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