课程设计-带电脑显示的IC卡门禁系统设计

1、单片机课程设计报告带电脑显示的IC卡门禁系统设计目 录0 前言31系统组成与功能31.1系统组成31.2系统功能72系统原理72.1完整系统仿真原理图83系统制作过程及最终实物图93.1元器件的焊接93.2 系统调试图104门禁系统总流程图125 主要程序源代码136元器件清单147 注意事项148 结论149 个人心得15参考文献15非接触式射频IC卡门禁系统0 前言随着微电子技术的发展和社会对服务行业自动化的迫切需要，越来越多的场合采用了IC卡门禁系统。伴随着RFID技术的迅猛发展和日趋成熟，IC卡技术在社会生活中得到了广泛的应用，譬如：汽车加油卡，公交卡，银行卡，门禁卡以及作为学生天天需

2、要使用的一卡通。IC卡的使用让我们的生活更加方便快捷。使用IC卡作为货币存储介质，可以使得出行不需要携带太多的现金，不仅方便，而且更加安全，即使IC卡丢弃或者被盗，由于密码的保护，财产也可以得到十分周全的保护。再者，由于IC卡内部存储的信息是经过加密的并且可以是唯一的，因此IC卡可以作为身份识别使用，然后可以利用到门禁系统方面，这样就可以脱离沉甸甸的钥匙，而且更加安全可靠。总而言之，从目前发展来看，IC卡将来必然会和人们如影随形，成为学习工作生活的方方面面不可缺少的一部分，想手机一样对人们产生深刻影响。本论文介绍了射频IC卡网络门禁系统的设计与开发，详细分析了系统的硬件设计和软件设计，给出了电

3、路原理图，以及主要程序设计的流程图和程序。读卡器采用AT89C52单片机作控制器，扩展上位机。随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。系统组成与功能1.1 系统组成1.1.1 STC89C52及其外围电路52单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一。STC89C52

4、单片机具有以下特点：8位CPU，4kbytes 程序存储器，256bytes的数据存储器，32条I/O口线，111条指令，大部分为单字节指令，21个专用寄存器，2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级，一个全双工串行通信口，外部数据存储器寻址空间为64kB，外部程序存储器寻址空间为64kB，逻辑操作位寻址功能，双列直插40PinDIP封装。但是单纯的一个STC89C52单片机是不能够正常工作的，需要一些外围电路构成一个最小单元才能正常工作，这个最小单元成为最小系统。最小系统如下图所示：1.1.2 RC522读卡模块RC522是高度集成的非接触式读写卡芯片。此发送模块利用调制和解

5、调原理，并将它们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中。RC522芯片模块的内部发送器部分可驱动读写天线与MIFARE卡和应答机的通信，无需其他电路。接收器部分提供一个功能强大和高效的解调和译码电路，用来处理兼容ISO 14443/MIFARE卡和应答机的信号。数字电路部分处理完整的ISO 14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。RC522的简化框图如下：对于IC模块与主控MCU通信部分来说主要分为三部分。第一部分是主控MCU部分，即此处所选择的STC89C52单片机，主要提供对射频读写芯片的控制操作。这种控制操作体现在对射频读写芯片的电源控制。通过对射频读写部分的独立电源控制，用户

6、可以在MCU中根据自己的需要选择或关闭射频读写功能。当应用系统有低功耗要求，不需要射频读写芯片一直工作时，这种控制方式是必不可少的。而且，通过MCU的供电控制，可以用软件方式实现射频读写芯片的上电复位。第二部分，射频读写芯片，它负责接收主控MCU 的控制信息并完成与MIFARE 卡的通信操作。为了正常工作，射频读写芯片须选用合适的并行接口与MCU连接。而为了发送、接收稳定的高频信号，射频读写芯片要通过高频滤波电路与天线部分连接。第三部分，天线部分，包括线圈及匹配电路，这是读写模块实现射频通信必不可少的一部分。读写模块要依靠天线产生的磁通量为MIFARE 卡提供电源、在读写模块与MIFARE 卡

7、之间传送信息。综上所述，读写模块的硬件系统组成的框图如下： 1.2 系统的功能本系统最直观的功能就是刷卡功能。IC模块是由单片机控制的，当MIFARE卡在IC模块可以检测到的范围之内时，MIFARE卡中的数据即被IC模块读取，然后IC模块将信息传送给单片机，单片机处理之后可以被数码管显示出来，数码管也就显示了IC卡的序列号。这部分是IC门禁的主要功能。2 系统原理本设计的中心部分是主控MCU即STC89C52部分。在MCU周围接上IC卡读写模块，当MIFARE卡与IC卡读写模块进行通信之后，IC卡内部buffer存储的信息传送给MCU进行处理，然后通过内部控制程序，对IC卡传递过来的信息进行特

8、点处理，然后可以让数码管显示出来，从数码管可以看出卡号。当读取到的卡号与存储的可以通过的卡号匹配时，然后第一个LED灯所接端口被加上高电平，然后绿色灯被点亮，表明刷卡通过。否则，LED灯都不亮，表明刷卡被拒绝。完整系统仿真原理图由于Proteus中不存在IC模块，因此此原理图并不能用来仿真，只能根据IC模块的接线规则，连接在单片机上，给系统的布线有个整体规划。系统制作过程及最终实物图3.1 元器件焊接过程项目设计注重的是一切从零开始。所以我们组从最基础的做起，首先学习如何焊接电路，然后学着认识各种电子元器件，再学习在开发板上进行整体的布局和走线。从最直观的角度了解单片机最小系统是如何正常工作的

9、。准备工作做好之后，开始进行电路的焊接。以下是焊接电路的截图： 背面效果图 成型图系统调试图此系统可以对所有采用RC522系统的MIFARE卡进行读取操作，譬如作为学生经常使用的一卡通，为了进行验证系统的可靠性和完善性，同样对一卡通的读取操作进行了测试。通电结果如下图所示；刷河南大学一卡通后如下显示读出河南大学一卡通的序列号为0x86,0XF5,0x7F,0xC1，是预设好的卡号，报警声不响，同时P1.5输出低电平，LED灯被点亮，将电路板通过PL2303串口线与电脑相连接，电脑能够控制单片机的输出，同时单片机将读卡器接受到的信息传送给电脑，在电脑上显示出刷卡人信息将本文放在网上的原因就是这里

10、：该生增加了上位机，刷卡时可以显示持卡人的信息， 该生用C#编写，其他人可以用任何自己熟悉的语言编写。接通电源源门禁系统总流程图复位是否有刷卡 否 有单片机获取卡号传送到电脑 有电脑显示卡片信息数码管显示卡号是否匹配6 元器件清单LM2940稳压电源，STC89C52单片机MCU，9012PNP型三极管，蜂鸣器开关，5.1K电阻，10K排阻，5.1K贴片电阻，11.0592M晶振。30pF晶振电容，0.1uF瓷片电容，10uF电解电容，5V蜂鸣器，4脚按键，单排排针，双排DIP IC插座，2205V电源适配器。RC522 IC模块，MIFARE卡。7 软、硬件设计注意事项 （1）读卡

11、模块T7122M-I外部电源接触不良或者严重的电磁干扰，则有可能偶然使读卡模块内部软件跑飞。 （2）天线周围如果有金属存在，则工作频率将受影响，读卡距离也受影响，严重时读卡反应迟钝，甚至不能读卡。避免的方法是所有的金属材料尽量离开天线线圈，特别是天线前面不能有金属封板。金属封板会屏蔽电磁波，致使读卡完全失效。天线后面如果有金属封板，则应该离开天线线圈至少3厘米以上。 （3）读卡模块与模板注意是否有共地。 （4）如果使用的电源性能不良，将引起电压不稳，波纹太大，对读卡距离产生影响。 （5）外界的电磁杂波也会对读卡产生干扰。 8 结论本系统的关键是

12、在已知IC模块的开发资料的情况下弄明白所提供的函数。比如模块的初始化函数，等待函数，IC卡与读卡模块的通信函数，IC模块与单片机的通信函数。在已知这些函数的情况下，结合51单片机的特点，然后根据特有的通信机制，分成51单片机程序，IC模块程序，以及51单片机与IC模块的通信函数。然后调用IC序列号存储数组，赋值给数码管，然后让数码管显示序列号，这样就完成了这个系统的核心部分。在整个系统的设计过程中，首先需要分析要实现的功能，在做电路仿真图，在结合仿真图写程序，在写程序的过程中完善仿真图的不足，最后联合调试。仿真工作完成之后开始电路板的焊接工作，首先需要大致规划布线，尽量减少飞线的出现。在电路板

13、焊接完成之后，根据实际出现的情况调试电路，最后使得系统正常工作起来。9 个人心得单片机项目设计这门课给我们带来的不只是理论上的学习，更重要的是培养我们的动手能力。硬件。我们都是焊接的初学者，很多东西都不会，所以要以谦虚的态度，去向别人请教。我们要用先设计好线该怎么接再焊，不能走一步再看下一步怎么接，这样不仅浪费时间，而且影响美观。更重要的是会引起更大的错误。影响系统的稳定性或者系统不工作等等。焊接技术是需要锻炼的，不动手你就不会掌握好。 软件。由于没有IC模块的模块使用指南，因此只能对已有的程序进行修改。在大致了解整个程序的工作流程之后，需要使用程序中已有的内容构建自己所需要的功能，最主要的部分就是数码管的显示部分。使用数码管的过程中，了解到了共阴与共阳的实际区别，四位数码管的引脚图，数码管从1-F的对应编码。面对一项新的任务，我们都要以认真的态度