畢業(yè)設(shè)計---stc89c52 單片機在多層樓宇門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　STC89C52 單片機在多層樓宇門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　STC89C52 單片機在多層樓宇門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子門禁系統(tǒng)發(fā)展也

2、非常迅速，而射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，作為一種通信技術(shù)在門禁系統(tǒng)中也得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　射頻卡識別技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一門新的自動識別技術(shù)，它利用射頻方式在射頻卡和讀卡器之間進行無線雙向通信，完成目標識別和數(shù)據(jù)交換。射頻卡讀卡系統(tǒng)具有操作快捷、防碰撞能力強、工作距離遠、安全性高等優(yōu)點，在身份識別、自動收費和電子錢包等領(lǐng)域有著廣闊的市

3、場前景。</p><p>　　本文主要介紹了一種以51系列微處理器STC80C52為核心的，基于無線射頻技術(shù)（RFID）的智能樓宇安防系統(tǒng)。通過語音播報系統(tǒng)可以進行操作提示，串口技術(shù)又提供了系統(tǒng)與上位機的通信，為新型小區(qū)的安全管理提供了可靠的保證。</p><p>　　首先，需要選用相關(guān)的硬件模塊，作為主控制器，本系統(tǒng)選用了時下應(yīng)用非常廣泛的高性能處理器STC80C52作為系統(tǒng)主微處理器，

4、并外擴多個模塊作為主硬件平臺，實現(xiàn)了來訪者從射頻卡識別、語音提示密碼輸入操作、密碼輸入、密碼認證、到安防門打開的一系列功能。</p><p>　　其次，本系統(tǒng)的軟件選用了KEIL51，單片機C語言為核心語言，通過RS-232串口電路對程序進行下載，實現(xiàn)硬件的智能控制。在射頻卡模塊，本系統(tǒng)主要運用了曼切斯特編碼算法，來編寫無線射頻模塊的主要讀寫程序，以完成射頻卡的驅(qū)動，使其能夠識別H4001 非接觸式ID 卡，以此

5、來完成射頻讀卡的功能。</p><p>　　最后，論文使用RS-232串口，來實現(xiàn)系統(tǒng)與上位機的通信功能，記錄小區(qū)來訪者的身份及其來訪時間，使得新型小區(qū)的管理更加智能化，安全系數(shù)更高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52 單片機；串行通信；電子鎖；CH451；無線射頻識別技術(shù)、語音播報</p><p>　　Application of STC80C52 M

6、CU in multi-storey Building</p><p>　　Access control system</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of science and technology, the development of ele

7、ctronic access control systems </p><p>　　Key words: </p><p>　　AT89C51 single chip microcomputer; series communication</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　Abstract

8、……………………………………………………..…3</p><p>　　第一章.緒論………… ………………………………………………………….5</p><p>　　1.1課題研究背景及意義………… ……………………………… .5</p><p>　　1.2 智能小區(qū)門禁系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀….………………………..6</p><p>　　1.3

9、 課題主要研究內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)………………………………….7</p><p>　　第二章 基于非接觸IC卡的門禁系統(tǒng)概述</p><p><b>　　2.1 射頻卡簡介</b></p><p>　　2.2 H4001RFID 工作機理</p><p>　　2.3 智能樓宇門禁系統(tǒng)概述</p><p>

10、　　2.3.1 智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計原則</p><p>　　2.3.2 本智能樓宇門禁系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p>　　第三章.智能小區(qū)門禁系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.1 80C52主控芯片簡介及其最小系統(tǒng)設(shè)計………………..5.</p><p>　　3.2 基于CH451的鍵盤顯示電路設(shè)計………………………..9</p&

11、gt;<p>　　3.3 基于MAX232的RS-232通信電路設(shè)計</p><p>　　3.4 基于AT45DB041D的存儲器電路設(shè)計</p><p>　　3.5基于U2270B的無線射頻信號讀取模塊設(shè)計</p><p>　　3.6 基于WT588D的語音放大電路設(shè)計</p><p>　　3.7 電磁鎖控制電路設(shè)計</

12、p><p>　　3.8 電源電路模塊設(shè)計</p><p>　　第四章．電子鎖智能控制軟件設(shè)計</p><p>　　4.1軟件設(shè)計主要算法及其流程圖</p><p>　　4.2 鍵盤顯示模塊軟件設(shè)計</p><p>　　4.3 射頻卡讀卡軟件設(shè)計</p><p>　　4.4 存儲器模塊軟件設(shè)計<

13、/p><p><b>　　第四章．結(jié)論</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1.系統(tǒng)總圖瀏覽</p>

14、;<p><b>　　附錄2 主要程序</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義</p><p>　　出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機械，光學(xué)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多

15、新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理的有效措施。適用各種機要部門，如銀行、賓館、機房、軍械庫、機要室、辦公間，智能化小區(qū)，工廠等。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。</p><p>　　門禁系統(tǒng)顧名思義就是對出入口通道進行管制的系統(tǒng)，它

16、是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。傳統(tǒng)的機械門鎖僅僅是單純的機械裝置，無論結(jié)構(gòu)設(shè)計多么合理，材料多么堅固，人們總能通過各種手段把它打開。在出入人員很多的通道（象辦公大樓、酒店客房）鑰匙的管理很麻煩，鑰匙丟失或人員更換都要把鎖和鑰匙一起更換。為了解決這些問題，就出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖，這兩種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對出入口通道的管理程度，使通道管理進入了電子時代。</p><p>　　1.2智能小區(qū)門禁系

17、統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　門禁系統(tǒng)是隨著自動識別技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，國外門禁系統(tǒng)的知識品牌有美國的休斯（HID）、西屋（WSE）、洛泰克（NTK），以色列的DDS、英國的集寶等品牌。國內(nèi)從事門禁系統(tǒng)有深圳紅門、門吉利、捷順、北京青云等公司。目前，國內(nèi)外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。隨著計算機圖像處理和模式識別理論

18、以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)的體積不斷縮小，其價格也不斷降低。據(jù)國際生物認證團（IBG）的預(yù)測：美國生物認證市場2002年突破7億美元，其中指紋識別占近50%，虹膜識別占8%。美國生物認證市場到2005年將達到19億美元，指紋識別占近40%，虹膜識別占10%左右。美國生物識別市場在未來幾年中仍將會保持高速增長的趨勢，縱觀門禁市場發(fā)展，預(yù)計未來1－3年中國門禁市場的平均增長比例將達20％以上。 &#

19、160;  目前國外生產(chǎn)的門禁系統(tǒng)安全性較高，但是價格昂貴，感應(yīng)式門禁系統(tǒng)控制器的價格從4000到3萬元不等，包括讀卡器、門鎖、控制器、軟件在內(nèi)的一套系統(tǒng)報價在萬元以上。國內(nèi)生產(chǎn)的感應(yīng)式門禁系統(tǒng)和指紋門</p><p>　　1.3課題主要研究內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)</p><p>　　智能小區(qū)門禁系統(tǒng)包括輸入模塊，顯示模塊，存儲器模塊，語音模塊，射頻模塊。這些模塊構(gòu)成了一個綜合系統(tǒng)，能夠滿

20、足新型小區(qū)的智能化管理要求，一改以往傳統(tǒng)門鎖的不足。</p><p>　　本系統(tǒng)以基于80C51單片機為主控芯片，完成一系列的外圍電路搭建和編程來達到系統(tǒng)的正常運行。并且系統(tǒng)研究了曼切斯特算法（一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸極限的編碼和解碼辦法），并且分析了曼徹斯特編碼的頻率與數(shù)據(jù)和時鐘的關(guān)系。</p><p><b>　　論文結(jié)構(gòu)</b></p><p&g

21、t;<b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　本章介紹了課題的背景知識，智能小區(qū)門禁系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和本課題的主要研究目標以及本文的組織架構(gòu)等。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　本章對智能小區(qū)門禁系統(tǒng)概念及其操作系統(tǒng)做出了介紹，給出了系統(tǒng)框架圖，并對系統(tǒng)中的一些主要芯片做了介紹。</p>

22、<p>　　第三章 單片機控制門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　本章對系統(tǒng)中的主要硬件模塊做出了闡述，并且給出了電路設(shè)計圖。</p><p>　　第四章 電子鎖智能控制軟件設(shè)計</p><p>　　本章系統(tǒng)介紹了曼切斯特算法，給出了整個系統(tǒng)的軟件流程圖，并且介紹了部分模塊的程序構(gòu)成，給出了一部分程序。</p><p><

23、b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　總結(jié)了論文主要完成的工作并指出了今后研究工作的方向及其重點。</p><p>　　基于非接觸IC卡的門禁系統(tǒng)概述</p><p>　　本章主要分為兩個部分，第一部分主要介紹了射頻卡的基本概念概念及其工作原理。第二部分主要介紹了智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的基本概念及系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。</p><

24、;p><b>　　2.1 射頻卡簡介</b></p><p>　　IC卡（Integrated Circuit Card）又稱集成電路卡或智能卡，IC卡是在較為原始的磁卡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，大致經(jīng)過了從接觸式IC卡（如存儲器、加密存儲卡、CPU卡）到非接觸式的射頻卡的發(fā)展階段。我國目前使用的多是接觸式IC卡。</p><p>　　接觸式IC卡使用時要將其插入讀卡

25、機中，通過表面電極觸點的物理接觸來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有觸點磨損、污染及插卡不便等缺點；射頻卡在使用時只要靠近讀卡機即可，卡片的讀卡機通過無線電波或電磁場感應(yīng)的方式進行信息傳遞，射頻卡繼承了接觸式IC卡的容量大、安全性能高等優(yōu)點，同時也克服了以接觸式IC卡的缺點，使射頻卡的使用更加自由，應(yīng)用更加廣泛。</p><p>　　非接觸式IC卡又叫射頻卡，是90年代初發(fā)展起來的新技術(shù)。射頻卡由感應(yīng)天線、控制芯片、存儲單元組

26、成，并完全密封在一個標準PVC卡片中，無外露部分。射頻卡本身是無源體，當(dāng)讀寫器對射頻卡進行讀寫操作時，讀寫器發(fā)出的射頻信號由兩部分疊加組成：一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與其本身的LC產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生一個瞬間能量來供給芯片工作，另一部分則經(jīng)解調(diào)后，控制芯片完成密碼驗證、數(shù)據(jù)的讀取、修改、存儲等，并返回給讀寫器。射頻卡成功地將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源和免接觸的難題；射頻卡無需專門的供電電源，它與讀寫器間無機械接觸，

27、避免了接觸故障；它的表面無裸露芯片，可防水，且不易產(chǎn)生靜電擊穿及彎曲損壞等問題；射頻卡使用時沒有正反面就，而且射頻卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特點，由射頻卡所形成的讀寫系統(tǒng)，無論是硬件結(jié)構(gòu)，還是軟件控制操作過程較之接觸式IC卡都得到了很大的簡化，同時借助于先進的管理軟件和網(wǎng)絡(luò)支持可在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。</p><p>　　本設(shè)計中采用的射頻卡位為H4001 非接觸式射頻卡，H4001 是瑞士EM 公司提

28、供的非接觸式只讀RFID ,其內(nèi)部具有64 位一次性可編程(One Times Programmable) 的存儲器,除了10 個同步位和14 個校驗位外,其余的40 個位在應(yīng)用系統(tǒng)作為識別碼使用. 其典型的工作頻率為125KHz ,數(shù)據(jù)傳輸編碼采用曼徹斯特編碼,傳輸速率為718Kbps. 它具有各種外型封裝,如ISO 薄卡、ISO 厚卡、鑰匙扣等,是目前市場上性價比最好的非接觸式只讀RFID 卡。</p><p&g

29、t;　　2.2 H4001RFID 工作機理</p><p>　　H4001 的天線與其讀卡器的天線之間構(gòu)成空間耦合“變壓器”,讀卡器天線作為“變壓器”初級線圈向空間發(fā)射125KHz 的交變電磁場,進入該電磁場的H4001 卡通過其天線(“變壓器”的次級線圈) 獲取能量,為其內(nèi)部各功能部件提供工作電壓. 由于H4001 為只讀型RFID ,讀卡器無須向H4001 發(fā)送任何數(shù)據(jù)或指令,一旦H4001 進入讀卡器有效

30、的工作區(qū)域內(nèi),其內(nèi)部功能部件就開始工作,時序發(fā)生器部件控制存儲器陣列和數(shù)據(jù)編碼單元將其內(nèi)部的64 位信息調(diào)制后按順序發(fā)送給讀卡器,H4001 采用RSK(相移鍵控) 調(diào)制方式.圖2-1 為H4001 的64 位數(shù)據(jù)信息,發(fā)送順序總是從9 個起始同步位(9 個‘1’) 開始,然后依次是D00 、D01 、?、P0 、P10 、PC3 、0 ,最后一個‘0’是結(jié)束同步位. 每當(dāng)H4001 將64 個信息位</p><p&

31、gt;　　圖2-1 　H4001 內(nèi)部存儲器的數(shù)據(jù)信息</p><p>　　傳輸完畢后,只要H4001 仍處于讀卡器的工作區(qū)域內(nèi), H4001將再次按照圖2 順序發(fā)送64 位信息,如此重復(fù),直至H4001 退出讀卡器的有效工作區(qū)域.H4001 使用LCR(Longitudinal Circulate Redundancy ,即縱向循環(huán)冗余) 校驗方式保證其數(shù)據(jù)可靠性,圖2 中P0 、?、P9 位分別是各行的4 個

32、位的“異或”校驗碼; PC0 、?PC3 位分別是各列的10 個位的“異或”校驗碼.準頻率信號,該頻率一方面為讀卡器發(fā)射125kHz 的交變電磁場提供工作時鐘,另一方面為微控制器解碼提供基準時鐘. 當(dāng)讀卡器的工作區(qū)域內(nèi)沒有H4001 卡時,讀卡器的檢波電路沒有輸出,一旦有H4001 進入交變電磁場并將其曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)信息調(diào)制后發(fā)送出來,讀卡器的濾波電路、解調(diào)電路、檢波電路和整形單元將調(diào)制在125kHz 頻率信號中的采用曼徹斯特編碼的

33、數(shù)據(jù)信息解調(diào)還原,微控制器接收到曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)信息后利用軟件解碼,從而讀取H4001 的64 位數(shù)據(jù)信息.</p><p>　　2.3 智能樓宇門禁系統(tǒng)概述</p><p>　　智能門禁系統(tǒng)是對出入口通道進行管制的系統(tǒng)，該控制各類人員的出入以及他們在相關(guān)的活動區(qū)域。其控制的基本原理是：按照人的活動范圍，預(yù)先制作出各種層次的卡或預(yù)訂密碼。在相關(guān)的大門、檔案室門等處安裝讀卡器，持卡者把自己的

34、卡片放到讀卡器上識別，讀卡器把讀到的卡號等信息發(fā)送到計算機，經(jīng)計算機判斷，如身份符合，門鎖就開啟，否則就報警。通過門禁系統(tǒng)，可有效控制人員的活動。</p><p>　　2.3.1 智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計原則</p><p>　　智能門禁系統(tǒng)作為一項先進的高科技技術(shù)防范手段，在經(jīng)濟發(fā)達國家的智能樓宇及酒店、銀行、監(jiān)獄等得到了廣泛的應(yīng)用，特別是由于系統(tǒng)本身具有隱蔽性，及時行等特點，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越

35、廣泛。智能門禁系統(tǒng)</p><p>　　第三章．智能小區(qū)門禁系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　　本章主要介紹了智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其框架。并且簡要介紹了在系統(tǒng)中運用到的主要芯片和基于此芯片的硬件電路設(shè)計，及其原理圖。</p><p>　　3.1 80C52主控芯片簡介及其最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　單片機有很多種，有哈佛結(jié)構(gòu)

36、的、馮諾依曼（普林斯頓）結(jié)構(gòu)的等等。</p><p>　　本系統(tǒng)采用的80C52單片機是采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)的一款單片機，采用外部振蕩器，其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：</p><p><b>　?。?）芯片功能介紹</b></p><p>　　STC89C52 是一種低能耗、低電壓、高性能的，8 位單片機,片內(nèi)有4k字節(jié)的可Flash 可編程、可擦除只讀存

37、儲器( EPROM ),它采用了CMOS 工藝和AIMEL 公司的高密度非易失性存儲器( NURAM) 技術(shù), 而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51 相兼容, 片內(nèi)的Flash 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。因此, STC89C52 是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機, 可方便地應(yīng)用在各個控制領(lǐng)域。此外，80C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而R

38、AM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。 </p><p>　　8052片內(nèi)有 ROM，無須外接外存儲器和373，更能體現(xiàn)“單片”的簡練。 </p><p><b>　　（2）引腳功能說明</b></p><p>　　在智能樓宇門禁系統(tǒng)中，主控芯片STC80C52的P2^1接CH

39、451芯片的串口接口的數(shù)據(jù)時鐘引腳DCLK，用于看門狗的清除輸入；P2^2接CH451的串口接口的數(shù)據(jù)輸入引腳DIN；P2^3接CH451串口接口的數(shù)據(jù)加載引腳LOAD；P3^3接串行接口的數(shù)據(jù)輸出和鍵盤中斷引腳DOUT；P3^1接MAX232芯片的引腳T2IN（芯片的第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道）；P3^2接U2270B無線射頻基站芯片的DEMON_OUT引腳,接收射頻模塊讀取的數(shù)據(jù);P3^3接U2270B_CFE引腳，使能U2270芯片；P3^

40、4接蜂鳴器，每當(dāng)檢測到無線射頻卡時，蜂鳴器響，提示用戶讀取成功；P3^5接LED燈，燈以一秒左右的頻率進行閃爍，為無線射頻模塊在線指示燈。每當(dāng)讀取到了射頻卡，LED燈停止閃爍，模塊進行數(shù)據(jù)處理和傳輸工作；P1^0接AT45DB041D存儲器芯片的SO（串行輸出）引腳，讀出存儲器中的數(shù)據(jù)；P1^1接/CS引腳用于存儲器片選，低電平有效；P1^2接SCK引腳，用于；P1^3接SI（串行輸入）引腳，用于選擇地址存入數(shù)據(jù)；P1^4接電磁鎖控制電

41、路的輸入端，提供開關(guān)信號。P1^5、P1^6、P1^7接語</p><p>　　芯片的電源為+5V，接入第40號（VCC）引腳，地接入第20號（GND）引腳</p><p>　　下圖為STC80C52的芯片引腳圖：</p><p>　　圖2-2 89C52芯片引腳圖</p><p>　?。?）單片機最小系統(tǒng)設(shè)計</p><

42、;p>　　STC89S52單片機在實際應(yīng)用中，需要一個時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號。時鐘信號是單片機內(nèi)部各種各樣的微小操作的時間基準，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時間上有一定次序的信號，這些信號用來控制相關(guān)的邏輯電路工作，實現(xiàn)指令的功能。復(fù)位對單片機來說，是程序還沒開始執(zhí)行，是在做準備工作。</p><p>　　本系統(tǒng)在設(shè)計上對復(fù)位電路設(shè)計成上電復(fù)位加手動復(fù)位。這樣使用起來比較方便，就算是在程序

43、“跑飛”時，也可以手動復(fù)位，不用再重起單片機電源。</p><p>　　下圖為STC80C51單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計電路圖：</p><p>　　圖2-3 單片機最小系統(tǒng)電路圖</p><p>　　3.2 基于CH451的鍵盤顯示電路設(shè)計</p><p>　?。?）CH451芯片簡介</p><p>　　CH451是一個

44、整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及µp監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451內(nèi)置RC振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行64位鍵盤的鍵盤掃描。CH451可以通過級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)，并且提供上電復(fù)位和看門狗監(jiān)控功能。</p><p>　　選用CH451芯片驅(qū)動數(shù)碼管和矩陣鍵盤有以下特點，其一；CH451芯片速度快，功耗低，動態(tài)顯示掃

45、描控制，可以控制數(shù)碼管亮度以減小功耗。其二：CH451可以通過一線或者聯(lián)級的四線串行接口與單片機等控制器交換數(shù)據(jù)。CH451串行接口是由硬件實現(xiàn)的，控制器可以頻繁地通過高速接口進行頻繁操作，而絕對不會降低CH451工作效率。用它設(shè)計電路不僅硬件設(shè)計簡單，而且功耗低，響應(yīng)速度快，驅(qū)動能力強，占用I/O口線較少，是一種性價比高，應(yīng)用靈活的設(shè)計方案。</p><p>　　下圖為CH451芯片引腳圖：</p>

46、<p>　　圖2-4 CH451封裝圖</p><p>　　（2）基于CH451的數(shù)碼管顯示電路硬件設(shè)計</p><p>　　CH451 可以動態(tài)驅(qū)動8 個共陰數(shù)碼管，所有數(shù)碼管的相同段引腳（段A～段G 以及小數(shù)點）并聯(lián)后通過串接的限流電阻R1 連接CH451 的段驅(qū)動引腳SEG0～SEG7，各數(shù)碼管的陰極分別由CH451 的DIG0～DIG7 引腳進行驅(qū)動。系統(tǒng)中沒有啟動C

47、H51的段電流限制LMTC 功能，所以在段驅(qū)動引腳加上了8個限流電阻，用以限制和均衡各個段的驅(qū)動電流。因為串接的電阻越大，數(shù)碼管顯示亮度越低。所以在5V 電源電壓下，串接200Ω電阻對應(yīng)段電流13mA，比較適合。</p><p>　　下圖為CH451驅(qū)動八位數(shù)碼管的原理圖：</p><p>　　圖2-5 八位數(shù)碼管驅(qū)動原理框圖</p><p>　?。?）基于CH45

48、1的8*8矩陣鍵盤電路硬件設(shè)計</p><p>　　CH451 具有64鍵的鍵盤掃描功能，因為系統(tǒng)只需要8*8鍵盤，所以為了防止鍵被按下后在SEG 信號線與DIG 信號線之間形成短路，影響顯示， 在CH451 的DIG0～DIG7 引腳與鍵盤矩陣之間串接上了限流電阻R2，其阻值選用2KΩ。</p><p>　　圖2-6 8*8矩陣鍵盤驅(qū)動原理框圖</p><p>　

49、　3.3基于MAX232的RS-232通信電路設(shè)計</p><p>　　MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。MAX232有通訊速率低，通訊距離短，抗干擾能力差，等缺點。但是芯片的價格便宜，且使用非常廣泛。智能小區(qū)門禁系統(tǒng)對通信的環(huán)境要求并不是很高，所以選取MAX232作為通信芯片可以滿足系統(tǒng)的要求。</p><p>

50、;　　MA232芯片有兩個部分組成。第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。</p><p>　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 </p><p>　　其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為

51、第一數(shù)據(jù)通道。 </p><p>　　8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 </p><p>　　本系統(tǒng)采用的是單片機的P3^1引腳接第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道的數(shù)據(jù)輸入引腳，從單片機輸出TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后

52、從R2OUT輸出。</p><p>　　下圖為基于MAX232的通信電路設(shè)計圖： </p><p>　　圖2-7 MAX232串口電路圖</p><p>　　3.4基于AT45DB041D的存儲器電路設(shè)計</p><p>　　由于在系統(tǒng)中要存儲一定數(shù)量的射頻卡ID卡號、開門記錄以及其他的信息，所需要的存儲器空間比較大，所以系統(tǒng)存儲器選用Fla

53、sh型的AT45DB041D存儲器，這是單一2.7V-3.6V電源供電串行接口Flash存儲卡，適用于系統(tǒng)內(nèi)重復(fù)編程，它共有4325376bit內(nèi)存，分為2048頁，每頁為264字節(jié)；在主內(nèi)存之外AT45DB041還有兩個SRAM數(shù)據(jù)緩存，每個264字節(jié)，緩存使得主內(nèi)存的一頁正在編程的同時可以接收數(shù)據(jù)。與用多條地址線和一個并行接口隨機訪問的傳統(tǒng)Flash存儲器不同，其數(shù)據(jù)閃存DataFlash采用串口接口順序訪問數(shù)據(jù)，這種簡單的串口接口

54、方便了硬件布局，增強了系統(tǒng)靈活性。存儲器電路原理圖如下：</p><p>　　圖2-8 存儲器電路原理圖</p><p>　　AT45D041D為SPI總線的器件，在系統(tǒng)中使用單片機管腳模擬SPI總線的方式實現(xiàn)了對存儲器芯片的讀寫操作。</p><p>　　3.5 基于U2270B的無線射頻信號讀取模塊設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)中使用的

55、是工作頻率為125KHZ的EM4100卡作為系統(tǒng)使用的射頻卡。125KHZ的射頻卡讀卡器電路可以由模擬電路和集成電路芯片兩種方式實現(xiàn)。由于模擬電路設(shè)計復(fù)雜而且難度太大，所以就選用了美國TEMIC公司生產(chǎn)的、發(fā)射頻率為125KHZ的射頻卡基站芯片U2270B，其載波震蕩器能產(chǎn)生100KHZ-150KHZ的振蕩頻率，其典型應(yīng)用頻率為125KHZ，此時，典型數(shù)據(jù)傳輸率為5Kbit/s，典型讀寫距離為15cm。適用于曼切斯特編碼和雙相位編碼，

56、并帶有微處理器接口，可與單片機直接連接。另外，供電方式靈活，可以采用+5V直流供電，也可以使用汽車的+12V供電，同時具有電壓輸出功能，可以給微處理器或其他外圍電路供電。具有低功耗待機模式，可以極大的降低基站的耗電量。電路原理圖如下：</p><p>　　圖2-9 射頻卡讀取模塊</p><p>　　3.6 基于WT588D的語音放大電路設(shè)計</p><p>　　3

57、.7 電磁鎖控制電路設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)采用的是光電式AQV102A繼電器的負載電壓為60V，負載電流可以達到600mA，滿足一般電子鎖的要求。下圖為磁鎖控制電路原理圖：</p><p>　　圖2-10 電子鎖控制電路</p><p>　　3.8 電源電路模塊設(shè)計</p><p>　　門禁系統(tǒng)由220V交流電供電經(jīng)過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換后輸

58、入的12V電壓供電。在門禁主機電路中有3.3V和5V供電器件，設(shè)計中把開關(guān)電源的輸出12V再轉(zhuǎn)換為5V和3.3V。5V電壓轉(zhuǎn)換電路使用開關(guān)穩(wěn)壓芯片LM2576T-5。該器件具有較高的轉(zhuǎn)換效率，而且能夠提供較大的工作電流，3.3V電壓通過穩(wěn)壓芯片AMS1117-3.3獲得，電源電路原理如圖：</p><p>　　圖2-11 電源電路原理圖</p><p><b>　　本章小結(jié)<

59、;/b></p><p>　　此章節(jié)使我們了解到了智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)框架圖，及其總體的設(shè)計方案。并且初步了解了設(shè)計此系統(tǒng)需要運用到的芯片及基于此芯片的硬件電路設(shè)計。</p><p>　　第四章．電子鎖智能控制軟件設(shè)計</p><p>　　在這個章節(jié)中，給出了軟件設(shè)計的主要算法及其流程圖。每個模塊的主要程序成和部分重要的程序片段，以及在系統(tǒng)中起的作用。&

60、lt;/p><p>　　4.1 軟件設(shè)計主要算法及其流程圖</p><p>　　3.1.1 軟件系統(tǒng)概述</p><p>　　當(dāng)有EM4100卡進入到射頻卡讀卡器線圈的工作范圍內(nèi)以后，門禁主機通過射頻卡讀卡器電路獲得改卡的卡號信息，并對存儲器進行讀操作，判斷該房間號是否正確。如果正確則語音提示“請輸入密碼”，密碼正確后打開電子鎖，否則有相應(yīng)的錯誤提示。</p>

61、;<p>　　3.1.2曼切斯特算法</p><p>　　在軟件系統(tǒng)中，射頻卡讀卡的程序選用了曼切斯特算法。</p><p>　　曼徹斯特編碼又稱雙相編碼是種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸極限的編碼解碼辦法，常規(guī)傳輸?shù)闹饕毕菔墙邮斩藳]有時鐘，沒有時鐘 也就無法識別收到數(shù)據(jù)位的開始與結(jié)束以及位的寬度等。曼徹斯特編碼解決傳輸數(shù)據(jù)沒有時鐘的問題。它是將普通的二進制數(shù)據(jù)與其位率時鐘相異或而得,如

62、圖：</p><p>　　圖3-1 曼切斯特編碼圖</p><p>　　由圖一可看出, 若傳送信息為曼徹斯特編碼由高電平跳變到低電平􀀁 若傳送的信息為“0”則電平由低跳至高。如果有連續(xù)的“1“或“0”信息出現(xiàn)時, 則曼徹斯特編碼保持“0”或“1”時的跳變即,經(jīng)編碼后,信息“0”與時鐘一致。信息“1”與時鐘相反（相位相差180度）。也就是說, 曼徹斯特編碼是一種相位<

63、/p><p>　　調(diào)制。由時鐘的零相位代表NRZ信號的邏輯”0”電平, 由時鐘的180度相位代表NRZ信號的邏輯電平。</p><p>　　3.1.3 軟件設(shè)計流程圖</p><p>　　軟件設(shè)計總流程圖如下：</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖3-2 軟件設(shè)計流程圖<

64、;/p><p>　　4.2 鍵盤顯示模塊軟件設(shè)計</p><p>　　在鍵盤顯示模塊的軟件設(shè)計分為兩部分：</p><p>　　第一個部分是CH451芯片驅(qū)動程序，第二部分是鍵盤按鍵判斷程序。</p><p>　　4.3 射頻卡讀卡軟件設(shè)計</p><p><b>　　本章小節(jié)</b></p&g

65、t;<p>　　在這個章節(jié)中，我們詳細了解了本課題研究系統(tǒng)的軟件算法（曼切斯特編碼），及其軟件設(shè)計流程圖。并且了解了每個模塊的部分重要程序在整個系統(tǒng)中起到的作用。還詳細給出了整個曼切斯特編碼實現(xiàn)的程序</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)是以無線射頻技術(shù)為基點，搭建起的一個智能小區(qū)門禁系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了現(xiàn)代小區(qū)智能

66、化管理的目標。</p><p>　　本文的具體研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　1 詳細介紹了無線射頻技術(shù)和U2270（無線射頻基站芯片）的驅(qū)動算法曼切斯特算法</p><p>　　2 介紹了整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計及其軟件編程，并且成功實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。</p><p>　　3 介紹了智能樓宇門禁系統(tǒng)的主要內(nèi)容及其研究前

67、景</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊麗君. AT 89C51 單片機控制的多路溫度檢測系統(tǒng) 自動化與儀器儀表, 2000, ( 3)</p><p>　　[2]胡建 單片機原理及接口技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2010年7月 </p><p>　　[3]宋戈 黃鶴松 員玉良 蔣海峰

68、51單片機應(yīng)用開發(fā)范例大全 2010年2月</p><p>　　[4]陳濤 單片機應(yīng)用及C51程序設(shè)計 2008年1月</p><p>　　譚浩強 C語言程序設(shè)計 2007年9月</p><p>　　[5]戴佳 戴衛(wèi)恒 劉博文 51單片機 C語言應(yīng)用程序設(shè)計 2008年12月</p><p>　　[6] 徐仁貴,廖哲智.單片微型計算機應(yīng)用技術(shù)

69、[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.</p><p>　　[7] 汪德彪.MCS-51 單片機原理及接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[8] 吳新安,葉念渝,賴壽宏.一種PC 機與多臺單片機的串行通信方案[J].電子儀器儀表用</p><p>　　戶,2000(3).</p><p>　　[9] 李朝青

70、.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.</p><p>　　[10] 夏方林.一種基于單片機AT89C51 的溫濕度控制儀的設(shè)計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,</p><p><b>　　1999(6).</b></p><p>　　[11] 陳銜洪.視聽音響－原理與實用搭配[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000.<

71、;/p><p>　　[12] 嚴天峰.89C51 單片機I/O 模擬串行通信的實現(xiàn)方法[J].電子世界,2001(2).</p><p>　　[13] 劉艷玲.采用MAX232 實現(xiàn)MCS-51 單片機與PC 機的通信</p><p>　　[14].天津理工大學(xué)學(xué)院學(xué)報,1999,15(2).</p><p>　　[15] 趙仲生,黃波.89C5

72、1 在多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化儀表,2000(6).</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　四年的本科生生活即將結(jié)束，在進行課題探索和論文寫作期間，我得到了來自師長們的熱心幫助和指導(dǎo)，他們不僅在學(xué)術(shù)上給予我意見和建議，更在為人處事的道理上給予我啟示和指引，使我在踏出校門、真正邁向社會之前，又積累了一筆非常寶貴的財富。</p

73、><p>　　首先，感謝我的導(dǎo)師，施展老師。老師豐富的知識面、敏銳的思維、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)令我深受感染并受益匪淺。導(dǎo)師的教導(dǎo)和精神將指導(dǎo)和激勵我以后的人生道路。在此對我的導(dǎo)師致以最崇高的敬意和最衷心的感謝。</p><p>　　其次，感謝我的家人，是他們給予了我最無私的愛護和支持，感謝一直以來陪伴我的朋友，當(dāng)我遇到困難時，他們給了我很大的幫助和鼓勵。</p><p&