基于RFID的门禁控制新版专业系统设计.doc

摘 要
智能门禁系统在自动化应用中十分普遍，它为人们寻常生活提供便利和保障人们生活安全，随着社会和经济发展需要，智能辨认技术开始运用于许多行业，特别安全系数特别高行业（银行、机密机构）、门控行业等，智能门禁系统便利性和安全性让它越来越受到注重。
本设计分析了RFID门禁系统国内外发呈现状、将来发展趋势和当前重要存在问题，提出了基于RFID门禁控制系统设计方案。先阐述了RFID门禁控制系统构成、系统基本工作原理，分析了系统硬件电路设计、软件设计过程，对硬件子电路选型设计、子程序设计、串口通讯程序设计等作了详细简介。
门禁系统采用AT89C52 单片机作为控制核心，由MFRC500读卡控制单元、射频天线电路、看门狗复位电路、报警电路、电控锁控制电路构成。在仿真通过键盘输入模仿读卡器数据读入，系统通过输入密码与设定密码对比，实现对通道进出权限控制（密码输入进门控制）；在异常状况下（非法侵入、门超时未关）自动报警、手动报警。

核心词：RFID门禁系统;射频技术；智能控制;MFRC500

Abstract

The intelligent entrance guard system is very common in automationapplications，it provides convenience and guarantee people's life safety of people's daily life，along with the development of society and economy，the intelligent recognition technology has been used in many industries，especiallythe safety coefficient of particularly high industry (bank)，gated industry，convenience and security intelligent access control system to make it more and more attention.
Analysis of the design of the RFID access control system at home and abroad,the future development trend and main problems，put forward a design scheme of access control system based on RFID. First elaborated the basicprinciple，system composition of RFID access control system，analyzes the system hardware circuit design，software design，hardware design，selection ofthe sub circuit subroutine design，serial communication program design in detail.
Access control system using AT89C52 microcontroller as control core，theMFRC500 card control module，RF circuit，watchdog reset circuit，alarm circuit,electric control lock control circuit. Through the keyboard input analog card reader reads data in the simulation system，using a password and thepassword comparison，control the import permission on the channel (controlpassword door)；in exceptional circumstances (illegal intrusion，not closing thedoor overtime) automatic alarm，manual alarm.
Keywords：RFID system；RFID；intelligent control；MFRC500

目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 门禁系统发展及国内外研究状况 2
1.3 门禁系统发展趋势与重要存在问题 3
第2章 门禁控制系统总体设计 5
2.1 门禁系统构成 5
2.2 门禁系统模块总体设计 5
3.1 门禁系统工作原理和电路设计主框图 7
3.2 各某些外围电路设计 9
第4章 门禁系统软件设计 19
4.1 软件设计模块框图 19
4.3 子程序设计流程图 21
第5章 程序调试 27
5.1 程序调试与编译 27
第6章 protues仿真 28
6.1 欢迎界面仿真 28
6.2 密码输入开门仿真 29
6.3 开门/关门仿真 31
6.4 手动报警仿真 31
6.5 取消按键模仿 32
6.6门锁延时未关、非法入侵模仿 32
参 考 文 献 34
附录A 系统原理图 35
附录B 仿真图 37
附录C程序清单 38
致 谢 67

第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
从古到今，人们保护自己财产都是通过老式锁，来控制进出人员，几千年下来都是沿用这种办法，这种普通门锁始终离不开钥匙，必要要用与之配对钥匙，门锁多了钥匙就是一大串，即不便于携带又容易丢失，导致不必要损失，普通门锁又很容易通过其他手段打开，安全性差。在当代都市里更注重安全、美观和便利，公司形象体现了管理者气度与品位，也是对客户尊重和对公司自身实力体现。如果在当代化办公大楼门上挂一把“铁将军”，那是多么别扭，显得与都市格格不入。但是，如果通过某种特殊“钥匙”，固然“钥匙”可以做成卡片、可爱布娃娃或者手机挂坠，即符合人们审美观念又以便携带，“钥匙”一晃，门自动打开，犹如王者归来，那将是一种全新感受，在注重安全情报今天，必要有一种无可代替、模仿和复制身份辨认技术才干达到安全规定。
1.1.2 课题研究意义
随着经济发展和社会需要，老式门锁不能满足当代人们安全需要，正是在这种需求刺激下产生了智能门控系统，它集合了电子、机械、光学、生物辨认、计算机技术和通信技术等新技术开发出来。智能门禁系统就是智能ID卡辨认和机械门锁集合，用计算机实行智能化管理控制，弥补了诸多老式门锁局限性之处。依照居民社区、安所有门等不同安全级别规定，在社区、重要会所等出入口安装智能门禁系统，所有信息采集与记录由计算机控制中心操作，可以实时采集人员出入信息，并且可以在某些特殊状况下提供证据，当前门禁系统打大力推广，已经获得了较好经济和社会效益。
射频辨认技术（Radio Frequency Identification：RFID）是一种非接触式自动辨认技术，它通过无线射频辨认IC卡内信息，整个过程无需人工操作和监管。RFID无线射频技术具备防磁、防水、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签数据可以加密（更改）、存储数据容量等长处。在这种背景下，本课题提出了基于RFID门禁控制系统设计方案，详细分析和研究了其中控制系统某些。智能门禁控制系统作为人身安全和财产安全重要办法之一，对其研究具备深远进步意义

1.2 门禁系统发展及国内外研究状况
1.2.1 门禁系统发展
所谓门禁系统，就是对出入人员控制，初期门禁系统基本功能就是在何时何地控制控制何许人出入，以及实现报警和人员出入信息记录，以此保障人身和财产安全。随着科技和社会规定飞速发展，门禁系统也开始向自动化、智能化发展。近年来，随着计算机技术和网络控制系统在社会各个领域发展，门禁系统结共计算机技术和网络技术，显示出了它强大发展空间和美好运用前景，随着着电子锁发展，非接触式智能IC卡、通过输入密码认证门禁控制系统开始走进人们生活。随着接非触式智能IC卡门禁系统应用，市场运用范畴，人们对门禁各方面提出了更多规定，例如信息载体（IC卡）便于携带、安全性高、操作简朴等。由于IC卡具备无机械磨损、维护以便、操作简朴等特点，具备美好发展前景，因而受到越来越多关注。
1.2.2 门禁系统国外研究状况
欧美门禁系统市场开始进入成熟阶段，其产业分工明确，如美国HID公司、Hl-dala公司、德国Destele公司。生产控制器公司只研究生产控制器和软件程序。由于市场不断成熟发展，人们在感受到门禁系统带来便利性和使用性后，可以自行购买零部件组装而成一套完整门禁系统。从当前门禁系统发展趋势和运用前景来看，磁卡和接触式门禁系统开始逐渐退出市场，非接触式门禁系统以它优越性能和运用领域开始主导门禁系统市场。
IC卡在国外很早就得到注重并且开始大量投入研究，特别是在美国和欧洲，但在近几年才开始非接触式IC卡方面研究使用。非接触式IC卡、读卡器设计和生产核心技术掌握在欧美国家和某些亚洲国家中，单只有美国能实现大批次设计生产。当今世界上非接触式IC卡主流产品是飞利浦（Philips）公司Mifare技术，己经被制定为国际原则ISO/IEC14443 Type A原则。欧洲及其她发展中华人民共和国家某些IC卡、读卡器制造商都以Mifare技术为原则进行设计生产。
1.2.3 门禁系统国内研究状况
国内本土厂商（如爱迪尔、华本、芯微）等已经成功研发了指纹辨认芯片，国内对门禁系统研究已经从结识研究阶段发展到自主研究阶段，而在系统构造方面，国内门禁系统核心就是控制器，门控器大多由国外公司开发研制，但国内大某些厂家对门禁系统研究任然处在仿制阶段，没有对门禁系统核心技术惊醒自主研究开发。
1.3 门禁系统发展趋势与重要存在问题
1.3.1 门禁系统发展趋势
依照中华人民共和国安防网记录数据，国内门禁系统市场规模预测达到33亿人民币，所占比列额巨大，与门禁防盗报警系统、视频监控系统安防系统“三大台柱”。按市场来说，在20门如下小项目中，国内厂商占重要份额，而在100门及以上大项目中，国有公司只能占到25%市场份额。
在这短暂十年里，国内门禁控制系统研究发展速度不久，特别是近几年来，国内年发卡量均超亿张，年增长率达到30％～40％，成为IC卡发展运用最多国家之一。国内IC卡开始成为推动世界IC卡发展重要动力。门禁系统不断地革新发展，门禁系统产品在功能开发和安全规定上开始满足个领域需求，当前各门禁厂商开始着力于发展产品附加价值，如视频辨认、监控系统、电子巡更、访客服务记录等。在此后安防系统中，门禁系统将与工程商、软件开发商甚至保安公司、物业等进行越来越多元化合伙，在不同和运用场合和适应不同控制规定，门禁系统将进化成为更加智能新生命。
1.3.2 门禁系统重要存在问题
1、兼容、原则化：
系统兼容概念涉及两种状况，一是相似系统中不同技术板块结合;二是不同系统、不同技术板块结合。多系统兼容重要体当前按照使用对象不同档次划分，不同类别、不同技术系统模块结合。由于原则不统一而导致兼容、原则化问题产生，这使得使用者在进行自主购买安装时浮现问题，必要有专业人士指引运用才干避免这个问题，但是过程繁琐，因此在这某些还需要有关部门来制定原则。
2、抗干扰能力：
抗干扰能力是当前门禁控制系统中重要存在问题。在产品质量和行业原则方面有待改进，而在实地施工中，雷暴多发区域、线材选取不当、布线不规范等导致各种干扰问题。
3、减少研制成本：
门禁系统在销售、工程安装、服务方面成本费用较高，随着产品原则化、行业原则化进程，工程安装服务、服务社会化，产品研制成本需要逐渐减少。
。

1.3.3 本文重要研究问题
本文依照当前国内门禁系统发展，做出了基于RFID门禁系统研究设计，论文在探讨了基于RFID门禁系统发呈现状重要存在问题，研究了读卡天线设计和总线数据传播构造，设计系统硬件电路设计和软件设计，门禁系统工作电路原理图、仿真图绘制，设计主程序流程图和子程序模块，并进行联机调试。
本文构造安排：
第1章 绪论。重要阐述设计背景及其意义、国内外研究现状与现实存在问题。
第2章 门禁控制系统总体设计。重要论门禁系统构成及门禁系统模块概述。
第3章 门禁系统硬件电路设计。重要讲述门禁系统基本工作原理和、设计框图及外围模块电路（射频读写模块、天线模块、通讯模块、看门狗、液晶、存储）等设计。
第4章 门禁系统软件设计。重要讲述软件设计框图、主程序设计流程和各个子程序模块设计。
第5章 系统调试。重要讲述了程序编译与调试。
第6章 protues仿真。重要讲述密码输入、密码输入错误、密码输入成功、手/自动报警、开门/关门仿真成果

第2章 门禁控制系统总体设计
2.1 门禁系统构成
门禁系统工作站上运营门禁控制服务程序，门禁控制服务程序任务就是实现数据传播功能，它重要任务就是将读卡器采集信息传播到中央解决器。实现RS485和TCP/IP通讯合同转换，直接控制门禁读卡器动作并不是门禁工作站自身，而是向下它是通过RS485总线通过轮寻方式与门禁读卡器控制器进行信息交互。实时记录从门禁读卡器采集数据时间与内容，它是通过局域网以TCP/IP合同与管理中心服务器进行通讯，传递门禁读卡器读卡内容及管理中心服务器各种控制命令。同步它是通过RS485总线通过轮寻方式与门禁读卡器进行实时信息交互，依照服务器发出动作指令控制门锁闭合，从而达到智能控制门锁目。
2.2 门禁系统模块总体设计
综合数据解决模块
读卡器解决模块
密码解决模块
读卡模块
存储模块
门控模块
报警模块
显示模块
存储模块
门控模块
报警模块
显示模块
根据上述功能分析，系统中模块分别为：数据采集模块、数据解决模块、数据存储模块、显示模块、串口发送/接受模块、密码输入模块、报警机制模块和门锁控制模块。基于MFRC500门禁控制系统是以无线射频读写器为核心，非接触式IC卡作为信息媒介一套智能控制系统。门禁控制系统工作原理是先由中央AT89C52控制MFRC500射频辨认读写器，读写器再驱动天线电路进行读取非接触式IC卡载体信息，(CPU)AT89C52依照所得数据控制输出量，经放大电路放大后分别作用于控制门锁继电器和读取门磁信号，且整个系统与上位PC机之间进行实时通讯，获得工作指令以及数据传播系统状态等。

图2.2 系统总体设计模块
2.2.1 系统设计基本原则
智能门禁控制系统作为当代发展安全技术防范手段之一，控制系统自身具备隐藏性、实时性等特点，在众多领域得到普遍运用。智能门禁控制系统处在安全防范技术尖端项目之一，应具备实用性、实时性、完整性、安全性、可扩展性、稳定性、易维护性等特点。
1.系统实用性
智能门禁控制系统设计功能应符合实际规定，在对于不同客户对象规定状况下，还要设计满足客户信息。门禁系统是一项集成性应用系统，设计应当符合实际应用需要。如果在设计系统时盲目追求高品位性、超前性，就会与现实规定背道而驰，偏离系统设计最初目。
2.系统实时性
智能门禁控制系统中任何一种系统环节浮现错误或停机将直接影响到整个系统正常运作，门禁系统各子系统应尽量不浮现错误环节、停机状况，以保证整个工作运营。
3.系统完整性
智能门禁控制系统设计规定保证功能完善，设备齐全，管理以便，是设计应考虑一种因素。
4.系统安全性
智能门禁控制系统中个子模块正常运营同步，还应达到合中华人民共和国或国际关于安全原则，并能在恶劣环境下正常工作，系统信息传播及使用过程中不易被盗取等方面。
5.系统可扩展性
智能门禁控制系统技术不断革新和发展，客户需求也在发生变化，因而门禁系统设计与实行应考虑到将来可扩展其他功能实际需要，例如可以随着顾客需求可以灵活增减或更新各子系统，满足不同步期不同需求，保持长时间领先地位，成为智能建筑典范。
6.系统稳定性
智能门禁控制系统和咱们寻常生活和财产安全密切有关，门禁系统基本职能是保护人身和财产安全，系统开始投入使用就规定持续不间断运营，保证信息采集不会中断，因此系统稳定性对于门禁控制系统来说就显得非常重要。

第3章 门禁系统硬件电路设计
3.1 门禁系统工作原理和电路设计主框图
智能门禁控制系统由供电电源电路、备用电源充电电路、报警电路、电控锁电路、看门狗复位电路、单片机AT89C52及其外围电路等模块构成。系统总体硬件电路如图3.1所示：

图3.1 系统总体硬件电路

由于系统重要由CPU、时钟芯片、MFRC500、四位开关量输入/输出、看门狗以及RS485通信模块等构成。门禁系统常规工作方式是当有IC卡进入读卡器工作范畴时，由CPU控制MFRC500读卡器控制芯片，再由读卡器驱动天线对IC卡进行信息读写操作，再依照所得数据对其他硬件电路模块，如存储模块、时钟模块等，进行相应响应操作，最后，再通过RS485总线与PC机之间进行实时数据通信，把采集到人员数据传播给上位机。在门禁控制系统中，中央解决器CPU采用Atmel公司AT89C52，是由于AT89C52开发简朴，运营稳定。存储模块芯片采用24C64，用于存储系统实时采集到数据、事件和日期记录。为了防止系统“死机”，使用X25045作为看门狗复位主控芯片，芯片内置读写存储模块，可用来存储某些系统参数。与上位机通信采用RS485实时通信模式，通信距离可以达到1km左右。

图3.1.1 MF RC500与AT89C52接口电路
MFRC500是非接触式通信中高集成读卡模块芯片，该芯片采用13.56Mhz工作频率工作模式。该读卡IC系列采用领先调制和解调概念，完全集成了在13.56 MHz下所有类型被动非接触式通信方式和合同。发送器某些通过电磁感应原理，不需要增长有源电路就可以直接驱动近操作距离(100mm)。接受器某些设计采用一种结实而有效解调和解码电路，用于接受ISO兼容应答器信号。数字某些解决ISO帧错误检测。此外，它还支持迅速加密算法用于验证MIFARE系列产品，为系统数据传播安全性、保密性提供技术支持，待信息传播至MFRC500端时，进行解调解决，解调成系统能辨认信号。
如图3.1.1为MFRC500与CPU接口原理图，本系统采用中断工作模式，即中央解决器运用MFRC500提供中断信息对其进行控制，依照系统需要，可以采用查询方式对MFRC500进行读写操作控制。

3.2 各某些外围电路设计
3.2.1 看门狗模块
门禁系统是一种持续不间断运营系统，单片机在运营过程中也许受到外界电磁干扰导致程序紊乱，或者陷入死循环，因此在智能门禁控制设计时加入了看门狗自动复位电路设计。在该系统中看门狗电路采用X25045芯片，将定期器、电压实时监控和串行读写存储集成一体专用复位芯片。当系统发生故障时，会超过设定期间限定值，电路中看门狗复位电路将通过复位端向中央解决器发出复位信号，当单片机收到到传播过来高电平时，将系统重新启动。它电压实时监控功能还可以保护系统免受过高/低电压影响，当电源电压降到容许范畴之下时，门禁控制系统将自动复位，直到电源电压返回到稳定值为止，X25045芯片引脚如图3.2.1所示。

图3.2.1 看门狗X25045接线图
对X25045控制操作重要通过CS、SO、SCK和SI端口进行实时串行通信完毕。其中SCK端是外部输入时钟同步信号。当芯片定改指令、数据时，时钟前沿将SI引脚信号输入；在读取数据时，时钟后沿将数据位输出到SO引脚上。数据输入/输出都是高位在先。芯片内部共有6条指令，WREN和WRDI是写使能开关开/关指令、RDSR和WRSR是状态寄存器读/写指令、READ和WRITE是存储单元读/写指令。AT89C52内部没有硬件接口，因而本系统运用了单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四个端口和软件模仿读写时序方式与X25045通信。
3.2.2 串行E2PROM存储电路设计
门禁系统所用到读卡器在系统上具备一定独立工作性，读卡器与上位机PC并不是实时通讯，而是每隔一定期间向读卡器徐询问一次读卡信息，这是读卡器才把读取信息传播给上位机PC,存储内容自动清空以便于下次打卡信息存储。运用过程中，使用人员进出频繁度直接决定读卡器内存规定。存储器有并行存储器和串行存储器之分，其中并行存储器存储容量较大，数据传送速度快、效率高，但芯片体积大、并且长时间工作会导致大量打发热，管脚多、需要占用CPU大量I/O口，外部扩展复杂。然而串行存储器体积小，与CPU接口简朴，普通只要占用CPU2至3个I/O端口。在由上比较，本次设计中咱们选用串行存储器。由于存储容量过小，可用于存储兼容系统参数，因而在此设计中选用AT24C64，它与更高容量存储器（如AT24C128/256）兼容，浮现问题是易于更换。AT24C64由SCL、SDA引脚进行串行通信读写存储器。AT24C64与CPU接口电路见图3.2.2：

图3.2.2 24C64接线图

AT24C64与CPU连接2根线是：
（1）SCL接CPUP2.2，同步时钟输入。
（2）SDA接CPUP2.1，串行数据输入/输出。这两根线连接须接上拉电阻。
（3） WP接地，写保护脚，WP=0芯片容许读写操作。
（4）A0,A1,A2接地，芯片地址引脚，都要接固定电平。
3.2.3 报警电路设计
在本设计中，当浮现非法入侵、门锁延时未关或输入密码不对的时，会进行报警。报警电路采用蜂鸣器和LED灯（红）作为报警电路执行器件，将蜂鸣器与LED灯（红）并联连接，正端连接到+5V系统电源，负端连接到三级管发射极，集电极接地，基极连接到1k电阻一端另一端连接到单片机P2.7引脚上。当单片机发出动作指令1时，在蜂鸣器响同步LED（红）灯亮。在整个电路运用中三级管起到开关作用，与三级管相连电阻是为了防止电流过大而烧毁三级管。同理与LED灯相连340Ω电阻也是起保护LED灯作用，防止瞬间电流过大导致蜂鸣器和LED灯（红）烧毁，报警电路原理图如图3.2.3所示。

图3.2.3 报警电路接线
3.2.4 门控电路设计
本设计门控电路用LED（绿）灯进行模仿，当IC卡进入到无线射频工作区域时，读卡器驱动天线读取IC卡信息，病传播给单片机进行信息对比，单片机信息对比完毕发出开门指令时，LED（绿）灯亮，且门锁自动打开；将继电器正端通过340Ω电阻连接到+5V电源，另一端接到三极管集电极，三极管基极连接到单片机P2.6引脚上，将LED（绿）灯与继电器并联。当给P2.6引脚送0时，继电器启动，LED（绿）灯亮，送1时，继电器关闭，LED（绿）灯灭。门控电路原理图如图3.2.4所示：

3.2.4 门控电路原理图
3.2.5 实时时钟芯片DS1302电路设计
本次设计中需要对信息采集、动作操作时间进行精确记录，因此要用届时钟芯片。这里采用DALLAS 公司推出涓流充电时钟芯片DS1302,它拥有31个字节静态RAM和实时时间,通过简朴串行接口连接可以与单片机进行实时时钟通信。提供秒、分、时日、日期、月及年份信息,每月天数和闰年天数都会系统自动调节计算。时钟操作可通过AM/PM 批示决定采用24或12小时格式。DS1302时钟芯片与单片机之间信息传递通过简朴地同步串行方式进行通信,仅需用到 RES 复位、I/O 数据线、SCLK串行时钟.时钟读/写数据以一种字节或各种个字节、最高可达满状态31字节字符组方式通信。

图3.2.5 实时时钟芯片DS1302接线图

DS1302引脚图及外围电路如上图2.4.4c所示，X1 X2 接12KHz 晶振，为时钟芯片提供时钟脉冲。复位脚RESET、数据I/O 及串行时钟引脚SCLK，VCC1,VCC2接电管脚，Vcc2接+5V系统电源，Vcc1接系统备用电源。对与单片机时间进行实时通信采用串行通信方式，RESETT为通信容许信号，当RESET=1容许进行实时通讯，RESET=0时禁止通信；I/O为双向串行数据传送信号，SCLK为串行数据位同步脉冲信号。实时时钟芯片DS1302通过RESET、SCLK和I/O三个管脚与单片机实现两芯片间实时数据传送。

3.2.6 RS485通讯模块设计
在单片机内部使用是TTL电平，由于TTL电平抗干扰能力和驱动能力有限，不能使用TTL电平来进行长距离数据通信，因而在需要长距离通信时需要转换成其她电平。实际使用时经常使用RS485通讯总线来进行长距离通信，RS485总线采用平衡差分传播，具备较好抗干扰能力，且传播距离可以达到1200M，总线上最多可以连接128个单片机系统控制单元，传播速度可以达到250KB/S，合用于多机通信。
门禁控制系统主控芯片AT89C52与上位机PC采用RS485通信合同进行实时数据传播,在数据传播是将单片机TTL电平转换成RS485电平信号，然后进行远距离传播。在本次设计智能门禁控制系统时选用是MAXIM公司生产MAX485芯片，MAX485是RS485通讯低功耗终端收发器件，它设计安装有驱动器和接受器，采用+5V系统电源为MAX485供电，工作电流在120至500uA低电流自动关机模式，驱动器自带有过载保护功能用，当浮现过载时将自动切断电源保护系统，笨次设计用它来实现门禁控制单元与上位机实时信息传播。
在该系统中MAX485将AT89C52需要发送TTL数字信号转换成RS485信号传播到上位机，上位机在接受端在将RS485传播过来信号转换成TTL数字信号，从而实现远距离数字信息通信，MAX485连接如图3.2.6所示。MAX485R0引脚为接受器信号输出，RE是接受器输出使能端口，GNG为当该引脚为低时接受器状态为输出信号，DI为驱动器输入引脚，Vcc接+5V系统电源，DE为驱动器输入使能端口，A+为接受器输入和驱动器输出端口，B+为反向接受器输入和驱动器输出端口。

图3.2.6 RS485通讯模块接线图
在系统电路设计时，A+和B+端要接一种终端电阻，设计是采用120K电阻，MAX485芯片有8个引脚，其中需要一种I/O口对MAX485数据发送进行控制。当该I/O口为1时，MAX485能发送数据，当为0时，MAX485处在监听状态，只能接受数据。

3.2.7 射频卡读卡器天线设计
MFRC500通过控制天线引脚TX1、TX2，以此来驱动天线以13.56MHz电磁频率将电磁波发送出去，在无线射频电磁波覆盖范畴内采用RF场负载调制进行响应，天线接受到IC卡响应信号、内置信息经与过天线匹配电路送到MFRC500接受引脚RX，MFRC500芯片内部接受器将天线传播过来信号进行解调、译码，并依照寄存器预先设定程序进行有关信号解决，然后将解调完毕数据发由并行接口传播到中央解决器，为了获取稳定、可靠射频返回信号，天线某些电路设计非常核心。
在本次设计中，运用电感耦合式无线辨认系统读写器天线产生磁通量，磁通量用运用电磁感应向非接触式IC卡（顾客持卡）提供感应电源，并且与建立IC卡与读卡器之间信息读取连接。读卡器天线构造需要满足天线线圈电流足够大，用于产生最大磁通量，便于IC卡读取和尽量扩大磁通覆盖范畴和功率要合理匹配，将产生磁通量可用能量运用率提高到最高；由于Mifare卡是无源非接触式IC卡，其能量是通过天线电磁感应产生，卡形状制定，限定卡中不能封装较大天线，间接导致IC卡接受能量较小，从而限定读卡器天线读写距离，普通在100mm以内。
表3.2.7 天线大小与读写器距离关系表
大小（mm）
读写距离（mm）
50*50
7
65*54
10
85*54
12
85*85
8

表中是在原则无金属等其她因素干扰下测出值，实际应用中读写距离是此距离两到三倍，在本此射频读卡器天线设计中，天线采用65mm×54mm，为方形天线。

图3.2.7 射频卡读卡器天线接线图

3.2.8 供电电源变压稳压电路及备用电源充电电路
在本次门禁系统设计中供电电源电路是为单片机、电磁锁、报警电路等周边电路提供+12V 、+5V 系统电源，为了防止断电浮现门不能启动导致不必要损失，在电路设计是加入了12V铅蓄电池，可以在系统断电后自动切入使用。初始电源由市电220V 交流电提供，通过24V变压器、整流滤波电路和LM7812 和LM7805变压稳压芯片，产生稳定供电磁锁+12V 电源和单片机电路+5V电源。在电路图中，其中直流继电器用来在系统断电后，市电供电电源和备用蓄电池电源断电自动切换。当惯用市电电源正常时用惯用电源，系统断电后自动切换到备用蓄电池电源，由12V蓄电池为系统供电。电路框图如图3.2.8-1所示：

图3.2.8-1 系统供电电源原理图
如下图所示，LM305是可调集成稳压器，它可以提供1.25至33V电压输出、3A电流输出输出。当开始充电时，充电器输出电压为14.5V此时充电电流限制到在2A左右，随着电池电压升高，充电电流逐渐减小，在充电电流减小到15mA时，充电器转换到一种较低充电电压，以防止过充。随着向电池继续充电，充电电流持续减小，而输出电压则从14.5V减少到12.5V左右，此时将终结充电，同步晶体管V1导通，驱动发光二极管D1点亮，表达电池已经充分电。

图3.2.8-2 备用电源充电电路原理图
3.2.9 系统抗干扰设计
由于门禁系统设计规定稳定性高、信息安全性能高，然后门禁系统工作环境有课能是在恶劣坏境下，在这种恶劣环境系统工作规定具备很强抗干扰能力，涉及噪声干扰和电磁干扰或其他未知干扰。，因而在设计中电路抗干扰能力需要考虑到，对电路进行抗干扰设计。在设计该系统时采用了如下某些方式来达到抗干扰目。
(1)接地
在门禁系统电路PCB（印制板）设计时，电源线地线布局将直接决定电磁干扰影响限度，在常用电磁干扰中大多数都是由于PCB上电源线和地线产生，并且地线合理设计比电源线设计更加重要和核心，本地线上有电流通过时就会产生电压，在地线上形成环路电流，从而产生地线噪声干扰，在设计中需要注重这个问题。
(2)去耦
在设计PCB（印制电路板）时，普通需要在电路各个核心部位配备适当去耦电容，普通需要采用去偶设计电路涉及电源去偶和芯片去偶。
1)在设计PCB（印制电路板）时，在电源与接地之间连接一种去耦电容，一是可觉得集成电路蓄能，二是可以过滤高频噪声，在电源与信号入口合理设计去耦电容，可以防止信号干扰，大电容可以过滤信号里低频干扰成分，小电容则可以过滤掉信号里高频干扰成分;
2)芯片去偶，在每个集成电路芯片电源端和接地端之间都应当设计一种0.01 μF瓷片电容，可以滤除电源端与接地端之间高频噪声;

第4章 门禁系统软件设计
门禁控系统核心解决单元是单片机，在设计中中选用Atmel公司AT89C52系列单片机，采用Keil编程软件编程，程序通过编译无误后，通过仿真完毕各某些控制功能如键盘扫描、1602LDC显示、密码输入开门、手动开门、关门、手动声光报警、门延时未关或非法入侵声光报警、密码三次输入错误声光报警等功能。依照门禁控制系统仿真要实现功能。主程序将按顺序始终执行，当有按键输入发生时，程序将按照编程设定运营有关子程序，并通过按下键号值，在内部进行解决运算，输出预置显示成果并且输出相应状态信号。在进行软件设计时，从按键扫描开始设计，经由Keil编译无误后，生成HEX文献，调入protues仿真。
4.1 软件设计模块框图
主程序

DS1302时间记录

键盘扫描

LCD1602
实时显示
门磁扫描
键值输入

键值对比

实时报警
密码对比

图4.1 软件模块框图
开始
4.2 主程序设计流程图
主程序设计流程图。
延时

报警
门磁状态
Y
K=10
K=12
K=14
K=13
K=15
键盘扫描
实时记录
DS1302时钟芯片
N

N

N

N

Y N
Y Y
密码输入及自动判断
K=11
N
Y
欢迎界面
手动开门

手动关门
操作取消
Y
Y
手动报警

图4.2 主程序设计流程图
4.3 子程序设计流程图
4.3.1 DS1302子程序
单片机通过串行方式控制DS1302和读写数据，数据传播时由AT89C52向DS1302写入控制指令，控制字节如图4.3.1-1 所示，当控制指令最高有效位(位7) 为1时 ,容许对DS1302写入数据信息;最低有效位(位0) 表达命令类型,为0 表达进行写操作,为1 表达进行读操作，DS1302