基于RFID的门禁控制新版系统标准设计.doc

摘 要
智能门禁系统在自动化应用中十分普遍，它为大家日常生活提供便利和保障大家生活安全，伴随社会和经济发展需要，智能识别技术开始利用于很多行业，尤其安全系数尤其高行业（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重视。
本设计分析了RFID门禁系统中国外发展现实状况、未来发展趋势和现在关键存在问题，提出了基于RFID门禁控制系统设计方案。先叙述了RFID门禁控制系统组成、系统基础工作原理，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具体介绍。
门禁系统采取AT89C52 单片机作为控制关键，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、电控锁控制电路组成。在仿真经过键盘输入模拟读卡器数据读入，系统经过输入密码和设定密码对比，实现对通道进出权限控制（密码输入进门控制）；在异常情况下（非法侵入、门超时未关）自动报警、手动报警。

关键词：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 门禁系统发展及中国外研究情况 2
1.3 门禁系统发展趋势和关键存在问题 3
第2章 门禁控制系统总体设计 5
2.1 门禁系统组成 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 各部分外围电路设计 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 子程序设计步骤图 21
第5章 程序调试 27
5.1 程序调试和编译 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 取消按键模拟 32
6.6门锁延时未关、非法入侵模拟 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，大家保护自己财产全部是经过传统锁，来控制进出人员，几千年下来全部是沿用这种方法，这种一般门锁一直离不开钥匙，必需要用和之配正确钥匙，门锁多了钥匙就是一大串，即不便于携带又轻易丢失，造成无须要损失，一般门锁又很轻易经过其它手段打开，安全性差。在现代城市里更重视安全、美观和便利，企业形象表现了管理者气度和品位，也是对用户尊重和对企业本身实力表现。假如在现代化办公大楼门上挂一把铁将军”，那是多么别扭，显得和城市格格不入。不过，假如经过某种特殊“钥匙”，当然“钥匙”能够做成卡片、可爱布娃娃或手机挂坠，即符合大家审美观念又方便携带，“钥匙”一晃，门自动打开，如同王者归来，那将是一个全新感受，在重视安全情报今天，必需有一个无可替换、模拟和复制身份识别技术才能达成安全要求。
1.1.2 课题研究意义
伴随经济发展和社会需要，传统门锁不能满足现代大家安全需要，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、生物识别、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卡识别和机械门锁集合，用计算机实施智能化管理控制，填补了很多传统门锁不足之处。依据居民小区、安全部门等不一样安全等级要求，在小区、关键会所等出入口安装智能门禁系统，全部信息采集和统计由计算机控制中心操作，能够实时采集人员出入信息，而且能够在部分特殊情况下提供证据，现在门禁系统打大力推广，已经取得了很好经济和社会效益。
射频识别技术（Radio Frequency Identification：RFID）是一个非接触式自动识别技术，它经过无线射频识别IC卡内信息，整个过程无需人工操作和监管。RFID无线射频技术含有防磁、防水、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签数据能够加密（更改）、存放数据容量等优点。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，具体分析和研究了其中控制系统部分。智能门禁控制系统作为人身安全和财产安全关键方法之一，对其研究含有深远进步意义

1.2 门禁系统发展及中国外研究情况
1.2.1 门禁系统发展
所谓门禁系统，就是对出入人员控制，早期门禁系统基础功效就是在何时何地控制控制何许人出入，和实现报警和人员出入信息统计，以此保障人身和财产安全。伴随科技和社会要求飞速发展，门禁系统也开始向自动化、智能化发展。多年来，伴随计算机技术和网络控制系统在社会各个领域发展，门禁系统结累计算机技术和网络技术，显示出了它强大发展空间和美好利用前景，伴伴随电子锁发展，非接触式智能IC卡、经过输入密码认证门禁控制系统开始走进大家生活。伴随接非触式智能IC卡门禁系统应用，市场利用范围，大家对门禁各方面提出了更多要求，比如信息载体（IC卡）便于携带、安全性高、操作简单等。因为IC卡含有没有机械磨损、维护方便、操作简单等特点，含有美好发展前景，所以受到越来越多关注。
1.2.2 门禁系统国外研究情况
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企业、Hl-dala企业、德国Destele企业。生产控制器企业只硕士产控制器和软件程序。因为市场不停成熟发展，大家在感受到门禁系统带来便利性和使用性后，能够自行购置零部件组装而成一套完整门禁系统。从现在门禁系统发展趋势和利用前景来看，磁卡和接触式门禁系统开始逐步退出市场，非接触式门禁系统以它优越性能和利用领域开始主导门禁系统市场。
IC卡在国外很早就得到重视而且开始大量投入研究，尤其是在美国和欧洲，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、读卡器设计和生产关键技术掌握在欧美国家和部分亚洲国家中，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）企业Mifare技术，己经被制订为国际标准ISO/IEC14443 Type A标准。欧洲及其它发展中国家部分IC卡、读卡器制造商全部以Mifare技术为标准进行设计生产。
1.2.3 门禁系统中国研究情况
中国本土厂商（如爱迪尔、华本、芯微）等已经成功研发了指纹识别芯片，中国对门禁系统研究已经从认识研究阶段发展到自主研究阶段，而在系统结构方面，中国门禁系统关键就是控制器，门控器大多由国外企业开发研制，但中国大部分厂家对门禁系统研究任然处于仿制阶段，没有对门禁系统关键技术惊醒自主研究开发。
1.3 门禁系统发展趋势和关键存在问题
1.3.1 门禁系统发展趋势
依据中国安防网统计数据，中国门禁系统市场规模估计达成33亿人民币，所占比列额巨大，和门禁防盗报警系统、视频监控系统安防系统“三大台柱”。按市场来说，在20门以下小项目中，中国厂商占关键份额，而在100门及以上大项目中，国有企业只能占到25%市场份额。
在这短暂十年里，中国门禁控制系统研究发展速度很快，尤其是近几年来，中国年发卡量均超亿张，年增加率达成30％～40％，成为IC卡发展利用最多国家之一。中国IC卡开始成为推进世界IC卡发展关键动力。门禁系统不停地革新发展，门禁系统产品在功效开发和安全要求上开始满足个领域需求，现在各门禁厂商开始着力于发展产品附加价值，如视频识别、监控系统、电子巡更、访客服务统计等。在以后安防系统中，门禁系统将和工程商、软件开发商甚至保安企业、物业等进行越来越多元化合作，在不一样和利用场所和适应不一样控制要求，门禁系统将进化成为愈加智能新生命。
1.3.2 门禁系统关键存在问题
1、兼容、标准化：
系统兼容概念包含两种情况，一是相同系统中不一样技术板块结合;二是不一样系统、不一样技术板块结合。多系统兼容关键表现在根据使用对象不一样档次划分，不一样类别、不一样技术系统模块结合。因为标准不统一而造成兼容、标准化问题产生，这使得使用者在进行自主购置安装时出现问题，必需有专业人士指导利用才能避免这个问题，不过过程繁琐，所以在这部分还需要相关部门来制订标准。
2、抗干扰能力：
抗干扰能力是现在门禁控制系统中关键存在问题。在产品质量和行业标准方面有待改善，而在实地施工中，雷暴多发区域、线材选择不妥、布线不规范等造成多种干扰问题。
3、降低研制成本：
门禁系统在销售、工程安装、服务方面成本费用较高，伴随产品标准化、行业标准化进程，工程安装服务、服务社会化，产品研制成本需要逐步降低。
。

1.3.3 本文关键研究问题
本文依据现在中国门禁系统发展，做出了基于RFID门禁系统研究设计，论文在探讨了基于RFID门禁系统发展现实状况关键存在问题，研究了读卡天线设计和总线数据传输结构，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，设计主程序步骤图和子程序模块，并进行联机调试。
本文结构安排：
第1章 绪论。关键叙述设计背景及其意义、中国外研究现实状况和现实存在问题。
第2章 门禁控制系统总体设计。关键论门禁系统组成及门禁系统模块概述。
第3章 门禁系统硬件电路设计。关键讲述门禁系统基础工作原理和、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、存放）等设计。
第4章 门禁系统软件设计。关键讲述软件设计框图、主程序设计步骤和各个子程序模块设计。
第5章 系统调试。关键讲述了程序编译和调试。
第6章 protues仿真。关键讲述密码输入、密码输入错误、密码输入成功、手/自动报警、开门/关门仿真结果

第2章 门禁控制系统总体设计
2.1 门禁系统组成
门禁系统工作站上运行门禁控制服务程序，门禁控制服务程序任务就是实现数据传输功效，它关键任务就是将读卡器采集信息传输到中央处理器。实现RS485和TCP/IP通讯协议转换，直接控制门禁读卡器动作并不是门禁工作站本身，而是向下它是经过RS485总线经过轮寻方法和门禁读卡器控制器进行信息交互。实时统计从门禁读卡器采集数据时间和内容，它是经过局域网以TCP/IP协议和管理中心服务器进行通讯，传输门禁读卡器读卡内容及管理中心服务器多种控制命令。同时它是经过RS485总线经过轮寻方法和门禁读卡器进行实时信息交互，依据服务器发出动作指令控制门锁闭合，从而达成智能控制门锁目标。
2.2 门禁系统模块总体设计
综合数据处理模块
读卡器处理模块
密码处理模块
读卡模块
存放模块
门控模块
报警模块
显示模块

存放模块
门控模块
报警模块
显示模块
依据上述功效分析，系统中模块分别为：数据采集模块、数据处理模块、数据存放模块、显示模块、串口发送/接收模块、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关键，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射频识别读写器，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依据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，且整个系统和上位PC机之间进行实时通讯，取得工作指令和数据传输系统状态等。

图2.2 系统总体设计模块
2.2.1 系统设计基础标准
智能门禁控制系统作为现代发展安全技术防范手段之一，控制系统本身含有隐藏性、实时性等特点，在众多领域得到普遍利用。智能门禁控制系统处于安全防范技术尖端项目之一，应含有实用性、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效应符合实际要求，在对于不一样用户对象要求情况下，还要设计满足用户信息。门禁系统是一项集成性应用系统，设计应该符合实际应用需要。假如在设计系统时盲目标追求高端性、超前性，就会和现实要求背道而驰，偏离系统设计最初目标。
2.系统实时性
智能门禁控制系统中任何一个系统步骤出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可能不出现错误步骤、停机情况，以确保整个工作运行。
3.系统完整性
智能门禁控制系统设计要求确保功效完善，设备齐全，管理方便，是设计应考虑一个原因。
4.系统安全性
智能门禁控制系统中个子模块正常运行同时，还应达成合中国或国际相关安全标准，并能在恶劣环境下正常工作，系统信息传输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停革新和发展，用户需求也在发生改变，所以门禁系统设计和实施应考虑到未来可扩展其它功效实际需要，比如能够伴随用户需求能够灵活增减或更新各子系统，满足不一样时期不一样需求，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我们日常生活和财产安全亲密相关，门禁系统基础职能是保护人身和财产安全，系统开始投入使用就要求连续不间断运行，确保信息采集不会中止，所以系统稳定性对于门禁控制系统来说就显得很关键。

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组成。系统总体硬件电路图3.1所表示：

图3.1 系统总体硬件电路

因为系统关键由CPU、时钟芯片、MFRC500、四位开关量输入/输出、看门狗和RS485通信模块等组成。门禁系统常规工作方法是当有IC卡进入读卡器工作范围时，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，再依据所得数据对其它硬件电路模块，如存放模块、时钟模块等，进行对应响应操作，最终，再经过RS485总线和PC机之间进行实时数据通信，把采集到人员数据传输给上位机。在门禁控制系统中，中央处理器CPU采取Atmel企业AT89C52，是因为AT89C52开发简单，运行稳定。存放模块芯片采取24C64，用于存放系统实时采集到数据、事件和日期统计。为了预防系统“死机”，使用X25045作为看门狗复位主控芯片，芯片内置读写存放模块，可用来存放部分系统参数。和上位机通信采取RS485实时通信模式，通信距离能够达成1km左右。

图3.1.1 MF RC500和AT89C52接口电路
MFRC500是非接触式通信中高集成读卡模块芯片，该芯片采取13.56Mhz工作频率工作模式。该读卡IC系列采取领先调制和解调概念，完全集成了在13.56 MHz下全部类型被动非接触式通信方法和协议。发送器部分经过电磁感应原理，不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离(100mm)。接收器部分设计采取一个坚固而有效解调和解码电路，用于接收ISO兼容应答器信号。数字部分处理ISO帧错误检测。另外，它还支持快速加密算法用于验证MIFARE系列产品，为系统数据传输安全性、保密性提供技术支持，待信息传输至MFRC500端时，进行解调处理，解调成系统能识别信号。
图3.1.1为MFRC500和CPU接口原理图，本系统采取中止工作模式，即中央处理器利用MFRC500提供中止信息对其进行控制，依据系统需要，能够采取查询方法对MFRC500进行读写操作控制。

3.2 各部分外围电路设计
3.2.1 看门狗模块
门禁系统是一个连续不间断运行系统，单片机在运行过程中可能受到外界电磁干扰造成程序紊乱，或陷入死循环，所以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取X25045芯片，将定时器、电压实时监控和串行读写存放集成一体专用复位芯片。当系统发生故障时，会超出设定时间限定值，电路中看门狗复位电路将经过复位端向中央处理器发出复位信号，当单片机收到到传输过来高电平时，将系统重新开启。它电压实时监控功效还能够保护系统免受过高/低电压影响，当电源电压降到许可范围之下时，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芯片引脚图3.2.1所表示。

图3.2.1 看门狗X25045接线图
对X25045控制操作关键经过CS、SO、SCK和SI端口进行实时串行通信完成。其中SCK端是外部输入时钟同时信号。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/输出全部是高位在先。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是存放单元读/写指令。AT89C52内部没有硬件接口，所以本系统利用了单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四个端口和软件模拟读写时序方法和X25045通信。
32.2 串行E2PROM存放电路设计
门禁系统所用到读卡器在系统上含有一定独立工作性，读卡器和上位机PC并不是实时通讯，而是每隔一定时间向读卡器徐问询一次读卡信息，这是读卡器才把读取信息传输给上位机PC,存放内容自动清空方便于下次打卡信息存放。利用过程中，使用人员进出频繁度直接决定读卡器内存要求。存放器有并行存放器和串行存放器之分，其中并行存放器存放容量较大，数据传送速度快、效率高，但芯片体积大、而且长时间工作会造成大量打发烧，管脚多、需要占用CPU大量I/O口，外部扩展复杂。然而串行存放器体积小，和CPU接口简单，通常只要占用CPU2至3个I/O端口。在由上比较，此次设计中我们选择串行存放器。因为存放容量过小，可用于存放兼容系统参数，所以在此设计中选择AT24C64，它和更高容量存放器（如AT24C128/256）兼容，出现问题是易于更换。AT24C64由SCL、SDA引脚进行串行通信读写存放器。AT24C64和CPU接口电路见图3.2.2：

图3.2.2 24C64接线图

AT24C64和CPU连接2根线是：
（1）SCL接CPUP2.2，同时时钟输入。
（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芯片许可读写操作。
（4）A0,A1,A2接地，芯片地址引脚，全部要接固定电平。
3.2.3 报警电路设计
在本设计中，当出现非法入侵、门锁延时未关或输入密码不正确时，会进行报警。报警电路采取蜂鸣器和LED灯（红）作为报警电路实施器件，将蜂鸣器和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，在蜂鸣器响同时LED（红）灯亮。在整个电路利用中三级管起到开关作用，和三级管相连电阻是为了预防电流过大而烧毁三级管。同理和LED灯相连340Ω电阻也是起保护LED灯作用，预防瞬间电流过大造成蜂鸣器和LED灯（红）烧毁，报警电路原理图图3.2.3所表示。

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）灯进行模拟，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，病传输给单片机进行信息对比，单片机信息对比完成发出开门指令时，LED（绿）灯亮，且门锁自动打开；将继电器正端经过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）灯和继电器并联。当给P2.6引脚送0时，继电器开启，LED（绿）灯亮，送1时，继电器关闭，LED（绿）灯灭。门控电路原理图图3.2.4所表示：

3.2.4 门控电路原理图
3.2.5 实时时钟芯片DS1302电路设计
此次设计中需要对信息采集、动作操作时间进行正确统计，所以要用到时钟芯片。这里采取DALLAS 企业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,经过简单串行接口连接能够和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,每个月天数和闰年天数全部会系统自动调整计算。时钟操作可经过AM/PM 指示决定采取24或12小时格式。DS1302时钟芯片和单片机之间信息传输经过简单地同时串行方法进行通信,仅需用到 RES 复位、 I/O 数据线、SCLK串行时钟.时钟读/写数据以一个字节或多个个字节、最高可达满状态31字节字符组方法通信。

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所表示，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。对和单片机时间进行实时通信采取串行通信方法，RESETT为通信许可信号，当RESET=1许可进行实时通讯，RESET=0时严禁通信；I/O为双向串行数据传送信号，SCLK为串行数据位同时脉冲信号。实时时钟芯片DS1302经过RESET、SCLK和I/O三个管脚和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，因为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，所以在需要长距离通信时需要转换成其它电平。实际使用时常常使用RS485通讯总线来进行长距离通信，RS485总线采取平衡差分传输，含有很好抗干扰能力，且传输距离能够达成1200M，总线上最多能够连接128个单片机系统控制单元，传输速度能够达成250KB/S，适适用于多机通信。
门禁控制系统主控芯片AT89C52和上位机PC采取RS485通信协议进行实时数据传输,在数据传输是将单片机TTL电平转换成RS485电平信号，然后进行远距离传输。在此次设计智能门禁控制系统时选择是MAXIM企业生产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收器，采取+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效用，当出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和上位机实时信息传输。
在该系统中MAX485将AT89C52需要发送TTL数字信号转换成RS485信号传输到上位机，上位机在接收端在将RS485传输过来信号转换成TTL数字信号，从而实现远距离数字信息通信，MAX485连接图3.2.6所表示。MAX485R0引脚为接收器信号输出，RE是接收器输出使能端口，GNG为当该引脚为低时接收器状态为输出信号，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+为接收器输入和驱动器输出端口，B+为反向接收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+端要接一个终端电阻，设计是采取120K电阻，MAX485芯片有8个引脚，其中需要一个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处于监听状态，只能接收数据。

3.2.7 射频卡读卡器天线设计
MFRC500经过控制天线引脚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围内采取RF场负载调制进行响应，天线接收到IC卡响应信号、内置信息经和过天线匹配电路送到MFRC500接收引脚RX，MFRC500芯片内部接收器将天线传输过来信号进行解调、译码，并依据寄存器预先设定程序进行相关信号处理，然后将解调完成数据发由并行接口传输到中央处理器，为了获取稳定、可靠射频返回信号，天线部分电路设计很关键。
在此次设计中，利用电感耦合式无线识别系统读写器天线产生磁通量，磁通量用利用电磁感应向非接触式IC卡（用户持卡）提供感应电源，而且和建立IC卡和读卡器之间信息读取连接。读卡器天线结构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卡读取和尽可能扩大磁通覆盖范围和功率要合理匹配，将产生磁通量可用能量利用率提升到最高；因为Mifare卡是无源非接触式IC卡，其能量是经过天线电磁感应产生，卡形状制订，限定卡中不能封装较大天线，间接造成IC卡接收能量较小，从而限定读卡器天线读写距离，通常在100mm以内。
表3.2.7 天线大小和读写器距离关系表
大小（mm）
读写距离（mm）
50*50
7
65*54
10
85*54
12
85*85
8

表中是在标准无金属等其它原因干扰下测出值，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，天线采取65mm×54mm，为方形天线。

图32.7 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
在此次门禁系统设计中供电电源电路是为单片机、电磁锁、报警电路等周围电路提供+12V 、+5V 系统电源，为了预防断电出现门不能开启造成无须要损失，在电路设计是加入了12V铅蓄电池，能够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，经过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。当常见市电电源正常时用常见电源，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。电路框图图3.2.8-1所表示：

图3.2.8-1 系统供电电源原理图
以下图所表示，LM305是可调集成稳压器，它能够提供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，伴随电池电压升高，充电电流逐步减小，在充电电流减小到15mA时，充电器转换到一个较低充电电压，以预防过充。伴随向电池继续充电，充电电流连续减小，而输出电压则从14.5V降低到12.5V左右，此时将终止充电，同时晶体管V1导通，驱动发光二极管D1点亮，表示电池已经充足电。

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
因为门禁系统设计要求稳定性高、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要求含有很强抗干扰能力，包含噪声干扰和电磁干扰或其它未知干扰。，所以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。在设计该系统时采取了以下部分方法来达成抗干扰目标。
(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程度，在常见电磁干扰中大多数全部是因为PCB上电源线和地线产生，而且地线合理设计比电源线设计愈加关键和关键，当地线上有电流经过时就会产生电压，在地线上形成环路电流，从而产生地线噪声干扰，在设计中需要重视这个问题。
(2)去耦
在设计PCB（印制电路板）时，通常需要在电路各个关键部位配置适宜去耦电容，通常需要采取去偶设计电路包含电源去偶和芯片去偶。
1)在设计PCB（印制电路板）时，在电源和接地之间连接一个去耦电容，一是能够为集成电路蓄能，二是能够过滤高频噪声，在电源和信号入口合理设计去耦电容，能够预防信号干扰，大电容能够过滤信号里低频干扰成份，小电容则能够过滤掉信号里高频干扰成份;
2)芯片去偶，在每个集成电路芯片电源端和接地端之间全部应该设计一个0.01 μF瓷片电容，能够滤除电源端和接地端之间高频噪声;

第4章 门禁系统软件设计
门禁控系统关键处理单元是单片机，在设计中中选择Atmel企业AT89C52系列单片机，采取Keil编程软件编程，程序经过编译无误后，经过仿真完成各部分控制功效如键盘扫描、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效。依据门禁控制系统仿真要实现功效。主程序将按次序一直实施，当有按键输入发生时，程序将根据编程设定运行相关子程序，并经过按下键号值，在内部进行处理运算，输出预置显示结果而且输出对应状态信号。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文件，调入protues仿真。
4.1 软件设计模块框图
主程序

DS1302时间统计

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 主程序设计步骤图
主程序设计步骤图。
延时

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

N

N

N

Y N
Y Y
密码输入及自动判定
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 主程序设计步骤图
4.3 子程序设计步骤图
4.3.1 DS1302子程序
单片机经过串行方法控制DS1302和读写数据，数据传输时由AT89C52向DS1302写入控制指令，控制字节图4.3.1-1 所表示，当控制指令最高有效位(位7) 为1时 ,许可对DS1302写入数据信息;最低有效位(