1、项目管理项目训练三门禁系统 （项目管理）项目训练三门禁系统项目训练三门禁系统一、目的要求1掌握门禁系统的概念。2掌握非接触式IC卡门禁系统的组成。3通过门禁系统的训练，掌握串行静态显示的方法。4掌握卡号显示方法。5进一步掌握单片机的使用技巧和方法。二、任务目标利用单片机AT89S52构成一非接触式IC卡门禁系统，要求实现如下功能：1程序控制开锁当读卡器检索到合法IC卡时，由CPU提供一个低电平信号，因为，AT89S52单片机复位是高电平有效，并且实际电路必须有看门狗电路，一旦出现故障，也需高电平复位，因此，采用低电平作为控制门的开有效信号。2出门按钮开锁按钮按下，给出一个开关信号，此时门锁同样
2、被打开。3从消防安全考虑，如果发生意外或危险，只要断开电源，门锁同样可以被打开。4读卡显示当读卡器检索到合法射频卡时，七段数码管可以显示出此卡的卡号，以便识别出持卡人身份。5蜂鸣器报警当门锁处于开启状态时，超过延时时间，蜂鸣器发出蜂鸣，以提示用户及时关门。6工作指示灯红色指示灯提示电源正常供电。绿色指示灯提示门锁工作状态，刷卡合法，绿色指示灯亮。三、工具器材直流电源5V/500、门禁系统套件、编程器、PC机等。四、预备知识随着科学的进步、社会的发展，人们对生活质量有了更高的要求，对安全防范有了更多的需求，如何有效地控制人员的出入成了一个新的课题。为此应运而生的门禁控制系统在众多安防产品中脱颖而
3、出。门禁系统顾名思义，就是对出入口通道进行管制的系统，是一种管理人员进出的数字化管理系统。门禁系统由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁以及相应的软件、电源和其他相关门禁设备等组成。目前非接触式IC卡门禁系统应用广泛。本训练项目将以天大银河科技有限公司研制的门禁系统为载体，重点讲解门禁系统的控制核心AT89S52单片机。（一）非接触式IC卡门禁系统框图非接触式IC卡门禁系统包括读写器、中央控制电脑的软件管理系统、中央控制电脑与读写器之间的数据传输三部分。其中读写器是核心，包括MCU、复位电路、时钟电路、报警及工作指示电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触式IC卡读写模块和电锁驱动部分
4、。非接触式IC卡门禁系统框图如图P3.1所示。门禁系统采用AT89S52单片机作为控制核心，采用射频卡完成刷卡进门，按钮出门功能。其工作流程见图P3.2所示。（二）门禁系统中单片机口的资源分配为实现门禁系统的功能，需读卡：2条线（P1.1，INT1）；键盘：3条线（P1.5，P1.6，P1.7）；门控：6条线（上锁，门态，出门开关，音量，灯）；存储：3条线（P2.0，P2.1，P2.2）；通讯：5条线（RXD，TXD，P1.2，P1.3，INT0）；显示：2条线（P1.0，P1.4）。表P1.1门禁系统I/O口资源分配P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0键键显示键申
5、请通讯通讯读卡显示P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0出门按钮蜂鸣器指示灯门态上锁SCLSDA“0”有效“0”响“1”亮“1”上锁24C64其中，存储芯片选用24C64，通信芯片选用75176。P1.2控制通讯芯片75176，“0”：收、“1”：发；P1.3控制通讯申请信号，“0”：申请、“1”：不申请；INT0控制通信的AB线，B2=0时接通、B2=1时断开。单片机口资源的具体分配见表P1.1。（三）各部分电路原理分析非接触式IC卡门禁机工作过程为当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器
6、再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭；当按下出门按钮时，继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。当遇到非法卡时，该系统不显示卡号，门锁不开。原理电路如图P3.2所示。1门控锁电路门控锁电路如图P3.3所示。偏置电阻R3与三级管Q16、Q6构成复合驱动电路以提高驱动能力，控制锁的开与闭。当P2.3为高电平时Q16导通，Q6截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作。门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态。当P2.3口输出低电平时Q16截止，Q6导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作。继电器常闭端断开，门锁打开，门处于打开状态。2蜂鸣器电路蜂
7、鸣器电路由蜂鸣器、三极管Q1、Q2及电阻R2组成。电路如图P3.4所示。当P2.6输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。当P1.2输出高电平时，Q1截止，Q2导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。3串行口在门禁系统中的应用门禁系统读卡采用串口中断方式。a) 非接触式射频卡的基本原理每个卡片内都有一个小芯片和感应线圈。价格低廉、国内最普及的EMID卡，大都为瑞士nEM或台湾GK公司的4100、4102系列IC芯片线圈卡基封装而成。每张卡有且只有一个唯一的、不可更改和复制的ID内码（64位2进制加密的永不重复的卡号），因其安全可靠、价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领
8、域。b) 非接触式IC卡系统的构成与特点非接触式IC卡(也称为“应答器”)是射频识别系统的电子数据载体，卡中嵌有耦合元件和微电子芯片。在读写器的响应范围之外，非接触式IC卡处于无源状态。通常，非接触式IC卡没有自己的供电电源(电池)，只是在读写器响应范围之内，卡才是有源的，卡所需要的能量以及时钟脉冲、数据，都是通过耦合单元的电磁耦合作用传输给卡的。c) 非接触式IC卡读写器典型的非接触式IC卡读写器(也称为“阅读器”)包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与卡连接的耦合元件。由高频模块和耦合元件发送电磁场，以提供非接触式IC卡所需要的工作能量以及发送数据给卡，同时接收来自卡的数据。d)
9、 常见的卡号输出格式说明ID卡最常见到的五种读卡方式的卡号定义如下（其中H指十六进制Hex，D指十进制Dex）：（1）格式110位十六进制的ASCII字符串，即10位十六进制格式。如：某样卡读出十六进制卡号为“01026f6c3a”。格式（1）是读卡器输出的最基本格式，其它几种格式都是基于这种格式转换而成的。（2）格式2将格式1中的后8位，转换为10位十进制卡号，即8H10D格式，如将“026f6c3a”转换为“634”。（3）格式3将格式1中的后6位，转换为8位十进制卡号，即6H8D格式。如将“6f6c3a”转换为“2”。（4）格式4将格式1中的倒数第5、第6位，转换为3位十进制卡号，再将后
10、4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“2H4H”格式。如将2H“6f”转换为“111”，4H“6c3a”转为“27706”。最终将2段号连在一起输出为“111,27706”。（5）格式5将格式1中后8位的前4位，转换为5位十进制卡号，再将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“4H4H”。照此转换结果为：00623,27706本教材中的门禁系统使用的卡格式是格式4。e) RS232卡号输出协议串行输出格式如下：0210ASCIIDataCharactersChecksum03（a）9600bps，N，8，1即波特率9600bPS；数据位元：8bits；停止位元：1。（b
11、）PIN5：TX非反相输出。（c）PIN6：TX反相输出。（d）卡片号码为62E3086CED，传送的HEX值如下10ASCIIDATA：36H,32H45H,33H30H,38H36H,43H45H,44H（62HE3H08H6CHEDH）CHECKSUM：（62H）XOR（E3H）XOR（08H）XOR（6CH）XOR（EDH）=08HChecksum为二进制格式数据。故MTP-K4射频模块输出的完整的二进制文档如下所示：f) 串行口程序分析读卡是随机的，不确定的，并且软件开销大，会降低响应速度，因此不能采用查询方式。故门禁系统的读卡采用串口中断方式，随时读卡，随时响应。晶振必须是11.0
12、592MHz。（1）读卡单元门禁系统采用EM9913BFID射频卡读卡器。电路如图P3.5所示。读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。EM9913BF各引脚功能见表P2.2。表P2.2EM9913BF各引脚功能引脚号引脚名称I/O说明1DC5V输入+5V直流输入2ANT输入线圈引脚输入3NC空引脚4GND输入接地5NC空引脚6ENLED输入指示灯控制线，低电平使用7ENBEEP输入蜂鸣器控制线，低电平使用8OK_SD输出Wiegand26数据输出指示9BZ输出蜂鸣器信号线10D0输出Wiegand26数据DATA0输出11D1输出Wiegand26数据DATA1输出12LED
13、输出指示灯信号输出13TXD输出RS232数据输出（2）波特率初值计算晶振为11.0592MHz，串行接口工作于方式1，波特率为9600bs。公式：代入已知条件，计算出初值为FDH。（3）串口中断初始化程序SIC:ANLTMOD,#0FH；串口始化子程序ORLTMOD,#20HMOVTH1,#0FDHMOVTL1,#0FDHSETBTR1MOVIE,#90HMOVSCON,#50H；方式1十位异步收发RET（4）串口中断子程序，该程序中加入不死机程序ZD:PUSHACC；中断子程序PUSH00HPUSH02HMOVR0,#30H；首地址MOVR2,#0BH；11个字节的ASCIILL1:ACA
14、LLLL2JBF0,LL3NOPNOP,AINCR0DJNZR2,LL1POP02HPOP00HPOPACCNOPMOV0FH,#33HRETILL2:MOV04H,#28HLL4:JNBRI,LL6CLRRIMOVA,SBUFCLRF0RETLL6:MOV05H,#0AHLL5:DJNZR5,LL5DJNZR4,LL4SETBF0RETLL3:POP02HPOP00HPOPACCRETIEND4显示电路在门禁系统中，显示串行静态显示方式。采用74LS164作为静态显示器接口，P1.0作为时钟，P1.4作为显示数据输入。如图P3.6所示。图P3.6门禁系统中的串行显示电路g) 显示程序（1）
15、直接显示段码程序。将20H27H中的段码从左到右显示出来。ORG0000HLJMPMAINMAIN：MOVSP,#60HMOV20H,#06HMOV21H,#5BHMOV22H,#4FHMOV23H,#66HMOV24H,#6DHMOV25H,#7DHMOV26H,#07HMOV27H,#7FHLCALLSTSJMP$ST：MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETEND（2）把10H开始代码变成段码放到20H开始的单元中。方法一：OR
16、G0000HLJMPMAINORG0100HMAIN：MOVSP,#60HMOV10H,#01HMOV11H,#02HMOV12H,#03HMOV13H,#04HMOV14H,#05HMOV15H,#06HMOV16H,#07HMOV17H,#08HLCALLXIANSHILCALLSTSJMP$XIANSHI：MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP3：MOVA,R0ADDA,#06HMOVCA,A+PC,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH
17、,79H,71H00HST：MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETEND方法二：ORG0000HLJMPMAINMAIN:MOVSP,#60HPORTEQU0155HLCALLSTSJMP$XIANSHI:MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HMOVDPTR,#PORTLP3:MOVA,R0MOVCA,A+DPTR,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETST:MOVR0,#20HMOVR2,#08HL
18、P1:MOVR1,#08HMOVA,R0LP2:RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETPORT3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00HEND（3）将压缩码变非压缩码显示出来。ORG0100HMAIN：MOVSP,#60HMOV10H,#39HMOV11H,#41HMOV12H,#42HMOV13H,#43HMOV14H,#44HMOV15H,#45HMOV16H,#46HMOV17H,#38HLCALLASCLCALLXIANSHI
19、LCALLSTSJMP$ASC：MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP4：MOVA,R0ANLA,#0FH,AINCR1MOVA,R0SWAPAANLA,#0FH,AINCR0INCR1DJNZR2,Lp4RETXIANSHI:MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP3：MOVA,R0ADDA,#06HMOVCA,A+PC,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00HST：MOVR0,#20HMOVR2,
20、#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETENDh) 卡号显示ID卡读出11个字节的ASCII，要显示卡号，需进行数值转换。（1）ID卡读出的11个字节ASCII码放在以30H开始的单元，先将ASCII码转换成16进制数，因第一个字节是包装头，不参与转换。其程序如下：LE:MOVR0,#30H；ASC转16进制数子程序MOVR2,#0AH；10个字节LE4:MOVA,R0ACALLLE1,AINCR0DJNZR2,LE4RETLE1:CJNEA,#40H,L13SJM
21、PLE3L13:JCLE2ADDA,#09HLE2:ANLA,#0FHCLRCRETLE3:SETBCRET（2）把上面转换的10个16进制数，变成5个压缩的16进制数，30H放最高位，34H放最低位。LB:MOVA,30H;装配压缩16进制数子程序SWAPAADDA,31HMOV30H,AMOVA,32HSWAPAADDA,33HMOV31H,ANOPNOPMOVA,34HSWAPAADDA,35HMOV32H,AMOVA,36HSWAPAADDA,37HMOV33H,ANOPNOPMOVA,38HSWAPAADDA,39HMOV34H,ARET（3）上面程序中，30H到35H字节是先高后低
22、，而后面调用子程序，需要先低后高，所以，先要把33H单元中的内容送到35H单元中，即把34H,35H里2个压缩的16进制数变成3个字节的压缩的10进制数。LD:MOV35H,33H;压缩16进制数转非压缩10进制子程序MOVR0,#34HMOVR7,#02HMOVR1,#28HLCALLLD1RETLD1:MOVA,R0MOVR5,AMOVA,R1MOVR6,AMOVA,R7INCAMOVR3,ACLRALD2:,AINCR1DJNZR3,LD2MOVA,R7MOVB,#08HMULABMOVR3,ALD3:MOVA,R5MOVR0,AMOVA,R7MOVR2,ACLRCLD4:MOVA,R0
23、RLCA,AINCR0DJNZR2,LD4MOVA,R6MOVR1,AMOVA,R7MOVR2,AINCR2LD5:MOVA,R1ADDCA,R1DAA,AINCR1DJNZR2,LD5DJNZR3,LD3RET（4）再把压缩的10进制数变成非压缩的10进制数，即变成代码，为显示卡号做准备L11：MOVR1,#10HMOVR2,#03HMOVR0,#28HL12：MOVA,R0ANLA,#0FH,AINCR1MOVA,R0SWAPAANLA,#0FH,AINCR0INCR1DJNZR2,L12RET（5）把代码变成段码。LF:MOVR2,#08H；代码-段码MOVR0,#10HMOVR1,#2
24、0HLF1:MOVA,R0ADDA,#06HMOVCA,A+PC,AINCR0INCR1DJNZR2,LF1RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDB00H,40H,73H,03H,18H,23H,1CH,3DH,76H,0FH,1EH,38H（6）调显示子程序，采用串显方法，节省资源。XSH:MOVR0,#20H；显示子程序MOVR2,#08HLP1:MOVR1,#08HMOVA,R0LP2:RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,L
25、P1RET5非接触式IC卡门禁机电路如图P3.7所示。（四）非接触式IC卡门禁系统参考程序门禁系统程序主要包括读卡、数制转换、显示、合法卡比较、开锁、中断子程序、延时子程序等模块。1显示子程序模块图P3.8为显示子程序流程图。显示子程序：XSH:MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1:MOVR1,#08HMOVA,R0LP2:RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RET2门禁系统程序图P3.9为门禁系统程序流程图。门禁系统程序清单：ORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPZDORG0300HMAIN:M
26、OVSP,#60HCLRP2.5；关指示灯LCALLBEING;调显“H”子程序M1:LCALLSIC；调串口始化子程序L03:MOVA,0FH；判卡CJNEA,#33H,L03MOV0FH,#00HMOV17H,#10HACALLL04E0；ASC转16进制数子程序ACALLL04B0；调装配压缩16进制数子程序ACALLL1234；调压缩16转非压缩10进制子程序ACALLL11；压缩-非压缩ACALLL120F;代码-段码子程序ACALLL1261;调显示子程序图P3.9 门禁系统程序流程图SETBP2.5开锁子程序CLRP2.3SETBP2.6CLRP2.3MOVR5,#0FFHL8:
27、DJNZR5,L8LCALLDEL;延时10SCLRP2.6LCALLDELSETBP2.6SETBP2.3CLRP2.5JNBP1.4,ALLJMPM1AL:CLRP2.6LCALLDELSETBP2.6RETSIC:ANLTMOD,#0FH；串口始化子程序ORLTMOD,#20HMOVTH1,#0FDHMOVTL1,#0FDHSETBTR1MOVIE,#90HMOVSCON,#50HRETZD:PUSHACC；中断子程序PUSH00HPUSH02HMOVR0,#30HMOVR2,#0BHLL1:ACALLLL2JBF0,LL3NOPNOP,AINCR0DJNZR2,LL1POP02HPOP
28、00HPOPACCNOPMOV0FH,#33HRETILL2:MOV04H,#28HLL4:JNBRI,LL6CLRRIMOVA,SBUFCLRF0RETLL6:MOV05H,#0AHLL5:DJNZR5,LL5DJNZR4,LL4SETBF0RETLL3:POP02HPOP00HPOPACCRETIL04E0:MOVR0,#30H；ASC转16进制数子程序MOVR2,#0AHL04E4:MOVA,R0ACALLL04A0,AINCR0DJNZR2,L04E4RETL04A0:CJNEA,#40H,L13SJMPL04ADL13:JCL04A9ADDA,#09HL04A9:ANLA,#0FHCLRCRETLE3:SETBCRETL04B0:MOVA,30H;装配压缩16进制数子程序SWAPAADDA,31HMOV30H,AMOVA,32HSWAPAADDA,33HMOV31H,ANOPNOPMOVA,34HSWAPAADDA,35HMOV32H,AMOVA,36HSWAPAADDA,37HMOV33H,ANOP
