基于单片机门禁系统的电路设计
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基于单片机门禁系统的电路设计
夏月平
（南京信息职业技术学院，江苏 南京 210016）
摘要：随着智能化、数字化信息社会的到来，卡是实现智能化管理和自动化管理工作的一种重要手段，而且在当今的社会它已经成 为一种不可缺少的工具，如公交卡，食堂的饭卡，小区的门禁卡，这无处不体现出 IC 的必要性。 课题主要是介绍门禁读卡器的硬件 设计的问题，通过对当今社会门禁系统的研究比较，本着通信可靠、实用的原则，设计了一套基于射频卡和单片机的门禁系统。
关键词：门禁系统；射频卡；单片机
中图分类号：TP338 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)30-8637-02
The Circuit of Access Control System Based on SCM
XIA Yue-ping
(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210016, China)
第 6 卷第 30 期 (2010 年 10 月) 图 2 读卡电路图 图 3 时钟电路图
图 4 显示电路图
图 5 通讯电路
3 总结
此处只是简单门禁系统的整体的介绍，伴随着科技的发展进步，门禁卡系统将向着高智能，高集成的方向发展，我们需要对系 统进一步的完善，降低成本，融合多种技术，如生物特征识别技术、加密技术、多功能模块等，达到多标准并存，高速读写和低能耗的 绿色环保要求。
DS1302 与单片机之间能简单地采用同 步 串 行 的 方 式 进 行 通 信，仅需用到三条口线：RST ，I/ O 数据线和 SCLK 串行时钟。
2.4 显示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路
MAX7219 是 微 处 理 器 和 共 阴 极 七 段— ——八 位 LED 显 示 、图 条/柱图显示或 64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。 片内 包括 BCD 译码器、 多路扫描控制器、 字和位驱动器 和 8×8 静 态 RAM。 外 部 只 需 要 一 个 电 阻 设 置 所 有 LED 显 示 器 字 段 电 流 。 MAX7219 和微处理器只需三根 导 线 连 接 ， 每 位 显 示 数 字 有 一 个 地址由微处理器写入。 如图 4 所示。
收 稿 日 期 ：2010-08-15 作 者 简 介 ：夏 月 平 （1978－），女 ，江 苏 人 ，南 京 信 息 职 业 技 术 学 院 教 师 ，硕 士 。
本栏目责任编辑：梁 书
计算机工程应用技术 8637
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术
在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟 和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯 片便可起到这一作用。 过去多用并行接口的时钟芯片，近年来串 行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实 时 时 钟 芯 片 也 出 现 了 不 少 ，DS1302 是 一 个 综 合 性 能 较 好 且 价 格 便宜的串行接口实时时钟芯片。 如图 3 所示。
2.5 通讯电路
RS-485 采用平衡发送和差分接收方式实现通信： 发 送 端 将 串行口的 TTL 电平信号转换成差分信号 A,B 两路输出，经过线缆 传输之后在接收端将差分信号还原成 TTL 电平信号。 由于传输线 通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能 力 ，RS-485 最 大 的 通 信 距 离 约 为 1219M，最 大 传 输 速 率 为 10Mb/ S，传 输 速 率 与 传 输 距 离 成 反 比 ，在 100Kb/S 的 传 输 速 率 下 ，才 可 以达到最大的通信距离。
2) 500 匹配的天线：可以作为 读 卡 器 和 天 线 之 间 用 长 距 离 同 轴电缆连接的应用的一个简单的解决方案。 连接读卡器匹配电路 和天线的同轴电缆最长距离可达 10m。
如 图 2 所 示 是 根 据 MF RC500 提 供 的 资 料 所 设 计 的 完 整 的 电路。
2.3 时钟电路
图 1 基本模块电路
储 器 （PEROM）的 8 位 CMOS 单 片 机 ，芯 片 上 的 PEROM 允 许 在 线 或 采 用 通 用 的 非 易 失
存贮编程器对程序存贮器重复编程。 其中央处理器由 ALU、专用寄存器组、定时控制部件等组成，具有较强的调用、跳转、判断、丰富
的数据传输功能，以及提供存放中间结果、常用参数寄存器等功能。 同时它具有 5 个中断，包括两个外部中断，两个定时器中断，一
参考文献： [1] 陆永宁.IC 卡应用系统[M].南京:东南大学出版社,2000. [2] 李朝青.PC 机及单片机数据通信技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
8638 计算机工程应用技术
本栏目责任编辑：梁 书
2 各模块电路设计
本系统主要包括读卡电路，计时显示电路和控制模块等，可以根据实际需要，方便 地、灵活地配置系统硬件，系统框图如图 1。 下面将对系统图各模块的电路图进行设计。
2.1 单片机介绍
在本设计系统中采用 89C51 单片机。 89C51 是由北京集成电路中心（BIDC）设计，由
Atmel 公司生产的八位计算机。 它出厂所配 晶 振 频 率 为 11.0592MHz， 每 个 机 器 周 期 为 1.085us。 89C51 是一种低功耗高性能的含有 4K 字节快擦写（Flash）可 编 程/擦 除 只 读 存
Key words: gating system; radio frequency card; monolithic integrated circuit
IC 卡门禁系统是一种利用计算机进行身份验证，实现开/关门、登录用户进出门信息的自动化管理系统。 该门禁系统的主要硬 设备由一台计算机作为管理计算机（又称主控计算机）和若干台分控计算机（又称子控模块）组成。 子控模块负责各受控门的读卡、 开门、关门和登录工作。 主控计算机负责各门禁子系统的初始化和工作方式的设定（如延迟时间等），以及重新设置系统数据和获取 各门禁子系统的登录信息等的管理工作。 一个受控门和其对应的一个读卡器，构成一个门禁子系统，用于管理一个门。 每个门禁子 系统在子控模块的控制下独立工作（即开门、关门、登录信息等）。
Abstract: Along with intellectualized, the digitization information society's arrival, the card is realizes theintellectualized management and the automation supervisory work one important method, moreover it already became one kind of essential tool in the now society, like the public transportation card, the cafeteria food card, the plot card, this there is no place did not manifest IC the necessity. The topic mainly is a question which the introduction card hardware designs, through to now the social system research comparison, in line with corresponds reliably, the practical principle, has designed a set based on the radio frequency card and the monolithic integrated circuit the system.
1 系统结构
为了使整个系统更具有安全性和灵活性，增强系统的适应性，IC 卡门禁系统应当设计成一个层次式的分级管理系统。 低层管理 由子控模块完成，主要负责管理受控门和进出门的登录工作。 高层管理由主控计算机完成，主要负责整个系统的控制、协调管理工 作。 这种分层管理模式，可以减小主控计算机的负荷，减少专用设备数量，降低系统制作成本，同时也提高了系统的效率和可靠性。
ISSN 1009-3044
C第om6pu卷te第r Kn3o0wl期edge (a2n0d1T0ec年hno1lo0gy月电)脑知识与技术 Vol.6,No.30, October 2010, pp.8637-8638
E-mail: kfyj@cccc.net.cn Computer Knowledge and Technttoplo:/g/yw电ww脑.d知nz识s.n与e技t.c术n
个串行口中断。 此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围，频率可降至 0。
2.2 读卡电路
MF RC500 是一个单独的读卡器集成电路.它要求在没有外部放大器的情况下工作距离达到 100mm。 剩下的无源 RF 部分的设 计很简单明了。 首先要确定哪个可行的基本概念最能符合应用的要求。
1) 直接匹配的天线；用读卡器和天线的最小距离可以建立一个小型的完整终端 。 可行的应用是一个小型建筑物的访问控制读 卡器或者是手持的读卡器。
基于单片机门禁系统的电路设计
夏月平
（南京信息职业技术学院，江苏 南京 210016）
摘要：随着智能化、数字化信息社会的到来，卡是实现智能化管理和自动化管理工作的一种重要手段，而且在当今的社会它已经成 为一种不可缺少的工具，如公交卡，食堂的饭卡，小区的门禁卡，这无处不体现出 IC 的必要性。 课题主要是介绍门禁读卡器的硬件 设计的问题，通过对当今社会门禁系统的研究比较，本着通信可靠、实用的原则，设计了一套基于射频卡和单片机的门禁系统。
关键词：门禁系统；射频卡；单片机
中图分类号：TP338 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)30-8637-02
The Circuit of Access Control System Based on SCM
XIA Yue-ping
(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210016, China)
第 6 卷第 30 期 (2010 年 10 月) 图 2 读卡电路图 图 3 时钟电路图
图 4 显示电路图
图 5 通讯电路
3 总结
此处只是简单门禁系统的整体的介绍，伴随着科技的发展进步，门禁卡系统将向着高智能，高集成的方向发展，我们需要对系 统进一步的完善，降低成本，融合多种技术，如生物特征识别技术、加密技术、多功能模块等，达到多标准并存，高速读写和低能耗的 绿色环保要求。
DS1302 与单片机之间能简单地采用同 步 串 行 的 方 式 进 行 通 信，仅需用到三条口线：RST ，I/ O 数据线和 SCLK 串行时钟。
2.4 显示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路
MAX7219 是 微 处 理 器 和 共 阴 极 七 段— ——八 位 LED 显 示 、图 条/柱图显示或 64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。 片内 包括 BCD 译码器、 多路扫描控制器、 字和位驱动器 和 8×8 静 态 RAM。 外 部 只 需 要 一 个 电 阻 设 置 所 有 LED 显 示 器 字 段 电 流 。 MAX7219 和微处理器只需三根 导 线 连 接 ， 每 位 显 示 数 字 有 一 个 地址由微处理器写入。 如图 4 所示。
收 稿 日 期 ：2010-08-15 作 者 简 介 ：夏 月 平 （1978－），女 ，江 苏 人 ，南 京 信 息 职 业 技 术 学 院 教 师 ，硕 士 。
本栏目责任编辑：梁 书
计算机工程应用技术 8637
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术
在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟 和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯 片便可起到这一作用。 过去多用并行接口的时钟芯片，近年来串 行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实 时 时 钟 芯 片 也 出 现 了 不 少 ，DS1302 是 一 个 综 合 性 能 较 好 且 价 格 便宜的串行接口实时时钟芯片。 如图 3 所示。
2.5 通讯电路
RS-485 采用平衡发送和差分接收方式实现通信： 发 送 端 将 串行口的 TTL 电平信号转换成差分信号 A,B 两路输出，经过线缆 传输之后在接收端将差分信号还原成 TTL 电平信号。 由于传输线 通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能 力 ，RS-485 最 大 的 通 信 距 离 约 为 1219M，最 大 传 输 速 率 为 10Mb/ S，传 输 速 率 与 传 输 距 离 成 反 比 ，在 100Kb/S 的 传 输 速 率 下 ，才 可 以达到最大的通信距离。
2) 500 匹配的天线：可以作为 读 卡 器 和 天 线 之 间 用 长 距 离 同 轴电缆连接的应用的一个简单的解决方案。 连接读卡器匹配电路 和天线的同轴电缆最长距离可达 10m。
如 图 2 所 示 是 根 据 MF RC500 提 供 的 资 料 所 设 计 的 完 整 的 电路。
2.3 时钟电路
图 1 基本模块电路
储 器 （PEROM）的 8 位 CMOS 单 片 机 ，芯 片 上 的 PEROM 允 许 在 线 或 采 用 通 用 的 非 易 失
存贮编程器对程序存贮器重复编程。 其中央处理器由 ALU、专用寄存器组、定时控制部件等组成，具有较强的调用、跳转、判断、丰富
的数据传输功能，以及提供存放中间结果、常用参数寄存器等功能。 同时它具有 5 个中断，包括两个外部中断，两个定时器中断，一
参考文献： [1] 陆永宁.IC 卡应用系统[M].南京:东南大学出版社,2000. [2] 李朝青.PC 机及单片机数据通信技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
8638 计算机工程应用技术
本栏目责任编辑：梁 书
2 各模块电路设计
本系统主要包括读卡电路，计时显示电路和控制模块等，可以根据实际需要，方便 地、灵活地配置系统硬件，系统框图如图 1。 下面将对系统图各模块的电路图进行设计。
2.1 单片机介绍
在本设计系统中采用 89C51 单片机。 89C51 是由北京集成电路中心（BIDC）设计，由
Atmel 公司生产的八位计算机。 它出厂所配 晶 振 频 率 为 11.0592MHz， 每 个 机 器 周 期 为 1.085us。 89C51 是一种低功耗高性能的含有 4K 字节快擦写（Flash）可 编 程/擦 除 只 读 存
Key words: gating system; radio frequency card; monolithic integrated circuit
IC 卡门禁系统是一种利用计算机进行身份验证，实现开/关门、登录用户进出门信息的自动化管理系统。 该门禁系统的主要硬 设备由一台计算机作为管理计算机（又称主控计算机）和若干台分控计算机（又称子控模块）组成。 子控模块负责各受控门的读卡、 开门、关门和登录工作。 主控计算机负责各门禁子系统的初始化和工作方式的设定（如延迟时间等），以及重新设置系统数据和获取 各门禁子系统的登录信息等的管理工作。 一个受控门和其对应的一个读卡器，构成一个门禁子系统，用于管理一个门。 每个门禁子 系统在子控模块的控制下独立工作（即开门、关门、登录信息等）。
Abstract: Along with intellectualized, the digitization information society's arrival, the card is realizes theintellectualized management and the automation supervisory work one important method, moreover it already became one kind of essential tool in the now society, like the public transportation card, the cafeteria food card, the plot card, this there is no place did not manifest IC the necessity. The topic mainly is a question which the introduction card hardware designs, through to now the social system research comparison, in line with corresponds reliably, the practical principle, has designed a set based on the radio frequency card and the monolithic integrated circuit the system.
1 系统结构
为了使整个系统更具有安全性和灵活性，增强系统的适应性，IC 卡门禁系统应当设计成一个层次式的分级管理系统。 低层管理 由子控模块完成，主要负责管理受控门和进出门的登录工作。 高层管理由主控计算机完成，主要负责整个系统的控制、协调管理工 作。 这种分层管理模式，可以减小主控计算机的负荷，减少专用设备数量，降低系统制作成本，同时也提高了系统的效率和可靠性。
ISSN 1009-3044
C第om6pu卷te第r Kn3o0wl期edge (a2n0d1T0ec年hno1lo0gy月电)脑知识与技术 Vol.6,No.30, October 2010, pp.8637-8638
E-mail: kfyj@cccc.net.cn Computer Knowledge and Technttoplo:/g/yw电ww脑.d知nz识s.n与e技t.c术n
个串行口中断。 此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围，频率可降至 0。
2.2 读卡电路
MF RC500 是一个单独的读卡器集成电路.它要求在没有外部放大器的情况下工作距离达到 100mm。 剩下的无源 RF 部分的设 计很简单明了。 首先要确定哪个可行的基本概念最能符合应用的要求。
1) 直接匹配的天线；用读卡器和天线的最小距离可以建立一个小型的完整终端 。 可行的应用是一个小型建筑物的访问控制读 卡器或者是手持的读卡器。