门禁控制系统的研制.docx

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门禁控制系统的研制

摘要

随着时代的发展，各种控制系统都向安全、高效发展。

门禁系统是人们在生活中的第一道保障，它的安全性与人们的人身安全有着直接关系。

传统的机械门已满足不了人们的要求，门禁系统必须更安全，更简便。

射频技术是近几年发展起来的新技术，它只需一张非接触IC卡即可进入已授权的门禁系统，不仅方便简单，也更加安全。

本论文是基于单片机做的简单控制系统，运用了射频技术和单片机控制技术。

此控制系统主要由非接触式IC卡、读卡模块和单片机组成，单片机是最重要的控制部分。

由读卡模块将读到的数据传送至单片机，单片机进行判断后决定是否开门，并传送指令至电子锁，来完成动作。

控制系统体现了实际应用中的门禁控制系统的最基本功能，虽然它的功能并不多，但已满足门禁系统的要求，可以算是一个最小型的门禁系统。

在理论研究上，可把它作为最基本的系统，然后逐渐添加其他功能进行研发。

关键词：

门禁系统；射频技术；非接触IC卡；单片机

Abstract

Withthedevelopmentofvarious，allkindofcontrolsystemshouldbemoresecureandmoreefficient.isthefirstsecurityofpeople’slife,itssafetyhasadirectrelationshipwithpeople.Traditionalmechanicallockscannotmeettherequirementsofthepeople,accesscontrolsystemmustbemoresecure,moreconvenient.RFtechnologyisanewtechnologydevelopedinrecentyears,itisjustneedanon-contactICcardhasbeenauthorizedtoentertheaccesscontrolsystem.Notonlyeasyandconvenient,butalsomoresecure.

Thispaperisasimplecontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputer,itusesofRFtechnologyandSCMcontroltechnology.Thecontrolsystemconsistsofnon-contactICcard,readermodulesandsinglechipmicrocomputer,SCMisthemostimportantcontrolsection.Thereadermodulesenddatestothesinglechipmicrocomputer,afterjudgingtodeterminewhethertoopenthedoor,andsendacommandstotheelectroniclock,tocompletetheaction.ControlsystemembodiedinthebasicfunctionsofAccessControlSystem.Althoughitsfunctionissimple,ithasmettherequirementsofaccesscontrolsystem,itjustasmallAccessControlSystem.Intheory,itcouldbethemostbasicsystem,thenaddotherfeaturesgraduallytoresearchanddevelopment.

Keywords：

Accesscontrolsystems;RFtechnology;non-contactICcard;

SingleChipMicrocomputer

引言

门禁控制系统是目前社会上使用相当广泛的一种系统，不仅是重要的行政机关和大型公司使用，也已经普及到生活小区和停车场等，这说明，门禁系统已慢慢融入人们的工作和生活。

门禁系统通常作为进入公司或生活区的第一道关卡，它是人们工作和生活中受到保护的第一道屏障，因此，门禁系统的快速发展极大的保护了人们的人身安全，并且，由于非接触IC卡的普及，门禁系统也让人们的生活变得简便。

门禁系统同时还可作为考勤机、收费系统使用，一些非常重要的地点也将门禁系统作为安全保护措施使用，可见门禁系统与人们的生活息息相关。

因此，对门禁系统的研究，不仅是促使了科技的发展，也是为人们的生活作出了极大贡献。

1门禁系统简介

门禁系统就是对出入口通道进行管理的系统，它由传统的门锁发展而来。

传统的机械式门锁仅仅依靠单纯的机械装置，无论设计如何合理，材料如何坚固，总能通过各种手段将它打开。

在人流量相当大的地方，钥匙的管理非常麻烦，如果钥匙丢失还要将锁和钥匙一起更换，就造成了许多额外的工作量，既浪费物力又浪费财力。

为了改善这些问题，就出现了电磁卡锁和电子密码锁。

这两种锁在一定程度上提高了出入口通道管理系统的工作效率，促使通道管理进入电子时代。

但通过这两种电子锁的实际应用，它们的缺陷就逐渐暴露，电磁卡锁的问题是容易被复制，卡片与读卡机时间磨损大，安全系数低，电子密码锁的问题是密码容易被泄漏，而且无从查起，安全系数也非常低。

并且，这个时期的产品大多是采用读卡（密码输入）部分与控制部分合装在一起，都装在门外，很容易被直接从室外打开锁。

因此，当时的门禁系统由于技术不够成熟，应用并不广泛。

近几年，随着射频技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了快速发展，技术也越来越成熟，出现了感应卡门禁系统，指纹识别门禁系统，虹膜识别门禁系统，面部识别门禁系统等高技术的门禁系统，它们的安全性和简便性也更加突出，门禁管理系统的应用也越来越广泛。

门禁控制系统按设计原理可分为两种，一种是控制器与读卡器分离，一种是控制器自带读卡器。

控制器自带读卡器的系统必须将控制器装在门外，因此部分控制线会裸露在外，这样的系统安全性较低；控制器与读卡器分离的系统只将读卡器装在室外，控制器及大部分控制线都在室内，因此不易被破坏，安全性较高。

门禁控制系统按通讯方式分为单机控制型和网络型。

单机控制型的产品非常常见，适用于小规模系统或安装地点比较集中的单位，它的价格比网络型低，但是安装好后不易变换管理中心的位置，不能实现网络控制。

网络型的产品技术含量高，目前只有少数公司的产品成型，这类系统的优点是控制器通过局域网向管理中心传递数据，管理中心的位置可不固定，变换后也不需重新布线，大规模公司可使用这种系统实现网络控制，但数据传递的稳定性依赖于局域网的稳定性，如果局域网的不稳定，则控制器传输数据的过程也会不稳定。

1.1门禁系统的工作原理

完整的门禁系统一般包括以下几个部分：

感应卡，读卡器，控制器，电控锁和开门按钮。

感应卡中存储有个人信息，其内部嵌有感应线圈和芯片，当感应卡处于读卡器的一定范围内，可由读卡器读取感应卡中的信息。

读卡器是用来读取感应卡上的信息并传送给控制器的，它通过感应的方式读取感应卡中的数据，再将感应到的数据传送至控制器。

控制器是们就能系统的核心部分，它将读卡器传送来的信息进行处理并分析，判断是否开门，然后发出指令控制电控锁是否动作，并可以将数据传输至电脑。

电控锁是门禁的执行部分，控制大门的开关，接收到控制器的指令就会动作。

开门按钮是人工进行开关门动作的按钮，是为了防止控制器出现问题而导致无法开关门的情况。

1.2门禁系统的功能

门禁系统可实现的基本功能有：

1、对门禁出入的管理

（1）出入权限：

即对什么人可以出入，什么人不能出入进行管理；

（2）出入方式：

即对出入门禁者的识别方式，一般有密码、读卡/生物识别、密码+读卡/生物识别三种方式；

（3）出入时间：

即可设置出入门禁的时间段，不在设定的时间段内不可进出。

2、实时管理功能

（1）可随时查看各处门禁人口出入情况、门禁开关状态、报警或正常状态，也可在必要时手动打开门禁；

（2）出入记录查询功能：

系统可记录所有人员进出情况，需要时可按要求查询；

（3）异常状态报警功能：

在出现异常情况时系统自发报警，如未授权者进入、门超时不关闭等。

根据客户要求，厂家还可实现其他特殊功能。

1.3门禁系统的优越性

感应式门禁系统比起传统机械门锁具有相当大的优越性：

1、使用方便。

感应式IC卡使用时不需固定位置，只要处于可读范围内即可，避免了在黑暗中开门困难的困扰。

2、使用时间长。

感应卡使用时不需与读卡器接触，减少了卡与读卡器的磨损，延长了读卡器的使用时间。

3、安全可靠。

每张感应卡在出厂时都已设定好编号，不可更改，更不可复制，即使感应卡不慎丢失，也不需更换门锁，只需删除已丢失卡片的卡号，即可保证系统的安全性。

4、一卡通行。

在工作中，即使要通过多个门禁，只要已被授权，都可使用一张感应卡通行，不用像机械门锁一样佩带多把钥匙，既简便又安全。

5、树立企业文化。

空白IC卡上可印制各种图案或文字，可印上公司标志性图案，也可将规章制度印在卡片上，随时督促员工、激励员工。

2系统硬件设计方案

2.1系统要求实现功能

1、可以设定使用的IC卡，只有设定的IC卡才能打开门,并记录卡号和时间。

2、可以通过计算机设定门禁系统参数。

3、可以把纪录的数据传输到计算机。

2.2系统总体设计方案

根据门禁控制系统工作原理，总体设计方案如下：

2.3系统硬件设计

2.3.1RFID的分类与简介

一、非接触式IC卡

非接触式IC卡又叫做射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个PVC卡片内，芯片及天线部分无任何外露，是最近几年发展起来的一项新技术。

它将射频技术与IC卡技术结合起来,解决了无源和免接触这一技术难题,是电子器件领域的一大突破。

卡片在距离读写器一定范围内，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。

1、非接触式IC卡通过无线电波与读卡器进行读写操作。

非接触式IC卡是无源卡，当读写模块对IC卡进行读写操作时，读写模块发出的信号由两部分叠加而成。

一部分是电源信号，这部分信号由卡接收后，与卡内的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。

另一部分就是指令和数据信号，发送命令至芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回信号至读卡器,完成一次读写操作。

2、非接触式IC卡内部分区

非接触式IC卡内部分为两部分：

系统区和用户区

系统区：

供制造商和开发人员存放数据使用。

用户区：

由持卡人存放相关数据信息。

二、非接触式ID卡

ID卡即为只读式非接触IC卡，它由读卡器感应供电并读出存储在芯片内的唯一卡号，卡号在封装前写入芯片，封卡后卡号不可以更改。

无源和免接触是非接触式ID卡两个最突出的特点。

射频技术是核心技术，它从读卡器接收射频能量，为芯片提供电源和时钟，并实现ID卡与读卡器之间的无线通讯。

非接触式ID卡具有操作方便、快捷、可靠等优点，获得了广泛应用。

1、ID卡工作原理

系统由卡、读卡器和控制器组成。

工作过程如下：

（1）读卡器通过天线将载波信号向外发送；

（2）卡进入读卡器的感应范围后，由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发送出的载波信号，卡中芯片的射频接口模块接收此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟；

（3）芯片数据读取模块将存储在芯片中的数据经调制后以载波信号形式发出，经卡内天线送回到读卡器；

（4）读卡器对接收到的回送信号进行解调后送至计算机；

（5）计算机根