论文总字数：20795字
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究目的与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2国内研究现状 2
1.3本文研究内容 3
1.4章节安排 3
第二章 系统总体设计 4
2.1 门禁系统设计目标 4
2.2 门禁系统基本组成 4
2.2.1 管理PC 5
2.2.2 非接触式IC卡 5
2.2.3 控制器 6
2.3 门禁系统基本功能 7
第三章 门禁系统的硬件设计 8
3.1 主要硬件芯片介绍 8
3.1.1主控芯片模块 8
3.1.2读写模块 9
3.1.3通信模块 10
3.1.4天线模块 11
3.1.5报警器模块 12
3.2 系统电路设计 12
3.2.1 主控芯片电路 12
3.2.2 MF-RC500芯片电路 15
3.2.3 MAX232芯片电路 16
3.2.4 天线电路 16
3.2.5报警器电路 17
第四章 门禁系统软件设计 18
4.1 编程语言的选择 18
4.2读卡程序设计 18
4.3 RS232通信程序设计 21
4.3.1 中断接收和处理模块设计 21
4.3.2 通信帧简介 21
4.3.3通信帧格式的定义 21
4.4 PC机数据库设计 23
4.5 门禁系统界面设计 23
第五章 总结与展望 25
5.1 总结 25
5.2 展望 25
参考文献 26
致谢 28
第一章 绪论
1.1研究目的与意义
随着经济体制的改革，当前中国的经济正在飞速发展，城市面貌发生了巨大的变化，高楼大厦越来越多，人民的生活质量正在稳步提高。但我们同时也看到，虽然国家的富强带动了国民的生活水平提高，不过人们不得不面对形形色色的安全问题，上至国家安全信息的泄露，下至社区里的小偷小盗。犯罪手段的技术化，已经逐渐威胁到我们每个人的人身财产安全。
据2014年的统计，我国已有大学2824所，在校大学生3559万人次。而且当代大学生思想比较超前，喜欢了解新事物，不论是为了学习又或者其他原因，现在基本是人手一台笔记本，一部智能手机。不少犯罪分子开始盯上放有贵重物品，同时又缺少防范的大学宿舍。而正是因为大学生防盗意识太弱，宿舍管理松懈早已成通病，才导致此类盗窃案屡见不鲜。
传统的门锁和防盗门已经不足以起到防范作用，因此出现了现代化的门禁系统。门禁系统，也即出入口控制系统（ACS），是对“门”的戒备防范，它能对出入口及通道进行有序化的管理，根据情况限制人员出入，有效的保护了财产安全。在保障工作场所安全以及人员管理等方面起着非比寻常的作用。
伴随科技的发展，门禁也在逐步往智能化进行发展。早期的电子磁卡锁，电子密码锁，由于容易损坏，安全等级较低等因素被逐渐淘汰。取而代之的是应用了最新射频卡技术，生物识别技术的感应卡式门禁系统，指纹识别系统，面部识别系统，虹膜门禁系统等，因为其安全性高，方便，易于管理和维护，而被广泛应用。
而基于射频识别技术的门禁系统被公认为智能门禁系统领域的“支柱”，已经变成一种先进的防备和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛应用到银行，政府，监狱等各个领域，成为安防技术重点研究和开发的方向。
而学校方面，门禁系统能很好的保障我们的安全，让家人放心。装了门禁系统，不仅仅能防止外来人员不能随意进入宿舍，还能让学校随时查看学生的出入记录，也方便家长查看孩子的出入情况，无论对学生的管理还是对学校环境的管理都是一大利器。可谓“门禁刷一刷，安全能到家”。
1.2国内外研究现状
门禁系统自它出现之日起，其作用就一直被人所重视，不断随技术的更新而改进。国外由于之前技术比国内先进，发展也比国内快，所以国外门禁系统开发及运用都领先于国内。虽然我们起步较晚，但是随着经济飞速增长，国内门禁行业拥有大好前景。
1.2.1 国外研究现状
国外生产门禁的知名厂家有美国的霍尼韦尔、德国的博世以及英格索兰等品牌。众所周知，外国制造质量上要可靠一些，门禁系统也是如此。而且西方的设计技术已达到成熟期，产品分工也逐渐细化。
各种有关门禁系统的学术研究，更是层出不穷。（Orenstein, Edith等）指出了学校的安全隐患，然后一并提出了解决措施。（Orenstein, Edith，2015）提出要确保校园的安全，管理员必须能实时监测学生的行踪，并且能有效控制访客。无论是从简单的点名，用IC/ID卡进入各种场所，还是对访客进行登记，都是在保障教育安全。学校方面指定单一的出入口设备，较旧的门锁加装新的硬件和锁定系统，而电子版门锁使用视频和内部通信系统对出入人员进行监控。只允许本校师生进入的地方，使用电子锁或读卡式门禁这类安全性更高、且需要独特的身份凭证的系统。这种系统具有先进的编程、访问控制系统，可以响应不同的威胁级别来自动锁定楼宇，而紧急通知可以发送到学生手机、各楼宇的负责人【1】。（Chris Wynn，2015）提出学校的出入控制、保护学生及工作人员的安全是学区建设最重要的内容。而最容易让人忽视的就是白天人员的频繁出入导致校内鱼目混杂，所以就要根据不同时间段人流的不同控制门的开合。电子门禁系统成为现代学区建设的标配，通过系统内部数据库来检查个体的凭证信息来控制访问。在学校该系统只需要创建一个简单的数据库，而且速度快，可以处理更多的人，经验证通过的人员可以进入所有相关的场所。而在安全等级较高的场所，门禁系统也会随即使用安全系数高的指纹或视网膜扫描来验证用户的身份和权限，或进入同时需要2种有效身份验证手段，如访问卡加密钥码。电子门禁系统通过整合学校其他电子系统来强化自己的性能，安全报警器和摄像装置都可以被连接到一起，当凭证通过检查，报警可以停用，照相机则被激活来记录信息；而当入口系统信息被篡改或门禁系统出现故障时，激活管理员处报警器，当然此时就不需要激活照相机去采集信息了。【5】【3】【4】
1.2.2国内研究现状
同样相关的研究国内也在不断进行，（朱灿等）查究的基于非接触式IC卡的智能门禁系统可以说是对最新技术灵活运用的结果。（朱灿，2006）提出采用Delphi7 SQL server2000开发工具，在JMY502单片机开发板基础上，使用MSComm组件开发一个适合学校使用的门禁系统，解决传统门禁不能解决的身份验证和管理问题，而且该系统集持卡人信息管理、身份验证、实时监控、数据设计分析等多项功能于一身，采用模块化的设计思想，对智能门禁读卡控制模块进行了详细设计，而且兼顾液晶显示和蜂鸣报警功能。【10】（张洁，2010）提出采用基于TCP/IP网络的门禁系统来取代基于RS485的传统门禁，来解决因为传输距离和节点数目受限，导致无法实现远程操控和智能化管理问题，MF-RC500作为设计重点，结合主控单片机AT89C52，RS232及其接口电路设计出读卡器的硬件电路；使用C语言开发读卡器的程序，实现读卡器模块与智能射频卡之间的通讯，她所设计的系统可以完全适配于大型公司和小区的局域网门禁系统。【13】（潘海军，2007）提出设计了基于RFID技术的门禁系统，其门禁控制端由射频天线、读卡芯片、RS485通讯接口和MCU控制系统构成，具备读写Mifare1射频卡的功能，而门禁终端处选择RS485接口，凭借RS485接口与计算机连接来构成通信网络系统，使用模块化软件开发方式，让本设计更健壮。【19】
不同时期随着技术的不同，系统设计思路也存在着差异，但不得不说，他们都是站在当时科技的前沿去做研究，各显才能。除了技术的限制而导致系统的差距，他们的系统还或多或少存在着缺陷，如无法查看人员的出入次数，不方便管理员对学生出勤的统计；不对无卡人员进行登记记录而盲目拦截，体现不出系统的人性化；数据库信息的不完整等等。【2】
1.3本文研究内容
本设计将采用在学校最为普遍的“一卡通”作为门禁系统的通行证。以此来研究非接触式IC卡读卡模块，并通过管理PC来具体实现。
非接触式IC卡门禁系统的总体设计可以分为硬件部分和软件部分。硬件部分主要包括主控模块、外围电路、读卡模块、天线以及接口电路、通讯模块的芯片选择、电路设计等，其中读卡器设计是整个系统研究的重中之重。软件部分则主要有控制器主程序、读卡程序、数据传输程序、通讯程序等。全文以RFID技术为基础，严格遵循国际标准，完成硬件部分和软件部分的通信连接，实现出完整的非接触式IC卡读写模块，并分析系统的稳定性和安全性。
本文选用计算机作为上位机，使用微软SQL server2014作为数据库管理软件，来负责数据库的管理以及实时信息的记录等。选用MSP430F149作为主控芯片，IC卡采用使用最为广泛的Mifare1卡，读卡模块则是与之配合使用的MF-RC500芯片，通过RFID技术进行信息的识别与分析，运用RS232标准串口实现计算机与读卡器之间数据的传输。
1.4章节安排
本论文一共分为六章，安排如下：
第一章引言，简要介绍了门禁系统的应用在当前社会中起到的重要性，国内外各界对该话题的研究。以及对该系统实现方法做了简要的描述。
第二章门禁系统的总体设计，介绍了门禁系统的设计目标、需求分析，并对各个模块功能及特点做了简要说明，其中重点说明了Mifare1卡模块。
第三章门禁系统硬件设计，详细介绍各个模块的功能、特点，并对他们的电路进行分析和描述。
第四章门禁系统软件设计，主要有读卡程序设计、通讯程序设计和数据库软件设计等。
第五章总结和展望，对本文进行总体分析总结，分析该系统的优点、缺点，指明了以后要完善和改进的地方。
第二章 系统总体设计
2.1 门禁系统设计目标
本课题所研究的门禁系统是安放于学校宿舍这样一个人员出入频繁的场所，并且管理门禁系统的一般是一些具有初级计算机水平的人。所以，该门禁系统要在软件设计和硬件设计中达到如下几点目标：
（1）系统的实用性
门禁系统的设计要符合切身实际，兼具功能强大以及使用方便，适合大多数人群所使用。
（2）系统的实时性
整个门禁系统要保持各个系统不停机，不能因为系统出错而影响整个系统的运转。
（3）系统的完整性
设计一个系统最基本就是保证系统的完整性，功能多样、设备齐全、管理方便都是设计必须斟酌的事项。
（4）系统的安全性
门禁系统中各个模块除了要正常安全运行外，还要遵循我国或者国际相关安全协议，如ISO14443非接触式IC卡协议、RS232通讯协议，确保数据在传输及使用过程中不被盗取等。
（5）系统的可扩展性
门禁技术在不断进步，客户的观念也在发生改变，所以当前设计的系统要保证能让新技术添加进来，保证换代之后的新模块取代旧模块之后，整个系统还能正常使用。
（6）系统的易维护性
在正常使用过程中要做到简单便捷，整个系统提供电源即可工作。并且非专业人士也可以对系统进行维修。【11】【16】【20】
2.2 门禁系统基本组成
根据宿舍门禁的功能需求和工作原理，本门禁系统可分为上位机管理系统、许可证、出入口控制系统三部分组成。
上位机管理系统的功能是使用数据库技术保存和管理数据信息。
许可证是通过该系统所要拥有的凭证，如本文采用的智能IC卡。
出入口控制系统是整个系统的中枢，主要是对整个系统输入/输出信息的处理、转换、传输和控制等。【8】
持卡人进出门禁通道时，将IC卡放至射频天线出，读卡器感应到IC卡，读取卡内信息后，对信息进行转换处理，然后传入数据库中做记录，根据信息的不同，报警器做与之相对应的响应。
Mifare1射频卡
剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：20795字
相关图片展示：
该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找;
