智能门禁系统设计论文

1传统门禁系统存在的主要问题

生物识别门禁系统根据人体的生物特征差异来识别身份。正由于生物特征不能仿冒，具有独特性和唯一性，所以该系统安全系数最高，成为高机密场所和信息中心的第一选择。常见的有指纹识别、脸谱识别、虹膜识别等。但是，生物识别门禁系统的成本太高，因此应用的范围很窄。感应式IC卡门禁系统又分为接触式和非接触式。接触式卡容易磨损，使用次数有限；而非接触式卡凭其耐用性好、读取的速度快、安全系数高等优势，迅速成为主流。但是传统的感应式IC卡式门禁系统存在功能单一、携带不方便、成本高、信息存储介质易损坏、使用温度范围窄、不能适应恶劣环境等缺点。针对这些不足，本文设计了一种新型的具有时间显示、身份识别、开锁、储存信息等功能的智能门禁系统。

2系统的硬件设计

本文设计的门禁系统硬件主要由身份识别电路、主控单元、存储电路、LED显示电路、时钟电路和继电器控制电路六大模块构成。

2.1主控单元模块

本设计采用AT89C51作为系统的主控模块，实现出入控制、时间显示、报警控制、出入人员信息记录等功能，并在系统中预留有相应的IO接口，便于系统根据不同场合的需要扩展功能，例如扩展摄像功能、危险品检测功能等。

2.2继电器控制模块

在设计中，继电器的驱动是由三极管来控制的。三极管的基级一端通过一个电阻与单片机引脚相连接。当该引脚输出高电平时，三极管导通，继电器线圈通电使常开触点闭合，提示灯亮，此时表明电子锁打开，可以通行。

2.3身份识别模块

本设计选用第三类IC卡，即触碰卡（touchmemory，简称“TM卡”），又称为ibutton，它是美国DALLAS公司的产品，采用单线协议通讯，只有单根信号线。TM卡既传输时钟信号，又传输数据内容，而且数据的传输是双向的，其线路简单，便于总线扩展，具有抗撞击、耐腐蚀、抗电磁干扰、防折叠、防爆、防潮、防煤尘、具有唯一的64位光刻标识号、使用温度范围宽且便于携带等特点，所以存储于其中的数据信息具有相当高的安全可靠性，大幅提高了门禁考勤系统的性能，成本低且便于维护使用。TM卡在读写数据的时候是通过一个切换开关K来切换5.0×106Ω和50Ω两个阻抗，从而借助信号被拉低的时间长短表示逻辑电平“0”和“1”。TM卡与单片机的硬件连接如图1所示。工作原理：ibutton的探头与单片机引脚间加上了一个10kΩ大小的上拉电阻，当ibutton与该引脚所连接探头接触后，命令信号和双向数据经过该引脚输入或输出。身份识别时，严格按照先ROM命令再存储器命令的顺序，只有当TM卡成功完成ROM命令后，才能执行存储器命令，保障读取数据的正确性。使用时，将ibutton与探头瞬间接触，单片机就可以在短时间内与ibutton进行通信，并发送ibutton能够识别的命令字读出ibutton内64bits数据，然后再与设定的64位码进行比较，完成身份的验证。当两个码比较一致后，单片机继电器控制引脚输出高电平，三极管导通，使得继电器常开触点闭合，启动门禁控制，提示灯亮，允许通行。

2.4显示模块

本设计中，为了节省IO资源，单片机与LED的连接采用串行方式，并采用MAX7221芯片驱动LED共阴极数码管，通过动态扫描的方式实时显示出入时间。2.5存储模块设计中采用AT24C02芯片来存储出入人员的信息及时间、报警记录等，并可在功能扩展的情况下记录出入人员图片信息、危险品和非法携带品情况等。AT24C02信息存取采用了I2C总线。I2C总线是一种串行数据总线，只有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。在本设计中，单片机用两根I/O口线来模拟I2C总线接口，两根信号线经过上拉电阻接电源。

3系统的软件设计

软件采用C51进行设计，并利用Keil和Proteus软件进行了仿真。系统的程序流程图如图3所示。程序初始化时，要先对DS1302及内部定时器T0进行初始化。启动程序后，单片机读取识别卡内部的64位ROM，并与已设定的64位码进行比较。如果64位码比较结果一致，系统将闭合继电器的常开触点，同时启动定时器T0，此时，数码管将会显示“－－－”。当用户取下识别卡后，会重新恢复为显示时间的状态。如果继电器常开触点闭合10s，系统将自动断开常开触点。如果两个码不同，系统直接调用显示时间的程序。

4系统的仿真测试

本设计在没有人通行时，系统只有时钟电路工作，LED显示时间；当有人通行，身份识别通过之后记录来访者信息，同时继电器线圈通电，提示灯亮，表示此时允许通行；定时器开始计时，定时结束之后，继电器恢复断开状态，提示灯灭，LED继续显示时间。系统的仿真和测试结果表明当出入人员通过ibutton正常通行时，继电器闭合，提示灯亮，定时10s，同时记录来访者的通行时间。定时时间到后，继电器断开，提示灯灭。仿真和测试结果表明本设计实现了预期的功能。

5结束语

综上所述，上文所提及的门禁系统的设计具有许多功能，能满足大部分建筑的使用要求，并通过预留扩展功能的接口，使系统具备了刷卡和输入密码这两项功能，有效地提高了保密性能，有着设计简单、功能完善、性价比高、有效提高建筑安全性能等优点，值得我们推广使用。

作者:朱矩龙 单位:东莞市凯迅电子科技有限公司