湖南商務職業技術學院畢業設計

目錄

1產品功能分析...........................................................................................................1

1.1設計背景及內容.............................................................................................1

1.2功能分析.........................................................................................................1

2方案設計....................................................................................................................2

2.1單片機芯片的選擇方案..................................................錯誤!未定義書簽。

2.2無線遙控模塊的方案選擇.............................................................................2

2.3聲音報警電路的選擇......................................................錯誤!未定義書簽。

2.4系統框圖.........................................................................................................2

3產品硬件設計...........................................................................................................3

3.1STC89C52單片機最小系統電路設計...........................................................3

3.2JDY-30藍牙模塊電路設計...........................................................................3

3.3LED信號指示燈電路設計............................................................................4

3.4蜂鳴器報警電路（低電平有效）設計.........................錯誤!未定義書簽。

4產品軟件設計............................................................................................................5

4.1單片機程序開發環境.....................................................................................5

4.2KeiluVision4軟件開發流程....................................錯誤!未定義書簽。

4.3STC-ISP-15xx-v6.85p程序燒錄軟件介紹................................................5

4.4主程序流程圖.................................................................................................6

5系統組裝與調試........................................................................................................7

5.1電路組裝.........................................................................................................7

5.2系統調試.........................................................................................................8

5.2.1系統軟件調試......................................................................................8

5.2.2系統硬件調試......................................................錯誤!未定義書簽。

5.3實物測試.........................................................................錯誤!未定義書簽。

6產品使用說明............................................................................................................9

參考資料.....................................................................................................................10

I

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附錄1元器件清單...................................................................................................11

附錄2電路原理圖...................................................................................................12

附錄3PCB設計圖....................................................................................................13

附錄4作品實物照...................................................................................................14

附錄5軟件程序代碼...............................................................................................16

II

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基于51單片機的門禁刷卡系統設計與制作

1產品功能分析

1.1設計背景及內容

當今社會，隨著生活逐漸提高，人們對生活中的一些安全意識也不斷加強，

門禁系統在生活中的地位更加顯著，因此門禁系統在生活中變的隨處可見。門

禁刷卡也是現在一些比較常見的管理方式。隨著時間的發展，門禁系統逐漸成

熟，已取代了不少鑰匙管理。在門禁系統中也能增加一些相應的設備進行其他

管理，實現了一卡智能，一卡通的便捷。

（1）設計內容：

1）系統方案的選擇；

2）硬件電路的組成及使用方法；

3）硬件、軟件調試。

（2）設計要求及預期成果：

1）讀卡功能；

2)添加管理卡功能；

3）增加、刪除用戶卡功能；

4）智能門禁系統不僅性能安全可靠，而且符合國際安全標準。

1.2功能分析

（1）按鍵從上至下為設置按鍵、注冊按鍵、刪除按鍵，單獨的按鍵是復位

按鍵。

（2）功能分別有警報、鎖定，連續3次刷卡失敗，系統會有警報響起并鎖

定1分鐘，鎖定解除后才可以繼續刷卡.。

（3）激活IC卡必須先注冊成功顯示卡號后方可使用。

（4）采用IC卡輸入、字符LCD顯示、電驛模擬開門、LED燈為開門指示燈，

電驛是可以外接電鎖的。

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2方案設計

2.1門禁系統方案

門禁系統方案主要有聯網傳輸型和無聯網型。

聯網型門禁系統的優點：刷卡之后的數據傳輸迅速；缺點：工作機必須保

持全天工作，如果發生了問題影響面會很大。

不聯網型門禁系統的優點：刷卡機器能獨立進行核驗，不需要布線，操作

簡單安裝方便；缺點：數據難以核驗。

2.2顯示器的選擇

顯示器選擇LCD1602，這款顯示器主要是液晶的物理特性來進行顯示，能同

時顯示許多個字符。通常不能顯示漢字。顯示的模式有:FSTN/正顯（藍底白字）

/半透，儲藏條件:-30℃to+80℃。主要特點有高清晰、相對于其他字符型要體

積更小、表達的內容更加明了、質量略微輕巧、耗電量低。

1.1系統框圖

本系統采用單片機+24C02芯片+智能卡模塊+電驛+開鎖LED+LCD1602液晶+

蜂鳴警報器而成。

顯示指示燈

燈

門控AT89C52

門鎖

讀卡讀卡線圈

圖1系統框圖

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3產品硬件設計

3.1STC89C51單片機最小系統電路設計

AT89C51一般稱為單片機，可用于系統中編程芯片，這個單片機含4K，單

片機能擦寫1000次并且存儲在里面的數據能夠保存十年。擁有128字節的大容

量，可以靈敏的使用在特別多的控制領域，也為很多控制系統提供了便利以及

更多物美價廉的方案。AT89C51有DIP40和PLCC44等封裝形式。

單片機引腳圖如下圖所示：

圖2STC89C51單片機引腳圖

本系統的電源為5伏特，為這個系統提供電量，電路簡潔，也較為平穩。

圖35V電源電路原理圖

3.2藍牙模塊電路設計

藍牙模塊無線網絡通信。它成本低、體積小、靈敏度高并且支持串行接口。

（1）模塊特點

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1）功耗低，主從一體，快速切換

2）配置的方法多樣化，串口、透傳都是AT指令

（2）產品應用范圍

1）智慧醫療

2）藍牙Mesh智能照明

3）智能穿戴

4）藍牙MAC地址掃描打印

（3）模塊技術參數

1）工作電壓：3.3V-6V

2）工作溫度：-40℃-85℃

3）天線：PCB板載天線

4）功耗：19mA

（4）模塊接口說明

一般情況下數據傳輸的接線方式，分為兩種：第一種是并行接口另一種是

串行接口

優點：數據線用量少，能有效節省成本，傳輸的速度也特別的快。

缺點：每次僅傳輸一位數據，傳輸太慢

并行接口：內存有多少位，就要用多少數據線，所以需要大量的數據線，

成本很高

3.3LED信號指示燈電路設計

二極管，是一種是在生活中非常容易見到的一種元件。二極管是由多種化

學元素而制成的，其核心是P和N型半導體組成的晶片，所以我們也可以稱之

為PC結。亮度的強弱也與電流的大小有關。但是它在能源消耗這一方面，它是

白熾燈的1/10，當然說到了能耗就離不開節能燈，但是在節能方面依舊還是二

極管消耗更低。

其具體電路原理圖如下圖所示。

圖4LED燈指示電路原理圖

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4產品軟件設計

4.1單片機程序開發環境

我這次選擇的程序是最新一代關于51系列單片機處理器的編譯，這是一個

由STC公司基于windows開發的，他也支持所有的C51工具，包含編譯器、宏

匯編器、定位器。

KeiluVision4有以下特點：

選擇這款軟件主要的是因為它能兼容單片微控器C語言軟件開發的系統，

因為界面簡介，和環境較為高效而且隨著版本的提高功能也逐漸完善。所以易

學易用，更加好上手。

KeiluVision4軟件界面如下圖所示。

圖5KeiluVision4開發界面圖

4.2STC-ISP-15xx-v6.85p程序燒錄軟件介紹

在KeiluVision4開發環境下，由STC52芯片在線仿真和串口查看于一起軟

件備，在51系列智能產品研發過程中得到了廣泛使用，性能高，是目前51系

列單片機控制系統研發中不可缺少的一部分。選擇串口調試助手界面、選擇下

載程序時、用到的COM口，打開要下載的可可以在這里保存要發送的，具體下

載界面如下圖所示。

5

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圖6燒錄軟件對話框

4.3主程序流程圖

本系統采用單片微控器+24C02芯片+智能卡模塊+電驛+開鎖LED提示燈+液

晶顯示屏+警報器而成。系統運行流程圖如下圖所示。

6

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圖7系統運行流程圖

5系統組裝與調試

5.1電路組裝

由單片微控器、電源和工作的指示、振蕩、報警器、門鎖電路、獨立按鍵、

7

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讀卡以及顯示模塊組成。

5.2系統調試

主要分系統調試和聯調兩部分工作。系統調試是系統到現場后，對系統硬

件、組態軟件進行現場檢驗的過程，以確保供應的硬件、軟件滿足用戶的要求，

聯調工作是系統同現場的一次測量元件聯動調試的過程，確保能夠正常反映現

場實際的工藝狀況，驅動現場的執行機構。

軟件調試步驟如下：

1）首先打開Keil軟件，打開-一個工程，點擊keil的編譯圖標；

2）確保已經連接了仿真器，而且已經給MCU上電然后下載程序，等待下載

完成；

3）軟件程序下載完成，現在就完成了程序下載，可以開始仿真了；

4）單擊軟件的調試圖標，進入軟件調試模式；

5）開始運行、運行軟件仿真6.仿真完成以后單機調試圖標，就可以退出調

試模式。

圖8提示信息無錯誤

若程序編譯無錯誤后，則通過PL2303串口燒寫模塊燒寫程序，開始驗證系

統功能是否滿足要求，若功能有問題，需要繼續調試程序，反復進行，直到所

有功能都滿足為止。

到了最后一步便是硬件方面整體的測試，主要工作便是仔細查看每個元器

件都是否正常工作，是否滿足系統開發功能，防止器件的內部損壞，從而影響

到整個系統的性能。

經過測試，系統測試正常，如下圖所示。

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圖9系統測試圖

6產品使用說明

1）使用前檢查產品是否完好，準備好相關的材料設施。

2）按鍵說明：最上方的是設置鍵、中間是注冊鍵、下方的是刪除鍵，單獨

按鍵是復位按鍵

3）采用智能卡輸入、液晶屏幕顯示、電驛模擬開門、二極管為開門提示燈。

4）能夠自動報警、鎖卡，讀卡失敗3次，系統會自行鎖定并有報警音提示

時長為1分鐘，報警提示解除后可以再次刷卡.

5）可以自行注冊和刪除IC卡的信息。

6）注冊過的智能卡才可以開門功能，注冊成功后屏幕顯示一下卡號。

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參考資料

[1]智能樓宇門禁系統應用技術作者：蔡江濤出版社：浙江工商大學

[2]寫給大家看的設計書(第3版)[美]作者：RobinWilliams出版社：人民郵電出版社

[3]產品的誕生作者：[英]哈德森劉碩譯出版社：中國青年出版社

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附錄1元器件清單

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