摘要
在科技飞速发展的同时，也存在着许多安全隐患。例如，利用现代化的高科技实施盗窃、抢劫等对社会风气造成不良影响的犯罪活动日益增多，仅仅依赖于传统的机械锁、防盗门窗、摄像头监控、报警系统，已经无法阻止当今高科技犯罪手段的发展，因此，我们在日常生活中的应用也越来越多。目前，传统的访问控制方式已经不能满足人们对访问权限的需求。而目前市面上普遍采用的一般的智能门禁管理系统，其功能较为单一，因此急需一种具有多种功能，使用方便、安全可靠的智能门禁系统。
这一次的设计，采用STC89C51单片机作为控制核心，它可以读取卡片，进行按键的扫描和显示，并可以用来驱动继电器来进行开关的动作。利用LCD1602 LCD作为人机交互接口，MFRC522射频读写卡模块可以读取、删除和识别 IC卡的信息。它不但改善了人民的生活品质，还具有使用寿命长，使用简单方便，安全可靠，一卡多用等优点。本发明是一种更具人性化的智能门禁系统，它顺应了时代的发展潮流，可以满足人们的生活和工作需求。
关键词：STC89C51；MF RC522射频读写卡模块；IC卡；安全方便；门禁系统

2 系统硬件设计

2.1系统总体设计
硬件的设计，就像是人体的骨骼，是整个系统的基础。在硬件方面，除了对访问控制系统的功能进行了研究之外。还要求在其它条件下，比如：系统的安全程度，所需设备的可得性；能否实现软件程序的功能并有效地执行；各个部件的设计能否继续进行优化，因此，系统的硬件设计非常重要，下面将对各个硬件部件进行详细的分析和探讨。本设计以STC89C51为核心，采用模块化处理方式，对显示模块、复位模块、按键模块、外部晶振时钟模块、 IC卡读取模块等进行了独立设计。
随着科技的不断进步，门禁系统作为保障安全的重要手段，其智能化、便捷化的发展趋势日益显著。本文旨在设计一种基于STC89C51单片机的刷卡按键密码门禁系统，实现刷卡与按键密码双重认证，提升门禁系统的安全性与便捷性。本系统主要由STC89C51单片机、刷卡模块、按键模块、显示模块、报警模块和执行模块等部分组成。STC89C51单片机作为系统的核心控制器，负责处理各模块的输入信号，并输出相应的控制指令。刷卡模块采用非接触式IC卡读卡器，通过读取卡片内的信息，将数据传输至STC89C51单片机进行处理。该模块具有读取速度快、准确性高的特点，能够有效提高门禁系统的识别效率。按键密码模块采用矩阵键盘，用户可通过输入预设的密码进行身份验证。STC89C51单片机对输入的密码进行比对，若密码正确，则执行开门操作；若密码错误，则触发报警模块。显示模块采用LED显示屏，用于显示刷卡结果、密码输入状态以及系统提示信息。通过显示模块，用户可以直观地了解门禁系统的运行状态和操作结果。报警模块采用蜂鸣器和LED灯组合，当发生非法入侵或密码错误等异常情况时，报警模块将发出声光报警，提醒管理人员及时处理。执行模块包括电动锁和控制电路，根据STC89C51单片机的指令，控制电动锁的开启与关闭。同时，执行模块还具备防夹功能，确保门禁系统的安全性。系统启动时，首先进行初始化设置，包括读取预设密码、设置刷卡参数等。然后，系统进入待机状态，等待用户的操作。当用户刷卡或输入密码时，STC89C51单片机接收输入信号并进行处理。若验证通过，则执行开门操作；若验证失败，则触发报警模块。在整个过程中，显示模块实时显示相关信息，为用户提供便捷的操作体验。
本文设计的基于STC89C51单片机的刷卡按键密码门禁系统，实现了刷卡与按键密码双重认证功能，提高了门禁系统的安全性与便捷性。同时，系统具有结构简单、成本低廉、易于维护等优点，适用于各类门禁场所的需求。该系统使用 LCD 1602液晶显示器，并具有良好的人机交互界面。IC卡就像是一把钥匙，它能对“钥匙”进行读取和写入，并将该信息发送到51微控制器，再由单片机发送一个信号来解除对其的锁定。实用性强，操作简便，安全性好，是本次设计的亮点。
2.2系统实现的主要功能
该系统采用STC89C51作为主控芯片，并对蜂鸣器、按键、 IC卡的读写模块以及LCD1602 LCD等模块进行扩充，从而实现了一种 IC卡的注册、删除和识别功能。
该系统共有三个键，先按一键即可进入刷卡方式，若该卡已被登记过继电器开启， LED灯亮起，液晶1602显示器显示解锁信息。如卡在刷卡时未登记，则蜂鸣器报警，继电器未开启，液晶1602显示器显示故障。点击第2键进入卡片登记方式，即可添加新卡片。按下第3键为“删除”模式，此模式下可将已登记的卡片删除。这个系统的设计简单易懂，性能优秀，稳定，价格适中，安全性非常优秀，而且具有广泛的实用性。

图2-1 硬件基本框架

3 系统硬件电路设计

3.1单片机最小系统
要使微控制器能正常工作，就离不开微控制器。微控制器是微控制器中最基本的控制单元，所有的设计都必须以微控制器为基础。这一设计也是基于微控制器的小型系统的改进，扩充。下面的图表是 MCU的最简洁构示意图。

图3-1 单片机最小系统和复位电路
3.2复位电路和晶振电路
字面上的意思就是把所有东西都重置一遍，它的真正意义也就是这样。现在的智能手机，电脑，都是这样的。当我们使用手机、电脑等电子产品时，不可避免地会出现卡顿、死机等情况，当出现这种情况时，系统将会出现故障，我们只要按下按钮，让复位电路运转，设备就会恢复正常。在单片机中的复位作用与上述类似，如果单片机不能正常执行程序而导致死机，则可将此线路接上，使其再次启动，使其恢复正常工作。STC89C51的9号引脚 RST是 MCU的复位引脚，这个引脚是高电平时，单片机会复位并重新启动。单板机重置有二种，一种是当单片机刚刚加电时，各管脚均处于高电平，此时单片机就会自行进行一次重置。这也是图4-3所示。EA连接高电平， EA和 RST之间有一实体键，按下键时， RST就会发出一个高电平的信号，从而实现重置。晶体振荡器在单片机中也称为钟控电路。人体的心脏是人体的主要器官，而晶体振荡器则是单片机的心脏。有没有时钟电路是单片机能否正常工作的一个重要条件，因此，晶振电路是单片机必不可少的。从图4~3可以看出，在 MCU中，XTAL1管脚与XTAL2管脚之间都有一个内置振荡器，但仍需将晶体振荡器与两个电容分别连接到XTAL1管脚上，从而构成一个时钟电路。

图3-2 单片机晶振电路

4 软件设计

4.1总体主程序
该系统采用了模块化的方法，以. h文件和. c两种格式构成了一个完整的模块程序。h的内容是定制程式的区段、管脚的定义、函式的宣告、外部变数的宣告，等等。c档案的内容是定制程式的区段、函式主体的内容、区域变数宣告等等。当你要调用一个组件的时候，只要把调用的程序. c文件夹到你想要的项目上，然后把这个模块的. h文件放在要用到的那个部分，然后在调用这个. h文件的时候，就可以把这个. h文件里面的函数或者变量给你。
主程式会先在执行阶段定义所需的变数，再将其初始化。接着初始化读卡机。系统默认不按键时会自动进入刷卡方式，若侦测到键1进入刷卡方式，则感应有无卡，若有，则其是否已登记。如已登记的继电器将开启， LED灯点亮，蜂鸣器响起，并显示正确的消息（门为打开），随后延迟一段时间后，自动关机。若该卡未登记，则蜂鸣器将不连续地响起， LED灯闪烁，并显示故障信息（IC代码错误）。当侦测到按下键2后，便会进入登记模式，此时只要把 IC卡放入读取模组，便可自动登记，此时，当登记成功时， LCD银幕上便会出现（ADD IC code OK)，而蜂鸣器则会持续一段时间，而 LED则会在一定的时间内点亮。如果探测到按下了键3，就会进入到“删除”方式，在“删除”成功的情况下， CD画面会出现（“删除代码好”），而“蜂鸣器”会发出一段时间，“LED”则会点亮一段时间。

图4-1软件整体流程图

5 调试与实物的焊接

5.1实物的焊接
制造实物的方法有两种。一种是在 protel 99 SE上绘制的，绘制 PCB要先绘制出原理图，然后由系统自动产生 PCB图纸，将元件摆放在正确的位置上，电路也要按照一定的顺序排列。正确地安排元件及线路将使电路板更简洁，更美观，更容易理解。印制电路板的图纸绘制完毕，接下来就是印制电路板，印制完毕后要进行蚀刻，打孔。然后再进行最后的熔接。这次使用的母排很多，这就给焊接带来了很大的困难，因为每一根针的间距都很近，很可能会引起连接短路，因此在焊接的时候，一定要掌握好锡量和温度。记住，电烙铁不能在电路板上或零件的插脚上待太久。避免对元件及电路板造成损伤。用印刷电路板来做，可以极大地减轻工作负担，避免繁琐的飞线，还能为元件的平稳工作创造良好的环境，焊接完毕后，将板对着太阳，就能看出焊点之间有没有接合，有没有虚焊，越多越好。另一种制造实体的方法就是在通用电路板上进行焊接。焊接工艺中基本要用到飞线，还要对元件进行布置，此方法仅适用于比较简单的线路。比较复杂的线路就不行了，飞线也是非常不稳定的。一旦被什么东西碰到，就会掉下来，非常的不方便。同时也不能为硬件设备提供更加稳定的运行环境.图5-1和5-2分别是印刷电路板的示意图和实机的示意图。

图5-1 单片机PCB图

图5-2 单片机实物图

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