基于單片機的IC 卡門禁系統設計

馮美艷 殷 鵬

(安陽學院航空工程學院,河南 安陽455000)

1 概述

傳統門鎖在鑰匙丟失或忘記攜帶時,只能從窗戶進入或者采取破壞門鎖的辦法開鎖。傳統門鎖在配置時需要找專業人士,比較麻煩而且不能保證所配鑰匙的準確性。在出租房屋業務中,由于經常換租客,傳統門鎖因為可以隨意復制,安全系數低。針對這些問題提出了一種基于單片機的IC 卡門禁系統[2]。IC卡門禁系統可以通過刷卡和輸入密碼兩種方式開鎖也可以隨意更改密碼,可以有效解決以上問題。

2 IC 卡門禁系統設計方案

IC 卡門禁系統設計方案如圖1 系統設計方案圖所示。

圖1 系統設計方案圖

該系統由單片機核心模塊、RFID 讀卡模塊、LCD 顯示模塊、電源模塊、報警模塊、電子門鎖模塊和存儲模塊七部分組成[3]。

系統的工作模式有設置模式和正常模式兩種。系統上電后,按鍵模塊若有設置按鍵按下,則系統進入設置模式。設置模式又分為更新密碼和注冊IC 卡兩種模式。設置模式完成以后,將信息存入存儲模塊[4]。系統上電后,若按鍵模塊設置按鍵沒有按下,則系統進入正常模式。若有IC 卡靠近,RFID 讀卡模塊讀取IC 卡中的ID 并且通過串口發送至STC89C52 單片機模塊。STC89C52 單片機模塊接受IC 卡中的ID 并且與FLASH 中存儲的ID 進行比對,比對成功則開鎖并提示門已打開,開鎖指示燈亮,反之則不開鎖并示警。若有按鍵按下密碼,則按鍵模塊通過串口將密碼發送到單片機模塊,單片機模塊接受到密碼信息并且與FLASH 中存儲的密碼進行比對,比對成功則開鎖并提示開鎖成功,開鎖指示燈亮,反之則不開鎖并示警[5]。

3 IC 卡門禁系統軟件設計

IC 卡門禁系統主要由KEIL 軟件設計。系統分為設置模式和正常模式兩種。程序啟動,單片機掃描設置按鍵是否按下,若按下則進入設置模式,確定是注冊IC 卡信息還是更換密碼。并在注冊IC 卡信息或更換密碼后將新的IC 卡信息或密碼保存在FLASH。若為開鎖程序則掃描是否有IC 卡靠近,當有IC 卡靠近時讀取IC 中的ID 并且與FLASH 中存儲的ID 進行比對,比對成功則開鎖,反之則不開鎖并示警。當沒有IC 卡靠近時,掃描是否有密碼按下,若有則與FLASH 中存儲的密碼進行比對,比對成功則開鎖,反之則不開鎖并示警。IC 卡門禁系統主流程圖如圖2 所示。

圖2 IC 卡門禁系統主流程圖

3.1 定時器程序

采用定時器0,當輸入密碼或刷卡正確時,定時1s 之后門鎖自動關閉。當輸入密碼或刷卡不正確時,定時50ms 蜂鳴器滴滴滴響,之后LCD 顯示器返回初始界面。

3.2 按鍵與修改密碼程序

按鍵模塊由16 個按鍵組成。分別表示0～9、返回、確定、設置、上鍵和下鍵。通過P1 口與STC89C52 單片機模塊連接。當有按鍵按下時分為按下0～9 按鍵、按下設置按鍵和按下其它按鍵。若按下0～9 任意按鍵,直接開始輸入密碼,密碼正確,門打開,指示燈亮。

若按下設置按鍵,則系統提示輸入密碼,輸入正確密碼后進入設置模式,按上下鍵選擇進入注冊IC 卡模式,點擊確定,選擇進入注冊還是刪除IC 卡ID。操作完成后點擊返回按鍵,返回初始界面。如果選擇進入的是修改密碼模式,需要一次輸入一遍原密碼和兩遍新密碼。如果原密碼輸入錯誤,則提示原密碼錯誤。如果兩遍新密碼不一致,則提示新密碼輸入不一致。如果三個輸入都正確,則將新密碼存入FLASH。

若按下的是0～9 和設置按鍵之外的按鍵,系統不作反應。

Button_ID=key_fs()//讀按鍵信息

if(Button_ID!=255)//有按鍵按下

{if(Button_ID<10)//如果系統為正常模式

{InputPass[PassNum]=Button_ID//將輸入的密碼存入對應數組

}else //如果系統為設置模式

{switch(ShowMode)}//選擇是更新密碼還是IC 卡ID

3.3 LCD 顯示程序

本設計的LCD 程序主要用于顯示當前門禁的狀態和提示用戶下一步要進行的操作。當系統上電,LCD 顯示歡迎使用,請刷卡或輸入密碼。在正常模式時,當系統打開電子鎖時顯示門已打開。當IC 卡的ID 錯誤時顯示信息錯誤,當輸入密碼錯誤時顯示密碼錯誤。在設置模式時,LCD 顯示注冊ID、更新密碼。選擇注冊ID 點擊確定按鍵,顯示注冊ID、刪除ID,選擇注冊ID,顯示請刷卡,注冊成功之后顯示注冊成功和返回。刪除成功之后顯示刪除成功和返回。點擊更新密碼,顯示輸入原密碼,輸入新密碼,確定新密碼。三者都正確之后顯示密碼修改成功。

3.4 串口中斷程序

當有IC 卡靠近RFID 讀卡模塊時,STC89C52 控制模塊進入串口中斷接收IC 卡ID,接收完成后,將信息存入FLASH。

SCON= 0x50; //串口方式1

3.5 讀寫FLASH 程序

主要有讀和寫兩個操作,讀是指在當有IC 卡靠近或者有人輸入密碼時,從FLASH 中讀出保存的IC 卡的ID 與靠近的IC卡進行比對,或者讀出保存的密碼與輸入的密碼進行比對；寫主要是指注冊完新IC 卡ID、刪除系統中原有的IC 卡ID 和更新門禁密碼之后將新信息保存至FLASH。

3.6 IC 卡注冊/刪除和開鎖程序

當系統在控制模式時,可以選擇注冊IC 卡或者刪除IC 卡信息。若為注冊IC 卡,第一步校驗IC 卡類型,若卡類型符合標準,則status=MI_OK,反之返回。第二步校驗IC 卡序列號,若序列號不沖突,將IC 卡序列號存入序列號數組,反之返回。第三步車校驗IC 卡密碼B,若密碼B 正確。第四步讀取IC 卡中的ID寫入數組,存入FLASH,同時將66 寫入IC 卡數組shu[0]。

若為刪除IC 卡時,第一二三步一樣,第四步將00 寫入IC數組shu[0]。

當有IC 卡靠近時,第一二三步和注冊IC 卡ID 程序一樣,第四步讀取IC 卡ID,若和FLASH 中存儲的一樣,則開鎖。反之不開鎖,并示警。

4 功能測試

系統上電,指示燈顯示正常,LCD 顯示器顯示歡迎使用,請刷卡或輸入密碼。輸入密碼正確密碼后顯示門已打開,門鎖指示燈亮,反之顯示密碼錯誤,門鎖指示燈不亮。刷卡正確時如圖3 開鎖顯示圖所示顯示門已打開,門鎖指示燈亮,反之如圖4 信息錯誤顯示圖所示顯示信息錯誤,門鎖指示燈不亮。注冊IC 卡完成后顯示注冊完成,刪除IC 卡信息后顯示刪除成功,更換密碼后顯示修改完成。

圖3 開鎖顯示圖

圖4 信息錯誤顯示圖

5 結論

本文設計并實現了一種基于單片機的IC 卡門禁系統。包括RFID 技術的IC 卡讀卡模塊、按鍵輸入密碼模塊、報警模塊和LCD 顯示模塊。通過對系統的設計可以實現直接刷卡打開門禁系統或者輸入密碼打開門禁系統,從而方便人們的生活。