概要
门禁系统是一种面向人们生活的社区，家庭，旅馆等地方，并且可以通过一个锁一张卡进行独立管理，或者一个锁多张卡进行集中管理的系统。本文设计了一种使用方便，安全性高的基于单片机的RFID门禁系统。
本设计主要利用STC89C52单片机对系统进行控制，由最小系统、射频识别模块、液晶显示模块等组成的硬件系统，以及通过C语言开发程序进行代码的设计和编写的软件系统，最终实现射频识别功能以及密码识别功能。本设计的目标是使设计出来的系统能提高安全指数，刷卡识别准确，给生活带来方便，被更多人所应用。
结果表明本设计很好地实现了射频识别功能以及密码识别功能，预期功能全部实现。使用单片机进行控制保证了系统的稳定性，RFID技术的应用使得门禁系统的管理和使用更加方便和安全。RFID技术已经被应用在了便携式和小型轻量化方向上的许多电子产品中，且已经开发出了许多的非接触式RFID卡控制系统。目前，非接触式RFID卡已经在公交卡、金融卡、门禁卡、校园一卡通等许多领域得到了广泛的应用。这使人们在实际生活中不需要为环境是否安全而困扰，也让许多管理更加详细，高效和准确。
关键词：RFID； 门禁系统； 液晶显示； 单片机控制
一、控制系统设计
1 项目总体设计
本项目基于单片机的RFID门禁系统设计由：STC89C52单片机、矩阵键盘、12864液晶显示、报警、继电器驱动模块、RFID-RC522射频识别模块、AT24C02存储模块组成。通过密码识别和射频识别控制门锁，构成完整的门禁系统。由如下模块组成：
（1）最小系统模块：STC89C52单片机作为系统的主控制器，接收密码识别模块和射频识别模块的信息[21]，经过处理再传递到液晶显示模块和继电器驱动模块；
（2）液晶显示模块：LCD12864液晶显示屏，接收密码识别模块和射频识别模块的信息，显示密码或RFID卡是否正确，是否可以通过；
（3）密码识别模块：由存储器、解调器、键盘等组成，通过对键盘输入密码信息进行分析识别，最终传递到液晶显示模块，实现密码识别功能[1]；
（4）射频识别模块：首先通过MFRC522读卡器读取用户的RFID卡信息，然后读取的信息用来识别RFID卡是否为已注册卡，最终传递到液晶显示模块，实现RFID卡识别功能[17]；
（5）AT24C02存储模块：读卡器读取到RFID卡信息之后，信息会存储在AT24C02中，这时单片机再接收到新的数据，就可以和AT24C02中的信息作比较，看信息是否相同，从而决定开关门[12]。
（6）继电器驱动模块：接收到的新的信息与AT24C02中存储的信息进行比较之后，结合蜂鸣器和指示灯[4]，控制电磁锁的吸合，进而控制门的状态。
本系统结构框图如图1.1所示。
图1.1 系统结构框图
电源供电后，单片机通过对RFID卡信息和按键输入信息进行处理，经转换后传输给步进电机驱动电路、液晶显示电路、报警电路，完成系统的运行。
二、总电路图设计
本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，包括LCD12864液晶显示电路、射频识别电路、报警电路、按键电路、继电器驱动电路以及电源电路[4]
三、项目软件设计
3.2 系统主程序设计
基于单片机的RFID门禁系统以单片机为主控制器，MFRC522非接触式读卡芯片用来完成本设计的读写RFID卡功能[9]，当刷卡时，对卡内信息进行读写，当密码错误超出3次就把键盘锁死报警。门禁系统设计的程序可以实现以下的功能：
（1）可以注册和注销卡；
（2）已注册卡可以开门，没有注册卡则无法开门；
（3）可以设置密码，当使用者遇到忘记携带RFID卡的情况时，可通过键盘手动输入密码，减少了不必要的麻烦；
（4）通过输入原始密码，进入设置页面，就可以对原有的密码进行修改；
（5）如果系统检测到有用户连续3次输入了不正确的密码，则蜂鸣器会发出警报，而且键盘只有通过复位才能恢复正常使用；
（6）信息被12864液晶显示屏接收后，在显示屏上会显示密码的正确与否，RFID卡是不是已注册卡以及设置页面密码的修改、RFID卡的注册与注销。
系统主程序流程图如图3.3所示。
图3.3 系统程序总体流程图
根据本设计预期实现功能，对实物进行调试
（1）LCD12864液晶显示屏显示刷卡是否成功与密码是否正确等状态；
（2）系统集成两种解锁方式：RFID卡解锁、密码解锁，在忘记带RFID卡时可通过密码进行解锁；
（3）刷卡之后，通过MFRC522读卡器可以读取到卡内的信息，信息匹配成功继电器吸合门锁打开，十秒左右会自动关闭门禁；如果匹配失败声光报警提醒；
（4）可以通过管理界面进行RFID卡的注册和注销，同时也可以进入管理界面，把原密码修改为新密码。
（5）4×4矩阵键盘定义，分别为数字键、进入管理键、切换上一项键、切换下一项键、退格键、确定键、返回上一级菜单键。
本设计的所有功能均能实现，实物如图4.3所示。
图4.3 设计实物图
程序
#include
#include //包含头文件
//#include
//#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //定义变量类型
#define nop() _nop_() //空操作指令 宏定义
uchar xdata shu[16]; //IC内容暂存数组变量
uchar xdata RevBuffer[4]; //IC卡的唯一序列号
uchar xdata IDH[4]; //当先检测的IC卡序列号
uchar code DefaultKey[6] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
#include "rc522.c" //调用控制检测文件
#include "SerialLcd12864.c" //调用控制检测文件
#include "24C02.h" //调用控制检测文件
sbit Door=P3^0;
sbit Beep=P2^0; //定义IO口
uchar code Pass[6]={1,3,1,4,2,0}; //定义万能密码数组
uint OperationTime; //定义变量
uchar ShowMode,HintMode,SetOption; //定义变量 ShowMode显示的模式，其实就是显示的状态
uchar ms,PassNum,OpenTime,BeepNum,ShowTime,Show3Time; //定义变量
uchar xdata SysPass[6],InputPass[6],NewPass[6],AgainPass[6]; //定义数组，系统密码数组、输入密码数组，新密码数组。再一次输入密码数组
uchar ResultShow,ErrorNum; //定义变量 ErrorNum错误次数
bit s1,ok,bj; //定义位变量
void delay(uint T) //短延时函数
{
while(T--);
}
void TimerConfig(void)
{
SCON= 0x50; //串口方式1 //REN=1; 允许接收
PCON=0x00; //SMOD=0
TMOD= 0x21; //定时器1定时方式2
TH1= 0xFD; //11.0592MHz 模块默认波特率为9600bps
TL1= 0xFD;
TR1= 1; //启动定时器
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
/*****************Fingerprint Code****************/
void show() // 12864液晶显示程序
{
uchar i; //定义局部变量
//ShowMode=6;
switch(ShowMode) // switch case语句，当 ShowMode=0，就会执行ShowMode=1;，==1，就会执行case 1;的语句
{
case 0:
ShowMode=1;
break;
case 1:
LCD12864_pos(1,2); //液晶控制写地址命令 LCD12864_pos括号里有两个，第一个数据填写的是显示的第几行，第二个数据是显示这一行的第几个位置
LCD12864_writebyte("欢迎使用"); //显示字符串
LCD12864_pos(2,1); //第二行第一个位置显示
LCD12864_writebyte("多功能电子锁"); //显示字符串
break;
case 2:
LCD12864_pos(0,1); //第零行，第一个位置开始准备显示
LCD12864_writebyte("密码输入开锁"); //显示字符串
LCD12864_pos(1,1); //第一行第一个位置
LCD12864_writebyte(" "); //显示空
for(i=0;i
LCD12864_write(1,0x2a); //对于这个函数LCD12864_write，里面也是填写两个数据，第一个是0/1，只能填写0或者1，0代表命令，1代表数据，然后填写的数据是根据前面的数据命令来控制的，比如这个，0x2A就是数据
} //显示部分基本就是这样，就不做过多的赘述
if(s1==0&&PassNum
LCD12864_writebyte(" ");
}
break;
case 3:
// HintMode=1;
switch(HintMode) //门状态switch case语句 HintMode=0，就是门代开
{
case 0:
LCD12864_pos(1,2);
LCD12864_writebyte("门已打开");
break;
case 30:
LCD12864_pos(1,2);
LCD12864_writebyte("门已打开"); // HintMode=1，就是门关闭
LCD12864_pos(2,1);
LCD12864_writebyte("ID:"); //下下面显示门禁ID号
for(i=0;i
if(IDH[i]/16
if(IDH[i]/16 //SetOption设置变量
case 0:
LCD12864_pos(0,0);
LCD12864_writebyte("★"); // →☆
LCD12864_pos(1,0);
LCD12864_writebyte(" ");
LCD12864_pos(2,0);
LCD12864_writebyte(" ");
break;
case 1:
LCD12864_pos(1,0);
LCD12864_writebyte("★"); // →☆
LCD12864_pos(0,0);
LCD12864_writebyte(" ");
LCD12864_pos(2,0);
LCD12864_writebyte(" ");
break;
}
LCD12864_pos(0,1); //4行显示选择内容
LCD12864_writebyte("①密码设置");
LCD12864_pos(1,1);
LCD12864_writebyte("②IC卡登记");
break;
case 5:
LCD12864_pos(0,2);
LCD12864_writebyte("密码设置"); //设置密码部分
LCD12864_pos(1,0);
LCD12864_writebyte("原密码：");
if(SetOption==0)
{
for(i=0;i
LCD12864_write(1,0x2a);
//LCD12864_write(1,0x30+InputPass[i]);
}
if(PassNum==0)
{
if(s1==0) LCD12864_write(1,0x5f); //显示数据下的横杠
else LCD12864_writebyte(" ");
}
for(i=0;i
LCD12864_writebyte(" ");
}
}
LCD12864_pos(2,0);
LCD12864_writebyte("新密码："); //显示新密码
if(SetOption==1)
{
for(i=0;i
LCD12864_write(1,0x2a); //星号
}
if(PassNum==0)
{
if(s1==0) LCD12864_write(1,0x5f); //横杠
else LCD12864_writebyte(" ");
}
for(i=0;i
LCD12864_writebyte(" ");
}
}
LCD12864_pos(3,0);
LCD12864_writebyte("再一次："); //再次确定密码
if(SetOption==2)
{
for(i=0;i
LCD12864_write(1,0x2a);
}
if(PassNum==0)
{
if(s1==0) LCD12864_write(1,0x5f);
else LCD12864_writebyte(" ");
}
for(i=0;i
LCD12864_writebyte(" ");
}
}
break;
case 6:
if(SetOption==0)
{
LCD12864_pos(0,2);
LCD12864_writebyte("注册IC卡"); //设置状态里的，修改IC部分，注册、注销、
}else
{
LCD12864_pos(0,2);
LCD12864_writebyte("注销IC卡");
}
if(ResultShow==1)
{
LCD12864_pos(2,2);
LCD12864_writebyte("注册完成");
LCD12864_pos(3,1);
LCD12864_writebyte("ID:");
for(i=0;i
if(IDH[i]/16
LCD12864_pos(2,2);
LCD12864_writebyte("注销完成"); //显示注册完成
LCD12864_pos(3,1);
LCD12864_writebyte("ID:");
for(i=0;i
if(IDH[i]/16
LCD12864_pos(2,2);
LCD12864_writebyte("IC卡错误"); //IC卡刷卡错误
LCD12864_pos(3,1);
LCD12864_writebyte("ID:");
for(i=0;i
if(IDH[i]/16
LCD12864_pos(2,2);
LCD12864_writebyte(" ");
LCD12864_pos(3,1);
LCD12864_writebyte(" ");
}
break;
case 8:
LCD12864_pos(1,1);
LCD12864_writebyte("输入错误超限"); //输入密码错误三次之后的显示界面
LCD12864_pos(2,1);
LCD12864_writebyte(" 
