摘要
如今随着社会经济和科学实现质的飞跃，基本上市面的电子商业产品被要求为既要体积轻微量小，又要能够被让人们容易携带。这些标准，成为了电子商用产品未来的主要发展方向，所以我们会发现现今社会越来越方便，处理起事情来越来越快速高效。安全问题又是人们现代居民最关心的问题，可以用钥匙开的拴式门锁既不安全，也很麻烦，所以人们对门锁的要求也越来越高。人们真正想要的是一个既要安全防盗，又要使用方便的智能门禁系统的积极性。
本次课题设计的是一款既可以用指纹模块进行指纹的权限的识别检测和验证来做出开锁的操作，也可以用IC无线射频卡开锁，可以通过无线射频模块进行IC卡读取、添加、删除等操作的基于51单片机的智能门禁系统，并通过液晶显示器进行输出显示，然后用继电器、发光二极管和电磁锁进行模拟开锁动作。
关键词：安全防盗、使用方便、51单片机、指纹、IC无线射频卡
1 系统总体方案设计
我们本次课题设计是使用指纹识别+无线射频IC卡+密码进行开锁的智能门禁系统。本次课题设计我们采用系统核心控制部分是51单片机系列的STC89C52芯片控制器，结合外围电路，如系统门控模块电路、系统显示模块电路、系统识别模块电路和按键控制模块电路等等，并把这些电路集合在一起，相互连接，组成整个系统的电路。这就是我们本次课题选择中所想设计的智能门禁系统。
该智能系统除了基本的输出显示之外，还应该有三种不同的开锁方式。第一，物品们可以进行用按键密码输入开锁。输入正确的密码后系统才会将电磁门锁打开，如果密码输入错误，系统会在显示器上输出显示密码错误提示。而且如果密码连续输入错误三次将会自动报警，然后将整个系统锁死，不能进行其他任何操作。密码是可以由用户自己修改重新设置，但是用户要先进入设置模式。我们在修改密码的时候需要输入修改前的旧密码，并且再输入新密码的时候，系统会提示我们再次输入新的密码。再次输入新密码后按下确定键便设置成功。
第二，指纹识别开锁。开机时，系统进行初始化操作后，指纹模块的光学探测头会处于工作状态，进行指纹的识别。当检测到有合法权限的指纹录入的时候，指示灯会亮起，电磁锁打开，系统的液晶显示器上会显示相应指纹的编号；当检测到非法权限的指纹录入的时候，指示灯和电磁锁不做任何反应，液晶显示器上则会显示指纹信息错误；我们可以进入设置模式进行指纹权限的设置操作。
第三，无线射频IC卡开锁。开机时，系统进行初始化操作后，无线射频模块的读卡器会处于工作状态，进行IC卡的识别。当检测到有合法权限的IC卡录入的时候，指示灯会亮起，电磁锁打开，系统的液晶显示器上会显示相应IC卡的编号；当检测到非法权限的IC卡录入的时候，指示灯和电磁锁不做任何反应，液晶显示器上则会显示IC卡信息错误；我们可以进入设置模式进行IC卡权限的设置操作。
2 系统硬件总体设计
单片机控制部分为核心，其它部分则主要分成4个主要模块结构：系统显示模块、系统识别模块、系统门控模块。
整个门禁系统主要工作流程为：系统初始化后，系统的识别模块、系统的门控模块、系统的按键控制模块也进行初始化后处于工作状态的时候，会驱动单片机响应对应的操作，并把这些对应的操作通过显示模块来输出显示。
图3-1 系统框架图
3 系统软件总体设计
该软件应用程序的开发主要分为五大部分，即对51单片机系统核心模块的主体程序开发、对系统显示模块的子程序开发、对系统识别模块的子程序开发、对系统门控模块的子程序开发、和按键控制模块的子程序开发。
而子程序的代码编写是为了给主程序接收到相应的指示后可以调用，即对显示模块、识别模块、门控模块、按键控制模块等代码子程序进行调用。
系统总体工作流程：单片机在通上电源后，按下电源的开关，主程序便会进行初始化的操作，并在液晶上输出显示界面，然后系统会检测是否有按键按下产生电平波动，如果检测到有，系统则判断是哪个按键，并判断是否需要调用相应的子程序。调用子程序后，系统会根据这些软件代码进行相应操作。
4.2.STC89C52单片机系统主程序设计
单片机系统主程序的基本巡检过程：首先是系统进行初始化操作，其次也对各个模块进行相应初始化操作，然后系统会检测是否有按键按下产生电平波动，如果检测到有，系统则会判断是哪一个按键，并作出判断是否需要调用相应的子程序。
主程序的工作流程描述如下：首先系统进行初始化操作，其次初始化各个硬件功能模块，在液晶上显示相应的人机互动界面，然后对键盘进行扫描，系统根据按下的按键进行液晶的显示，并与识别模块的IC射频卡、指纹模块建立通信，并根据对应按键的操作可以进行按键密码的输入，指纹的录入、IC卡的录入操作，也可以进入设置模式，进行按键密码权限、指纹权限、IC卡权限等的操作。
图4-1 主程序功能操作流程图
4 系统总体测试
1.单片机通电后，按下电源开关，液晶上显示开机界面，按下任意按键后便可以进行开锁。如图5-8.
图5-8 开机成功
2.在矩阵按键键盘上输入正确的密码，开锁成功，指示灯亮起，电磁锁打开，如图5-9所示。
图5-9 密码开锁成功
3.继续使用指纹进行解锁。指纹信息正确，指示灯亮起，电磁锁打开，并在液晶上显示指纹编号； 如果指纹不正确，不做任何操作。如图5-10所示。
图5-10 指纹开锁
4.继续使用IC卡开锁。把IC卡放在射频读卡器上，IC卡信息正确，指示灯亮起，电磁锁打开，并在液晶上显示IC卡号； 如果卡号错误，电磁锁不操作。如5-11所示。
图5-11 IC卡开锁
5.我们可以按右下角的按键，输入正确的密码后，进入管理者模式。如图5-12.
图5-12 管理者模式
6.在第一个选项点击确认按键，进行密码设置。如图5-13.
图5-13 密码修改
- 点击返回按键，向下移动到第二个选项，进入IC卡设置。把IC卡放在读卡器附近，使得IC卡注册成功，并显示卡号；向下移动，并把IC卡放在读卡器附近，使得IC卡注销成功，并显示卡号。如图5-14.
图5-14 注册和注销IC卡
8.点击返回按键，向下移动第三个选项，进入指纹设置。把手指指纹放在指纹读取器上，可以进行相应的添加指纹、删除指纹和情况指纹的操作。如图5-15.
图5-15 添加、删除和清空指纹
5 结论
本此课题设计主要介绍了基于51单片机的既可以用最简单的输入密码开锁，又可以使用IC卡和指纹开锁的智能门禁系统电子密码锁的设计和实现。该选题设计所使用的是STC89C52的51系列单片机，非接触式IC卡开锁的无线射频模块使用的是市场上较为常见且操作相对简便的RC522芯片模块，指纹开锁模块则是采用了ZFM60芯片模块来实现指纹的识别功能。IC卡读卡器和指纹读取器可以扫描和检测是否有非接触式IC卡和指纹的录入，并且利用液晶来显示它们所读取到的信息，通过按键的辅助可以准确的发送我们所需要进行的任何操作，如添加、删除、更换密码等等，而指示小灯和继电器控制的电磁锁可以用来判断单片机是否已经完成我们发送的指令。
经过系统的测试，本次课题设计的系统已经基本上实现了主要功能：1、当指纹读取器和IC卡读卡器检测到合法注册的指纹和IC卡信息时，程序控制电磁继电器转到，打开门锁； 2、可以进行指纹和IC卡信息的注册、删除的权限设置功能； 3、液晶显示：读取IC卡信息和指纹信息、更换密码等等操作都可以在液晶显示出来； 4、当密码输入三次错误的时候，蜂鸣器报警，键盘锁死； 5、检测到合法的信息和数据时，指示灯亮起，不合法时则不做任何操作。
