基于Modbus协议的二级网络门禁控制系统的设计

摘要

门禁控制系统是一种用于管理人员进出的数字化智能管理系统。伴随着计算机技术、微电子技术以及网络技术的迅猛发展，门禁管理系统不断朝着智能化、网络化、集成化与分布式的方向发展。
　　本文设计的二级网络门禁控制系统结合射频卡技术，能够有效地对出入口进行安全管理和远程控制，可自动查询各个门禁控制器的状态，若有异常会及时报警，若有用户刷卡进行用户权限验证，并根据验证结果发出相应的指令。同时系统对进出日志、状态日志进行储存。本门禁系统通过嵌入式Modbus协议来实现门禁控制器节点与远程管理主机之间数据传输，并且数据包后面添加CRC校验，从而有效的提高了门禁系统的可靠性和安全性。读卡程序采用折半查表法，来实现卡号有效性的判断，从而减少了读卡时间，提高了读卡效率。
　　该门禁控制系统总体物理架构主要包括上位机、主站节点、从站节点和射频卡阅读器，上位PC机通过串口与主站相连，采用RS232的方式进行通信；主站通过RS485总线与多个从站节点相连；从站通过RS232总线与刷卡器相连。从站以及主站模块和FLASH存储器间通过SPI通讯，把来不及传到PC机的数据暂时放到FLASH存储器中。控制器采用LPC2103做为主控芯片。硬件电路由电源电路、稳压电路、时钟电路、RS485接口电路RS232接口电路构成。串行FLASH存储器选择AT45DB041，射频卡读写芯片采用U2270B。
　　本设计配合上位机管理软件，可广泛应用于智能生活小区、办公大楼、医院、监狱等系统的人员进行进出管理。整个门禁系统使用安全、快捷、方便，并具有良好的扩展性和较高的性价比。

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第一章 引言

1.1研究工作的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3门禁控制系统概述

1.4研究内容

第二章 门禁系统的系统分析和总体设计

2.1门禁系统的需求分析

2.2门禁系统的总体设计

2.3从站架构

2.4主站架构

2.5本章小结

第三章 门禁控制系统的硬件设计

3.1主站硬件设计

3.2从站硬件设计

3.3本章小结

第四章 门禁控制系统的通讯

4.1Modbus协议

4.2 CRC校验简介

4.3 Modbus协议和CRC校验在本门禁控制系统的应用

4.4门禁控制系统通讯过程

4.5本章小结

第五章 门禁控制系统的软件设计

5.1 Modbus-RTU协议和CRC校验的实现函数

5.2主站软件设计

5.3从站软件设计

5.4本章小结

第六章 系统调试

6.1电路板串口收发调试

6.2实验室系统调试

第七章 全文总结

7.1结语

7.2存在的问题及工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士研究生期间取得的研究成果