基于51单片机RFID智能门禁系统红外人流量计数统计

1 系统功能介绍

本设计基于STC89C52单片机，集成RFID读卡器、红外避障传感器、继电器、LCD1602液晶显示和蜂鸣器，实现智能门禁与人流量统计功能。系统能够识别合法的RFID卡开门，并实时统计通过人数，具有安全报警和直观显示功能。具体功能包括：

1. 合法RFID卡刷卡成功后，继电器闭合控制门禁开门，LCD显示“通过”，3秒后自动断开继电器关闭门。
2. 非法或未注册RFID卡刷卡时，继电器不动作，蜂鸣器报警，LCD显示“不通过”。
3. 通过红外避障传感器检测人员通过，LCD显示人数计数累加。
4. 系统稳定运行，适用于门禁管理、人流监控等场景。

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2 系统电路设计

2.1 STC89C52单片机核心电路

STC89C52单片机为系统核心，负责管理各模块数据交互、处理逻辑控制及输出。

• 时钟电路：采用12MHz晶振，确保单片机工作稳定。
• 复位电路：上电自动复位及手动复位功能，保证系统可靠启动。
• 供电电路：5V稳压电源，满足单片机及外围模块的电压需求。
• I/O口连接：分配专用端口连接RFID模块、继电器驱动、红外传感器、LCD1602显示和蜂鸣器。

通过合理的引脚分配和滤波处理，确保信号传输稳定、抗干扰能力强。

2.2 RFID读卡器模块电路

RFID模块负责识别刷卡用户身份。

• 模块类型：常用MFRC522或类似低频/高频读卡模块。
• 接口方式：采用SPI或串口与单片机通信，传输卡片UID数据。
• 信号处理：模块输出卡号数据，经单片机比对数据库判断合法性。
• 供电：5V电源，配备滤波电容保证模块稳定工作。

该模块能快速读取卡号，延迟低，适合门禁应用。

2.3 继电器驱动电路

继电器用于控制门禁的机械开关动作。

• 驱动方式：单片机IO口通过三极管或驱动芯片控制继电器线圈通断。
• 继电器参数：通常为5V继电器，线圈电流匹配驱动能力。
• 保护电路：继电器线圈并联反向二极管，防止反向电压冲击单片机。

继电器闭合时门禁打开，3秒后断开自动复位。

2.4 LCD1602液晶显示电路

LCD1602液晶用于显示系统状态和人数统计信息。

• 接口：采用并行接口（通常4或8位），连接单片机对应端口。
• 显示内容：第一行显示“通过”或“不通过”提示，第二行显示累计人数。
• 背光：配备背光灯，便于弱光环境观察。

显示内容实时更新，方便用户直观了解门禁情况。

2.5 红外避障传感器电路

红外避障传感器用于检测人员通过，实现人数计数。

• 传感器类型：红外反射式或对射式传感器，灵敏度可调。
• 接口连接：传感器输出数字信号，连接单片机输入端口。
• 计数逻辑：检测到信号变化即有人通过，触发计数器加1。

该模块配合继电器门控，形成完整的人员出入监控。

2.6 蜂鸣器报警电路

蜂鸣器用于非法刷卡报警提示。

• 驱动方式：单片机IO口直接驱动有源蜂鸣器或通过晶体管驱动无源蜂鸣器。
• 报警逻辑：刷卡失败即蜂鸣器发声，提示非法访问。

蜂鸣器声音清晰，警示效果明显。

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3 程序设计

3.1 系统初始化模块

负责单片机各模块初始化设置。

void System_Init(void) {// 初始化时钟、IO口CLK_Init();GPIO_Init();// 初始化串口/SPI用于RFID模块通信RFID_Init();// 初始化LCD1602显示模块LCD_Init();// 初始化蜂鸣器IO口Buzzer_Init();// 初始化红外传感器IO口Infrared_Init();// 初始化继电器控制端口Relay_Init();
}

3.2 RFID卡片识别处理模块

读取RFID模块数据，判断卡片合法性并控制继电器。

#define MAX_CARD_NUM 3unsigned char authorized_cards[MAX_CARD_NUM][5] = {{0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0x01}, // 张三卡号示例{0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0x02}, // 李四卡号示例{0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0x03}  // 王二卡号示例
};bit Is_Card_Authorized(unsigned char *card_id) {for (int i = 0; i < MAX_CARD_NUM; i++) {if (memcmp(card_id, authorized_cards[i], 5) == 0)return 1;}return 0;
}void RFID_Process(void) {unsigned char card_id[5];if (RFID_ReadCard(card_id)) {  // 读取卡号函数，返回1成功if (Is_Card_Authorized(card_id)) {Relay_Control(1);        // 继电器闭合，开门LCD_DisplayString(0, 0, "通过");Delay_ms(3000);Relay_Control(0);        // 继电器断开，关门} else {Buzzer_On();LCD_DisplayString(0, 0, "不通过");Delay_ms(3000);Buzzer_Off();}}
}

3.3 红外避障计数模块

检测红外传感器信号变化，实现人员计数。

unsigned int people_count = 0;void Infrared_Process(void) {static bit last_state = 1;  // 传感器常态高电平bit current_state = Infrared_Read();if (last_state == 1 && current_state == 0) {// 检测到有人通过people_count++;LCD_DisplayNumber(1, 0, people_count);}last_state = current_state;
}

3.4 主程序循环

整体逻辑主循环，轮询处理刷卡和人员计数。

void main(void) {System_Init();LCD_Clear();LCD_DisplayString(1, 0, "人数: 0");people_count = 0;while (1) {RFID_Process();Infrared_Process();Delay_ms(100);}
}

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4 总结

本系统基于STC89C52单片机，成功实现了RFID智能门禁和红外人流量计数功能。系统设计涵盖核心单片机电路、RFID读卡模块、继电器驱动、LCD1602显示、红外避障传感器及蜂鸣器报警等关键模块，保证了系统的稳定性和实用性。程序设计采用模块化结构，方便维护和扩展。系统具备实时响应能力和用户友好的交互界面，适合实际门禁管理及人员统计应用。未来可增加网络通信模块，实现远程监控和数据上传，提升智能化水平。