为提升楼宇出入安全，本文设计了一套以 iButton 为身份载体的门禁控制系统，结合单片机实现身份识别、时间记录与门禁开锁等功能。选用具有独特64位序列号的 iButton 作为身份信息载体，结合串行时钟芯片和可编程存储器，能够在出入口通道实现快速、稳定的身份验证与日志记录，确保楼宇安全并便于运维。
2 硬件设计
系统总体架构由电源、单片机、身份识别模块、时钟模块、数据存储模块、显示模块及电控锁继电器等组成，核心部件包括：
- 身份识别模块：采用 DS1990A（iButton）作为身份信息存储介质，采用独特的64位序列号yy易游。通信为单线协议，接口仅需一条数据线与地线，具备抗干扰能力、结构简单、成本低等优点。DS1990A 与单片机的接口通过一根数据线与上拉电阻实现数据读写。
- 实时时钟模块：选用 DS1302 实时钟芯片，通过简单的三线接口与单片机通信，提供年-月-日-时-分-秒级时间信息，便于准确记录人员进出时间。
- 存储模块：AT24C02 256×8 位 E2PROM，采用 I2C 总线接口，与单片机连接便于存储已授权的 iButton 序列号及进出时间等日志信息。工作电压宽、擦写次数多、写入速度快、抗干扰能力强，体积小且易于维护。
- 显示模块：液晶显示器 LCD1602，显示两行共16个字符，供电5V，通过简单的指令/数据接口与单片机通信，用于实时显示系统状态、时间、身份信息等。
- 电控锁继电器：通过继电器控制门锁的开合，配合蜂鸣器提供音响提示，提升使用体验与安全性。
- 其他：为保持稳定性，系统在关键接口处设计了必要的上拉电阻与保护电路，确保信号在低功耗下的可靠性。
3 软件设计
单片机软件采用模块化设计，核心功能包括初始化、身份识别、时钟管理、存储记录、显示显示及门控控制。主要模块及实现思路如下：
3.1 身份识别模块
- 轮询 DS1990A，发送复位脉冲，唤醒总线；若设备在线，发送读取 ROM 的命令，读取 8 字节的唯一序列号。
- 将读出的序列号与存储在 AT24C02 中的授权序列号逐条对比，若一致，认定为合法用户；显示“欢迎使用”，记录进出时间并开启电锁，蜂鸣器发出有效提示音。
- 若未找到匹配项，显示未登记信息，蜂鸣器发出无效提示音，门锁保持关闭状态。
3.2 时钟模块
- 通过位操作实现 DS1302 的读写驱动，数据与地址以从低位开始传输。提供向指定地址写入数据、从指定地址读取数据的函数。
- 实现设置初始时间与读取当前时间的功能，为进出记录提供时间戳，并可在界面上显示当前时间。
3.3 存储模块
- AT24C02 的 I2C 读写通过标准的起始位、停止位、应答位实现。包括写入授权序列号、读取存储区中的序列号集合并进行比对、以及写入进出时间等日志信息。
- 针对 I2C 总线的开漏输出特性，适当在 SDA、SCL 引脚上加入上拉电阻，确保通信稳定性。
3.4 显示模块
- LCD1602 显示当前工作状态：待机时显示当前时间，进出时显示身份提示信息和卡号等。对门禁操作、错误信息进行实时提示，提升系统可用性。
3.5 门控与日志
- 成功识别后，触发门锁继电器打开门，并将识别信息与时间数据写入存储区形成日志，便于后续安防审计与维护。
4 结论
该门禁系统架构简单、成本低、可靠性高，单片机实现的模块化设计便于后续维护和功能扩展。将 iButton 身份载体、DS1302 实时钟、AT24C02 存储以及 LCD1602 显示整合于一体，能够在学生宿舍、办公区、库房等场景中实现高效、稳定的门禁控制与日志管理，提升楼宇安防水平并降低运维成本。
