基于RFID技术关于门禁系统的设计

摘要RFID技术在无线电技术方面得到广泛应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别与数据交换的目的。本设计是基于RFID技术的门禁系统，利用其非接触式无线识别的特点，能够对进出小区的人员进行自动识别，同时自动开启和关闭道阀，将出入口的控制从被动防守变为主动监控,从而加强对小区人员和校园等重要场所进出人员的管理，极大提高人员出入的效率，减少管理方面的混乱局面，节约人力成本，并且为公共场所的安全提供了极大地方便和保障。在生活中有些场合并不是任人自由进出的，而只允许有进出权限者通行，这时，就得使用出入口管理系统即门禁系统。传统的门锁是最古老、最简单的门禁方式，一把锁配一把钥匙，几把锁就要配几把钥匙，使用不便。为了适应信息时代的需要，保证建筑内部的安全性，满足用户当时的各种需求，智能门禁系统应运而生。根据市场需求设计一款基于RFID的门禁系统。本设计采用AT89C51作为主控芯片，用奥尔斯实验箱中的HF模块专用读卡器模块用来读射频卡的信息，当有卡进入到读卡器读卡的范围内时就会读取到相应的卡序列号，并根据得到的卡序列号做出相应的操作。在扩展时采用Delphi软件做上位机，并建立一个Access数据库用来存储用户信息。上位机与下位机之间的通信采用串口通信，选用奥尔斯实验箱完成上、下位机之间的通信。本设计实现了自动、准确的识别卡序列号，对门禁系统起着重要的作用。本设计给出了系统的总体结构,并对主要组成部分的功能及具体实现做了阐述。关键词：门禁系统射频识别读卡器数据库RFID技术无线识别目录一前言…………………………………………………………2二案例描述……………………………………………………3三需求分析……………………………………………………43.1实验箱模块的选择………………………………………43.2系统语言的选择……………………………………………53.3数据交换方式………………………………………………63.4应用程序的结构……………………………………………73.4.1显示子程序………………………………………………73.4.2密码子程序………………………………………………83.5存储系统的设计及分析……………………………………93.6系统模块的总体设计………………………………………113.6.1系统硬件设计…………………………………………123.6.2系统软件设计…………………………………………12四系统的整体描述和实现……………………………………134.1射频识别的简单描述……………………………………134.2软件结构的实现…………………………………………154.3系统功能的具体实现……………………………………174.3.1系统软件调试……………………………………………174.3.2系统整体调试…………………………………………18五课程设计总结………………………………………………22六参考文献……………………………………………………23七致谢……………………………………………………24八附录……………………………………………………25一前言射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术是从20世纪80年代开始走向成熟的一项自动识别技术,是当前最受人们关注的热点之一，该项技术既传统也充满新意和活力。射频识别是无线电识别的简称，即通过无线电波进行识别。它源于无线电通信技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别、计算机网络等高新技术，顺应了计算机集成制造系统，电子商务等热点应用的发展需要。射频识别应用电磁场，以非接触、无视觉、高可靠的方式传递特定识别信息，由于大规模集成电路技术的日益成熟，使得射频识别系统的体积大大减少，从而进入了实用化阶段。射频识别技术具有工作距离大、信息收集处理快捷及较好的环境适应性等优点，极大地加速了有关信息的采集和处理，在近年来获得了极为迅速的发展。基于RFID的考勤系统设计是将射频识别技术应用到家庭安防系统中的一次成功尝试。这一系统克服了家庭生活中居住的安全性不能得到保证的弱点，能够有效地提高家庭安防系统的能力,为居家生活提供更好的,更安全的保障。二案例描述门禁系统,又称人口控制系统.在何时允许某些人进出,拒绝某些人进出,什么情况下要发生报警,记录人员的出入状况,是门禁系统最基本的功能.智能的RFID门禁系统是对楼房中的重要通道进行管理。在门口，电梯，等人员来往频繁或重要的地方安装控制装置，例如：读卡器，键盘等，人员想要进入必须有卡才能通过，大大增强的安全性。基于RFID技术的门禁系统作为智能门禁系统的“骨干”，已经成为了一项先进的高科技技术防范和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛的应用于科研，工业，博物馆，酒店，商场，医疗监护，银行，监狱等，已成为安防技术重点研究和开发的对象。1994年RFID技术进入中国，引发了中国RFID技术的应用革命。在我国基于RFID的智能门禁系统的使用仍然处于发展状态，因此对射频识别技术在门禁系统方面的应用理论及实际可行性及实用性研究的重中之重。近几年，关于识别系统的通讯模式，指纹等生物识别设备的集成管理及DVR系统的集成成为现代门禁系统发展的亮点。另外，作为蓬勃发展的生物识别技术，随着其辨别技术的的不断成熟，以及人们对这类产品的进一步了解，若价格因素能保持人们可以接受的范围内，那么，该技术的应用前景将是十分广泛的。射频识别(RFID,即RadioFrequencyIdentification)技术是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展,其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别与数据交换的目的[1]。具有高精度、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等优点，能够实现无线自动识别，主动监控的功能。RFID技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，在实际应用中取得了显著的成效，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。随着RFID技术的日益成熟和普及，各国政府都意识到RFID技术的研究价值和蕴涵的巨大商机，制定相关政策加大财力、物力投资，积极推动本国RFID技术发展。RFID技术的运用是非接触式IC卡目前的潮流，更快的响应速度和更高的频率是未来的趋势。三需求分析3.1实验箱模块的选择本次实验选择的是实验箱中的高频模块，即HF高频下识别卡不需要绕制线圈，可以通过印刷的方式制作天线。识别卡一般是负载调制的方式工作，也就是通过识别卡的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现远距离识别卡对天线电压进行振幅调制。就频率而言，高频RFID具有以下特性：①工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22米。②除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。识别卡（感应器）需要离开金属一段距离。③该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。④该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个识别卡。⑤可以把某些数据信息写入识别卡中。⑥数据传输速率比低频要快且价格不是很贵。高频RFID主要应用有：◎航空包裹的管理和应用◎瓦斯钢瓶的管理应用◎预收费系统◎酒店门锁的管理和应用◎大型会议人员通道系统◎固定资产的管理系统◎医药物流系统的管理和应用◎智能货架的管理系统运行简要说明：①：上电后，430先通过并口访问7970芯片，在没有读到卡时，程序运行在串口读写模式，并每隔0.5s向串口发送一个“D”，直到有写操作为止。②：当有卡读写时，针对相应的卡，程序进入不同的协议中，并且点亮相应的LED灯。(2)API调用说明①：上电后，配置完内部寄存器，程序进入串口读写程序，可以进行人机交互。②：当读到不同协议的卡时，程序退出串口读写程序，进入相应的协议子程序中（目前支持14443A协议和15693协议）。读完卡后，退出相应的协议子程序，进入串口读写程序。(3)ISO15693第三部分通过读卡器获取指令流，读卡器采用TItrf7970读卡器芯片，开发资料参考协议ISO15693，trf7970datasheet，参考trf7960EVM.pdf实现ISO15693第三部分指令部分，防碰撞实验。高频读写模块中，利用高频卡可以进行识别操作，因此高频读写有以下特性：1.支持近场通讯(NFC)标准NFCIP-1(ISO/IEC18092)和NFCIP-2(ISO/IEC21481)2.用于ISO15693、ISO18000-3、ISO14443A/B、和FeliCa的完全集成的协议处理3.集成编码器、解码器和用于NFC启动程序的数据成帧,对所有3个比特率(106kbps,212kbps,424kbps)的有源和无源目标操作及卡仿真。4.用于NFC无源发射机应答器仿真操作的具有可编程唤醒电平的RF场侦测器。5.用于NFC物理冲突避免的RF场检测器。6.用于ISO14443A防冲突(不完整字节)操作(发射机应答器仿真或者NFC无源目标)的集成状态机。7.输入电压范围：2.7VDC至5.5VDC。8.可编程输出功率:+20dBm(100mW),+23dBm(200mW)。9.可编程I/O电压电平从1.8VDC至5.5VDC。3.2开发语言的选择软件结构框图：系统软件主要包括信号处理和系统管理两个部分，信号处理模块采用C语言编程，系统管理部分软件采用MicrosoftVisualC++编程，VC++是Windos平台上的C++编程环境，学习VC要了解很多Windos平台的特性并且掌握MFC、ATL、COM等的知识，C++的具有就是界面简单，占用资源少，操作方便的特点。其中建立了一个中间数据库，编程简单，开发时间短，能够实现双卡识别功能，控制道阀自动开启和关闭，同时具有报警功能。其软件流程图如下图1所示。图一软件结构框图3.3数据交换的方式本次设计采用数据库存储用户信息及数据，执行程序之前，首先要设置串口波特率等相关串口参数，然后上位机通过串口向下位机发送命令，并进入串口中断。下位机根据接收SBUF的值做相应的处理。程序流程图如图2所示图2数据采集子程序流程图开始上位机发送读卡命令YYNN有感应卡？验证感应卡权限权限满足？开门，显示正确信息报警，显示错误信息延时后，自动关门结束基于RFID的门禁系统数据采集模块存储模块显示模块门控模块报警模块键盘模块3.4应用程序的结构3.4.1显示子程序显示子程序的主要功能是对当前的门控状态进行显示，显示函数首先判断是写命令操作还是写数据操作，若是写命令操作，则根据命令进行相应的操作，如清屏、设置显示模式等；若是写数据操作，则在显示器上显示相应数据。程序流程图如图3所示。图3显示子程序流程图3.4.2密码子程序密码子程序流程图如图4所示，当程序运行时，会一直判断是否有按键被按下，当有按键被按下时，系统会确定键值，关将键值存入到密码数组里，然后将输入的密码与本身的密码做比较，若相同，则执行开门和显示正确信息的操作；若不相同，则执行报警和显示错误信息的操作。密码子程序是整个门禁系统的关显示程序液晶初始化设置第一行显示数据地址显示第一行数据设置第二行显示数据地址显示第二行数据延时后，清屏结束延时键部分，因为在通过密码程序的实施之后，才可以进行数据的访问与访问者的信息匹配，因此，密码系统就好比整个门禁系统的大门，它是连接访问者与数据的关键一环。其中，密码程序的代码如下：P1=0x0f;if(P1!=0x0f)compare(P1);for(n=0;n10;n++)if(input[n]!=password[n])break;if(n==10){if(m10)continue;WriteLcdCom(0x01);//清屏WriteLcdCom(0x80);//第一行数据指针地址for(s=0;s16;s++)WriteLcdDat(str2[s]);LEDG=0;BUZ=0;delay_10ms(20);LEDG=1;BUZ=1;WriteLcdCom(0x01);input[0]=;}elseif((n10)&&(P1==0xbd)){WriteLcdCom(0x01);//清