智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計研究

李雁星 蘇彩玉 鄭立聰 雷淵

[摘 要]當代科技迅速的發(fā)展，科技也走進尋常百姓家，與老百姓的生活密不可分。市場上有關(guān)智能門禁系統(tǒng)較為繁多龐雜，成本不一。介紹一種智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計，以STM32作為控制的核心，用RFID進行識別，可以實現(xiàn)門禁的智能控制，為公司的考勤記錄數(shù)據(jù)。

[關(guān)鍵詞]智能門禁;RFID;非接觸式

隨著智能化的浪潮越來越深入教學(xué)環(huán)境中，教室相關(guān)的教學(xué)設(shè)備越來越多，安全問題、學(xué)生管理等等問題，可以通過很好地使用智能設(shè)備來解決。本文主要介紹一種教室智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計，通過智能化的設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的門鎖。本系統(tǒng)具有以下特性：安全性、成本低、操作簡便等等特點。

一、系統(tǒng)組成及原理

門禁系統(tǒng)，主要用于管理出入教室的人員的管理系統(tǒng)，可以控制人員在規(guī)定的時間內(nèi)，是否出入教室，并且對出入進行數(shù)據(jù)記錄。當前，一些常用的智能門禁系統(tǒng)多為非接觸感應(yīng)，有虹膜掃描、指紋識別、面部識別、聲波識別等各種技術(shù)，這些系統(tǒng)有很多要不是成本較高，要不是技術(shù)復(fù)雜，總之，因各種要素，導(dǎo)致技術(shù)普及受到阻礙。本文采用的是一種STM32作為技術(shù)的控制核心，通過射頻卡的技術(shù)方式，外部是由按鍵控制電路、報警指示電路、電機驅(qū)動電路、顯示電路等等組成。

筆者對門禁系統(tǒng)的組成部分進行一一的介紹，門禁系統(tǒng)主要的組成有以下幾個部分：單片機、蜂鳴器、指示燈、按鍵控制單元、電機驅(qū)動模塊、存儲模塊、讀卡模塊、顯示模塊和無線通訊模塊等。智能門禁系統(tǒng)的工作原理是當射頻卡對接受設(shè)備刷卡，系統(tǒng)進行識別，數(shù)據(jù)庫調(diào)取信息，發(fā)現(xiàn)用戶為合法，系統(tǒng)屏幕會顯示出卡號相應(yīng)的信息，然后指示燈亮起，蜂鳴器發(fā)出“滴滴”的聲音，同時電動驅(qū)動將門打開;當非法的卡進行刷卡，系統(tǒng)會提示無效，電動機不發(fā)生任何動作。如果持卡人多次嘗試刷卡，蜂鳴器會發(fā)出警報聲，系統(tǒng)管理員可以對一些臨時卡進行權(quán)限設(shè)置，系統(tǒng)可以設(shè)定密碼，作為輔助。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

智能門禁系統(tǒng)采用的是STM32F103R8T6微控制器作為控制核心，STM32F103R8T6芯片是一款非常常用的控制器，頻率高達72Mhz，程序存儲器為FLASH，程序儲存器的容量大小為64KB，RAM容量20KB，可以對電動機進行驅(qū)動和對應(yīng)用進行控制，醫(yī)療設(shè)備、游戲等等都適用。

讀卡模塊選擇MFRC522，是一款應(yīng)用于13.56MHz非接觸式高集成度讀寫卡芯片，用于信息的讀寫和對數(shù)據(jù)進行判斷，有顯著的優(yōu)點——低電壓、低成本、體積小。此類芯片被廣泛地應(yīng)用在便攜式手持設(shè)備研發(fā)中，射頻卡采用的是NXP的非接觸智能卡MIFARES50，這類的射頻卡也是較常應(yīng)用的，存儲容量1KB，工作頻率為13.56Mhz。

電動驅(qū)動的芯片使用的是L9110H，使用5V的電壓來驅(qū)動電動機工作，額定工作電流是1A，最高可達1.5A。L9110H用的是單獨的電源進行供電，VSS工作的電壓穩(wěn)定在4.5V-36V之間，可以實現(xiàn)對電動機的直接控制，不用將電路進行隔絕。

AT2AT4C02芯片作為存儲的單元，對信息的記錄和管理可以用射頻卡來實現(xiàn)，內(nèi)部是一個2K位串行CMOSE2PROM，內(nèi)部含有256個8位字節(jié)。該器件進行操作活動時，需要通過ICC接口。上述介紹了門禁系統(tǒng)還有一個非常重要的部分就是蜂鳴器，蜂鳴器用來預(yù)警，LED指示燈可以顯示出門禁系統(tǒng)的狀態(tài)，可以通過使用4*4矩陣鍵盤來對輸入進行一些設(shè)置。LCD1602用來顯示當前的門鎖開啟或者關(guān)閉，對整個過程展開監(jiān)控。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計，主要包括主程序單元、讀卡子程序、顯示子程序、存儲子程序、延時子程序、用戶管理和中斷子程序等。系統(tǒng)打開后，我們手持射頻卡與讀卡器貼合在一起，讀卡器將信息顯示出來，然后程序?qū)τ脩舻臋?quán)限進行判斷：如果符合數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)，顯示信息合法，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，門鎖會自動打開，蜂鳴器語音提示“可以進入”;若信息是非法的，電動機則不會發(fā)生任何作用，提示拒絕進入。當射頻卡與讀卡器貼合在一起時，無論信息合法不合法，蜂鳴器都會發(fā)出響聲，并給出提示聲。當需要給新的成員賦予權(quán)限時，可以通過鍵盤進入到內(nèi)部的管理系統(tǒng)，通過鍵盤對管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行添加，對某用戶設(shè)定權(quán)限的到期日期。對短期的人員設(shè)置小的日期，門禁系統(tǒng)也可以通過密碼來進行開鎖，學(xué)生登錄的信息可以作為考勤的記錄，作為考核的依據(jù)。

當前，很多教室仍舊使用的是普通鎖，導(dǎo)致教室安全無法得到有效的保證。本系統(tǒng)采用的是非接觸式的IC卡，智能門禁系統(tǒng)有非常多的優(yōu)勢，可以很好地替代機械鎖。本系統(tǒng)主要是以刷卡方式作為主要的出入方式，通過密碼對其輔助，還有聲音和LED的提醒，可以說方便、簡單，在生活中具有非常強的應(yīng)用場景。

參考文獻：

[1] 謝朝臣，鄒傳云，徐利.無芯射頻標簽編碼方式研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2012（9）.

[2] 蔣清風(fēng)，陳惠歡，鄭建立，等.基于門禁的高校開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2013（3）：12.

[作者單位]

南寧學(xué)院信息工程學(xué)院

（編輯：司楠）