基于RFID技術的門禁系統(tǒng)設計

吳心慧 楊保華

摘要：該文設計的門禁系統(tǒng)所實現(xiàn)功能是，Mifare S50 IC卡進入RFID高頻讀寫器感應區(qū)識別卡號，然后與數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)比對，最后合法后再由AT89C52單片機通過控制繼電器控制電子鎖的開啟與關閉。設計的步驟包括，進行需求分析并確定必要的系統(tǒng)功能；選擇高頻射頻卡、讀寫器和單片機等硬件的型號；再進行軟件設計；最后進行調試使各個模塊間正常通信，實現(xiàn)預定功能。

關鍵詞：射頻識別技術；門禁系統(tǒng)；Mifare S50；讀寫器

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）13-0250-02

Design of Entrance Guard System Based on RFID Technology

WU Xin-hui， YANG Bao-hua

（Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology，Changzhou 213164， China）

Abstract： The function of the entrance guard system designed in this paper is that the card number of Mifare S50 IC card can be identified as near the RFID high frequency read-writer induction area， and then the data is compared with the database. Finally， the opening and closing of the electronic lock is controlled with the AT89C52 single chip microcomputer by the control relay. The steps of the design include the requirement analysis and the determination of the necessary system functions， the selection of the hardware models such as high frequency radio frequency card， reader and writer and MCU， and then the software design； the final debugging for the normal communication between each module to realize the predetermined function.

Key words： Radio Frequency Identification Technology； Entrance Guard System； Mifare S50； Reader

1 背景

隨著人們安全意識的提高，安全的門禁系統(tǒng)成為社會工作、生活環(huán)境中重要的環(huán)節(jié)。因此在一些特殊場所例如辦公室等，門禁系統(tǒng)通常用來限制人員的流動[1]。

門禁系統(tǒng)是自動識別并與現(xiàn)代管理技術相結合的安全管理系統(tǒng)，在防范人身財產安全部分起著重要作用，不同場所也會改良后使用，涉及領域廣泛。如今，門禁系統(tǒng)有著指紋、人臉、虹膜識別和射頻卡這幾種主要的方法[2]。前三種都是以人體的某些部位的特殊特點來作為識別載體的手段，主要依靠的是其唯一和極難被復制的特性，準確性較高，但是這幾種都比較昂貴，而且會觸及個人隱私，只有部分高端和絕對保密的場所能使用。RFID能在不碰觸物體的情況下利用射頻方式進行識別和交換數(shù)據(jù)，屬于無線通信[3]，用戶在門外將感應卡靠近讀卡器經(jīng)確認身份方可進入。

2 總體設計方案

2.1 總體設計

2.1.1 功能

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲，串口的收發(fā)，報警這幾個功能。每個功能介紹如下：

1） 數(shù)據(jù)采集：當RFID卡插入讀卡器讀取范圍時，讀卡器讀取卡的流水號。

2） 數(shù)據(jù)處理：對收集到的數(shù)據(jù)進行判斷，以判斷所獲得數(shù)據(jù)的有效性。

3） 數(shù)據(jù)存儲：將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。

4） 串口的收發(fā)：數(shù)據(jù)的收到與發(fā)出都是通過串口進行的。

5） 報警：所使用的卡未賦予權限時進行報警處理。

2.1.2 組成、流程

總的系統(tǒng)流程如下圖1所示。

1） 組成：系統(tǒng)包含電子標簽、讀寫器、主控器（單片機）、串口通訊、服務器（PC機）五部分。系統(tǒng)的中心在RFID高頻上，經(jīng)過讀寫器與IC卡（電子標簽）通過射頻信號通信，接著是讀卡、存儲和發(fā)送數(shù)據(jù)，能夠單獨完成，也可聯(lián)網(wǎng)完成，再用串口通信與PC機相連。

2） 流程：持卡者攜帶電子標簽到達讀卡范圍內，電子標簽被激活后通過天線與讀寫器通信傳遞給其信息，經(jīng)處理、解調、解碼后傳給控制器，再判斷其合法性，如果該卡與預輸入信息相符則控制電控鎖開門，反之則報警并顯示錯誤信息。應用軟件與數(shù)據(jù)庫連接，兩者在局域網(wǎng)內互聯(lián)。門禁系統(tǒng)的管理員可以在PC端完成注冊、改動用戶數(shù)據(jù)等操作。

2.2 硬件設計

硬件部分的設計主要由AT89C52（51系列單片機）和高頻IC卡讀寫器構成。電路主要由這幾部分組成：AT89C52單片機、高頻IC卡讀寫器（HR09系列高頻14443讀寫器）、串口通信MAX232、AT24C02存儲器、報警電路、門控電路。微控制器AT89C52將讀寫器的初始化完成，再將讀寫器與上位機使用串口連接起來，讀寫器在上位機發(fā)送命令后做出相應的操作，而后將得到的訊息傳遞給AT89C52，然后它再控制其他模塊完成判斷、報警和門鎖控制等操作。上位機與下位機的通訊方式是靠串口連接后進行的，將AT89C52的I/O口與選擇好的MAX232芯片的輸入和輸出管腳連接到一起。高頻讀寫器與微控制器AT89C52之間的通訊是通過I2C總線完成的，但AT89C52單片機自身不包含I?C總線，因此需要把AT89C52的兩個I/O口與高頻讀寫器的串行時鐘線與數(shù)據(jù)線相互連接起來，而后依靠模擬I?C時序來完成AT89C52與讀寫器之間的通信。高頻讀寫器與IC卡（Mifare S50）之間的通信主要是依靠天線完成的，而AT24C02與AT89C52之間的通信，則也是靠著模擬I?C時序完成的。

2.3 軟件設計

軟件的相關流程如下圖2所示。

軟件重點完成數(shù)據(jù)信息的收集，信息的分析，以及相應的處理。

2.4 高頻RFID讀寫協(xié)議

系統(tǒng)選擇的便是基于ISO14443協(xié)議的電子標簽和讀寫器。

2.5 電子門鎖開關子程序

該系統(tǒng)的電子鎖門禁開關，單片機只需要輸出高低電平即可。當輸出高電平時門禁關、低電平門禁開。程序流程如圖4所示。

2.6 報警子程序

系統(tǒng)中的報警提示是由蜂鳴器和LED結合實現(xiàn)的，根據(jù)報警電路的原理，通過IO口實現(xiàn)報警。當IO端口輸出低電平時，蜂鳴器被調用，LED指示燈亮起。當I/O輸出高電平時，蜂鳴器不被調用，LED熄滅。報警提示子程序流程如下圖5所示。

3 結束語

此次門禁系統(tǒng)設計完成了如下功能：然后可以通過把IC卡卡號存入數(shù)據(jù)庫的方式來完成RFID卡的注冊，當再次刷卡時單片機比較卡號，若卡號相同便會開門。經(jīng)測試本次設計在功能上是基本完整。

參考文獻：

[1] 朱恒亮. 淺談景區(qū)門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)[J]. 中國新技術新產品， 2018（3）： 27-28.

[2] 張正柱. 基于指紋識別的圖書館門禁及讀者分析系統(tǒng)設計[J]. 綿陽師范學院學報， 2018（2）.

[3] 周紅亞， 巢海遠， 李紅麗. 基于RFID平臺門禁系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術， 2018（1）： 62-63.