基于RFID的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)＊

楊雪松，田 鵬，范蒙蒙

（西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州730124）

基于RFID的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)＊

楊雪松，田 鵬，范蒙蒙

（西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州730124）

本文介紹了一種基于RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以STC89C52為主控芯片，能實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)、實(shí)驗(yàn)室等某些特定場(chǎng)所的智能化管理。文中簡(jiǎn)述了門禁系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，然后分別從硬件和軟件的方面提出了具體的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,之后又對(duì)該系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，管理方便，最后結(jié)合實(shí)際情況簡(jiǎn)要分析了該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的特色所在，證明了該系統(tǒng)具有很廣闊的應(yīng)用空間。

門禁系統(tǒng)；RFID；STC89C52

如今，隨著人們生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域都取得了突破性的進(jìn)展。RFID門禁系統(tǒng)［1］作為一種新興技術(shù)，卻在人們的日常生活中隨處可見,而近年來(lái)國(guó)家重要部門、金融機(jī)構(gòu)、軍事單位等高級(jí)別重要門禁系統(tǒng)應(yīng)用需求呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)［2］。

為了迎合大眾需求，本產(chǎn)品以STC89C52單片機(jī)作為門禁系統(tǒng)的控制核心，使用RFID模塊對(duì)IC卡內(nèi)的用戶身份以及數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取，然后再運(yùn)用STC89C52單片機(jī)對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行真?zhèn)蔚蔫b別，最后再通過(guò)主控芯片輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)門鎖的開關(guān)。

1 門禁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

該系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)主要包括［3］：讀卡器、電磁門鎖、無(wú)線模塊、數(shù)據(jù)采集器、門禁控制器等。系統(tǒng)工作的過(guò)程為：當(dāng)用戶持卡進(jìn)入讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時(shí)，先由讀卡器讀取IC卡內(nèi)的信息，然后由數(shù)據(jù)采集器對(duì)信息進(jìn)行采集，再由門禁控制器將IC卡內(nèi)的信息與外部EEPROM中存儲(chǔ)的信息進(jìn)行比較，驗(yàn)證用戶權(quán)限，進(jìn)而通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制門鎖的開關(guān)，最后通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊將IC卡內(nèi)的信息傳送至PC機(jī)，由PC機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)。系統(tǒng)各單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)采用RFID(無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)門禁系統(tǒng)的操作。總體方案為：當(dāng)用戶持IC卡進(jìn)入讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時(shí)，由讀卡器對(duì)IC卡內(nèi)的用戶信息進(jìn)行讀取，之后由數(shù)據(jù)采集器采集信息，然后由門禁控制器接收相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，由STC89C52單片機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行真?zhèn)蔚蔫b別，最后由主控芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制門鎖的開關(guān)。

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在硬件設(shè)計(jì)方面，我們主要采用STC89C52單片機(jī)作為該系統(tǒng)的主控芯片。通過(guò)STC89C52芯片的P0.0-P0.4端

口與FM522的相關(guān)端口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)本門禁系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理以及對(duì)電機(jī)的控制等操作。其電路簡(jiǎn)化圖如圖2所示：

圖2 門禁系統(tǒng)電路簡(jiǎn)化圖

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶持卡進(jìn)入到讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時(shí)，由讀卡器對(duì)卡片進(jìn)行感應(yīng)，然后驅(qū)動(dòng)射頻芯片F(xiàn)M522，使其通過(guò)天線發(fā)射無(wú)線電磁波。閱讀器通過(guò)射頻芯片發(fā)射的無(wú)線電磁波來(lái)讀取用戶身份信息，對(duì)IC卡上存儲(chǔ)的相關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別，然后由STC89C52芯片對(duì)IC卡內(nèi)的信息進(jìn)行合法性檢測(cè)，檢測(cè)之后由門禁控制器控制驅(qū)動(dòng)電路向電磁門鎖發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)門鎖的開關(guān)動(dòng)作。若用戶所持IC卡內(nèi)的身份信息為真，則由控制芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開門鎖；若用戶所持IC卡內(nèi)的身份信息經(jīng)過(guò)核對(duì)后是不合法的，則由STC89C52芯片驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音警示,最后由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊將IC卡內(nèi)的信息及各時(shí)刻的操作信息傳送給PC機(jī)，由PC機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

3 系統(tǒng)功能的測(cè)試與評(píng)價(jià)

為了保證基于RFID的門禁系統(tǒng)可以很好的運(yùn)作，并且可以很快地走向市場(chǎng)，我們對(duì)該系統(tǒng)的功能進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中，使用兩種不同的IC卡進(jìn)行測(cè)試。一種IC卡內(nèi)的用戶信息為真，而另一種IC卡內(nèi)的用戶信息為假。當(dāng)我們手持用戶信息為真的IC卡靠近讀卡器時(shí)，系統(tǒng)向電磁門鎖發(fā)出指令，由主控芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開門鎖；而當(dāng)我們手持用戶信息為假的IC卡靠近讀卡器時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音警示。在測(cè)試過(guò)程中由無(wú)線模塊將IC卡內(nèi)的信息及各時(shí)刻的操作信息傳送給PC機(jī)，然后由PC機(jī)將這些信息存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4 門禁系統(tǒng)的特色介紹

4.1 運(yùn)用新興的RFID識(shí)別系統(tǒng)

RFID(無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)是一種新興的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)［4］。它是通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定的目標(biāo)并讀寫相關(guān)的數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸［5］。而本產(chǎn)品研發(fā)的前提是需要RFID技術(shù)對(duì)IC卡片內(nèi)的ID身份及數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取，因此該項(xiàng)技術(shù)在產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中起著非常重要的作用。

4.2 節(jié)能

如今節(jié)能已經(jīng)成為人們討論的焦點(diǎn)問(wèn)題。由于人類對(duì)資源能源的不合理使用，使得節(jié)約能源成為當(dāng)下最應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題。而本產(chǎn)品正是考慮到節(jié)能的重要性，因此在這里選用STC89C52為該系統(tǒng)的主控芯片。STC89C52芯片具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，而且內(nèi)帶4K字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)空間。除此之外它還可以直接使用串口進(jìn)行程序的下載。但是，它還有兩個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是功耗低、性能高。因此，在本產(chǎn)品的研發(fā)中使用STC89C52可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文中介紹的門禁系統(tǒng)是一種基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的新型系統(tǒng)，相對(duì)于一般的門禁系統(tǒng)而言，在技術(shù)和智能管理上較為先進(jìn)。為了說(shuō)明該系統(tǒng)的實(shí)用性，本文還針對(duì)該系統(tǒng)的功能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)在測(cè)試過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定，取得了較好的效果。相信隨著智能建筑的推廣，未來(lái)的智能門禁系統(tǒng)必定能夠在人們的生活中得到普遍應(yīng)用，到那時(shí)RFID在門禁系統(tǒng)上的應(yīng)用將會(huì)為人們的生產(chǎn)和生活提供更多的便利。

［1］ 郎為名，射頻識(shí)別技術(shù)原理與應(yīng)用［M］，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］ 高志堅(jiān)，林鎮(zhèn)熊，黃振華.RFID技術(shù)在高校儀器設(shè)備管理中的應(yīng)用［J］.中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010,39(29)：204-205.

［3］ 陳健，湯瑞財(cái)，基于RFID-SIM的門禁管理系統(tǒng)研究［J］.中國(guó)科技信息，2010(22):139-140.

［4］ 劉東輝，張新嶺.基于無(wú)線傳輸?shù)闹悄苄^(qū)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，(1)：37-40.

［5］ 蔣清風(fēng)，陳惠歡，鄭建立.基于門禁的高校開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013,3:12.

TP399

西北民族大學(xué)2016年度實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目(SYSKF-2016086)。