基于單片機和射頻識別技術的門禁系統設計

楊定成

摘 要 針對實驗室、機房、辦公樓等機要部門的管理，設計了一款基于單片機 STC89C52 和 IC 射頻卡的門禁系統。本文首先對射頻技術進行了概述；其次對系統的設計方案進行了分析；最后針對系統的軟硬件的組成部分進行了詳細的分析和探討。

關鍵詞 單片機；射頻識別；門禁系統

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）198-0154-02

在傳統的機械鎖具的應用過程當中，由于其鑰匙本身的可復制性，在安全性的等級方面存在著相當大的安全隱患。相對而言的鍵盤電子鎖具一般都會采用固定式的鍵盤來進行使用，在隱蔽性方面存在著很大的缺陷。但是在接觸式的刷卡方式當中IC卡被復制和盜用的現象也是相對較多的，并且其成本也非常昂貴。在此種情況下就需要在IC卡的基礎上進行射頻識別，進行非接觸式的IC卡來進行充分的感應，從而可以對外界所產生的非法入侵信息進行獲取，最終對用戶的真實信息進行驗證。從另一方面來說，用戶在應用射頻識別技術的過程當中，可以更加良好的實現自動控制的現象，最終給用戶帶來安全生活的最大化保證。

1 射頻技術

射頻識別技術，主要是一種非接觸式的自動識別技術，在其應用的過程當中，需要在電磁原理的基礎上利用射頻信號來對目標對象進行信息的獲取，由于其應用的廣泛，可以實現在不同區域內的應用，因此被廣泛的應用在了各種環境的作業當中。在射頻識別系統當中，射頻讀卡器的輸出數據需要嚴格遵守Wieggand格式當中對其作出的規定，也就是利用兩根傳輸分別為0和1的數據線進行傳輸。

2 系統的設計方案

在本文當中對該系統的和設計方案主要是由控制器、讀卡器、電控鎖、識別卡和存儲器、報警器等組成。其中的系統構成如圖1所示。其中控制器，讀卡器，電控鎖，構成基本門禁控制單元。控制器是門禁系統的核心，由一臺微處理機相應的外圍電路組成。

在該門禁系統中主要需要利用單片機來作為主要的控制中心，在單片機方面采用了STC89C52型號，在蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、門控鎖控制電路以及LCD液晶顯示電路等的共同作用下進行功能的實現。在門禁系統的使用過程當中會利用射頻卡來完成刷卡開門的功能。與此同時還會信息利用單片機來進行傳輸，并且在相關軟件功能的處理下進行信息的相關驗證，最終可以完成對信息的全面分析。

3 軟硬件的組成部分

3.1 系統硬件設計

在對系統的硬件設計部分當中，在本文當中主要分為了以下幾個方面來進行了分析。

首先在電源模塊電路的設計方面，在整體上采用了系統供電的方式，需要應用到的供電電壓為3.3V，其中需要利用12V的電壓來對電磁鎖模塊進行供電，其中可以利用5V的電壓來對單片機當中的最小系統部分進行供電。因此，在電源模塊中需要提供的電源種類有12V、5V和3.3V三種。在實際的應用過程當中，可以利用LM7805和AMS1117的兩個芯片來在該模塊當中的電壓進行分別實現其電壓的轉換，其中可以由12V向5V轉換，也可以由5V向3.3V電壓進行充分的轉換，圖1為系統電源模塊電路設計。

在刷卡模塊電路設計當中名主要是對射頻讀寫芯片的具體操作，在具體的使用過程當中，需要充分的利用其低功耗、封裝小、高度集成的特點來進行調制和調節，玩產后呢過了該芯片在集中式的非接觸通信方式協議下的高度應用。在這個過程當中，其內部的發送器可以對讀寫器當中所存在的天線進行觸動，在實際的運行過程當中，接收器可以作為一個調節和解碼的作用來為整體的系統創造出一個有效的環境，主要可以對ISO14443A兼容的應答器信號做出相對應的處理。在信號發出之后，天線就會對IC卡所發出的信號進行檢測響應，在對信號進行匹配之后可以進行檢測和調解信號，最后發送到相對應的單片機當中。如果將卡片放入到讀卡器的感應區時，MCU 向卡片發出尋卡命令，卡片回復其類型，讀卡器與卡片的第一步聯系就會進行進一步的建立。在天線的使用管理范圍內存著多張卡片，使用的過程當中會選擇一張卡片來對密碼信息進行驗證，從而來保證卡片自身的合法性和操作權限等。在信息驗證通過的時候，就可以對卡片進行相對應的操作。

在蜂鳴器模塊電路設計當中，在對用戶信息進行驗證的過程當中單片機的P2.0引腳就會被軟件自身的賦予到低電壓的狀態。其中在軟件內部所存在的三極管在信號的作用下就會出現導通的現象，使其出現蜂鳴的現象。如果對用戶的信息驗證不成功的時候，其蜂鳴器發出四聲連續短促的鳴叫。其中該模塊的電路設計如圖2所示。

3.2 系統軟件設計

在對系統的軟件部分進行設計的過程當中，主要是對客戶端的軟件進行設計。在具體的設計當中，需要對MFRC522射頻讀卡器進行初始化，在對信息傳輸的過程當中需要具備一定的延遲時間來保證天線自身的穩定狀況，之后就可以進行尋卡、防碰撞、選卡、讀卡、授權信息驗證操作。在這個過程當中需要注意的是，需要對信息進行授權，如果授權成功則門鎖就會打開，反之則會報警提示。

經過對該系統的測試，進行了3個電磁鎖的設置，分別代表公司大門、銷售部門以及財務部門這三個，授權端分別對三張IC卡進行了授權，一張卡的授權為開三門，一張卡授權開公司大門和銷售部兩門，還有一張卡授權開公司大門和財務部兩門。經過測試該系統達到了操作方便，穩定的目的。

4 結論

綜上所述，采用 STC89C52 單片機作為控制核心，外圍加蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、電控鎖控制電路以及LCD液晶顯示電路的方式在本文當中進行了充分的應用，對射頻刷卡進門的功能進行了設計完成。除此之外，在此種方式下的用戶可以具備存儲一張管理卡和多張用戶卡的功能，同時可以通過按鍵更改管理卡，增加、刪除用戶卡等操作功能，最終達到了良好的使用性能。

參考文獻

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