基于RFID平臺(tái)門禁系統(tǒng)的開發(fā)

周紅亞 巢海遠(yuǎn) 李紅麗

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，門禁系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)今的安全管理起到了不可替代的作用，為加強(qiáng)主要工作管理區(qū)、進(jìn)出口區(qū)域、儲(chǔ)存室、控制管理中心、電梯口等重要通道的安全防護(hù)，開發(fā)了相應(yīng)的智能門禁系統(tǒng)，以識(shí)別進(jìn)出人員的身份資料，極大地提高了進(jìn)出通道的安全性。方案提出以單片機(jī)為中央控制系統(tǒng)，輔以LCD液晶顯示電路、鍵盤輸入電路、讀卡電路等外圍電路，完成了非接觸式IC卡和密碼控制的門禁系統(tǒng)。在具體使用中，當(dāng)感應(yīng)卡接近讀卡機(jī)或通過鍵盤輸入密碼時(shí)，系統(tǒng)讀取到合法的卡信號(hào)與正確的密碼后，繼電器工作，門控鎖自動(dòng)打開，若讀取的為非法卡和錯(cuò)誤密碼，則將被禁止訪問，并在顯示器上提示卡是否合法，密碼是否正確。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，性能可靠，實(shí)用性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：RFID；門禁系統(tǒng)；IC卡；外圍電路

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）01-00-02

0 引 言

隨著科技的進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高和安全文明小區(qū)、智能化大廈建設(shè)的普遍開展，將信息化從概念提升到了普遍應(yīng)用。隨著信息化的不斷深入發(fā)展，門禁系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了初步社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)提高現(xiàn)代化管理水平和人民生活質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的信息化進(jìn)程都具有重要作用。

門禁系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是在門口裝有讀取信息的設(shè)備，只有進(jìn)出人員經(jīng)授權(quán)持有正確信息存儲(chǔ)裝置才可進(jìn)入。可有效管理出入通道的開啟和關(guān)閉，對(duì)進(jìn)出人員在第一時(shí)間進(jìn)行了控制監(jiān)督，并將危險(xiǎn)系數(shù)降到最低。在長(zhǎng)期發(fā)展的過程中，門禁系統(tǒng)種類繁多，大概可分為密碼控制門禁系統(tǒng) 、 刷卡控制門禁系統(tǒng) 、生物識(shí)別門禁系統(tǒng)等幾類。其中刷卡門禁的使用較為廣泛。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

門禁系統(tǒng)由控制器、讀卡器、系統(tǒng)軟件、電鎖、感應(yīng)卡、鍵盤輸入裝置以及顯示器等組成：

控制器：控制器是門禁系統(tǒng)的大腦，所有動(dòng)作指令都由控制器發(fā)出；

讀卡器：讀卡器是門禁系統(tǒng)的輸入設(shè)備，分為感應(yīng)式和密碼加感應(yīng)式兩種；

系統(tǒng)軟件：控制器通過軟件控制整個(gè)系統(tǒng)；

門控鎖：控制門的開關(guān)；

IC卡：通過門禁系統(tǒng)的憑證；

鍵盤輸入裝置：執(zhí)行密碼的輸入動(dòng)作；

顯示器：提示卡或密碼的合法性。

本系統(tǒng)將非接觸式IC卡和鍵盤密碼相結(jié)合以控制門鎖，通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）設(shè)置8位密碼并保存到存儲(chǔ)器中；

（2）支持非接觸式IC卡添加功能；

（3）自動(dòng)識(shí)別IC卡的功能；

（4）若忘記攜帶IC卡，可通過鍵盤輸入密碼開啟門禁。

2 詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件主要包括電源、門禁控制系統(tǒng)、讀卡模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、門控鎖等，通過各個(gè)模塊之間的合理連接，實(shí)現(xiàn)了硬件電路的設(shè)計(jì)。

主框圖如圖1所示。

2.2 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)將STC89LE52RC作為主控制器，在程序循環(huán)中判斷是否有人刷卡或輸入密碼，對(duì)門級(jí)屏幕顯示進(jìn)行控制。當(dāng)IC卡接近讀卡器時(shí)，讀卡器與卡片發(fā)生共振產(chǎn)生電荷，將卡片內(nèi)的信息發(fā)送給讀卡器，單片機(jī)將讀取到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合法信息進(jìn)行比對(duì)，若為合法卡，則驅(qū)使顯示屏顯示合法，反之則顯示非法。輸入密碼時(shí)，做出判斷后返回一個(gè)結(jié)果給單片機(jī)，若密碼錯(cuò)誤顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，反之則顯示正確提示。門禁啟閉流程如圖2所示。

2.2.1 IC卡讀卡程序

通過switch語句判斷當(dāng)前狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)處于IC卡讀卡輸入狀態(tài)時(shí)，通過調(diào)用UART_inquire（）函數(shù)去掉廠家代碼，并檢驗(yàn)、提取出當(dāng)前卡號(hào)，將卡號(hào)轉(zhuǎn)換成ASCII碼，便于比較。讀卡程序如圖3所示。

將提取出的當(dāng)前卡號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中已登記的卡號(hào)進(jìn)行比較，判斷是否相同，若相同則打開門鎖，否則不執(zhí)行打開程序。

2.2.2 密碼輸入

當(dāng)用戶忘記攜帶IC卡時(shí)，可使用密碼開啟門禁系統(tǒng)，當(dāng)用戶輸入密碼時(shí)，檢測(cè)此時(shí)按鍵0～9是否被按下，并將該按鍵的值存入數(shù)組中，當(dāng)檢測(cè)到退格鍵被按下時(shí)刪除數(shù)組中最后一個(gè)被輸入的數(shù)字；當(dāng)輸入的數(shù)字達(dá)到8位時(shí)，判斷輸入的密碼是否正確，若正確則打開門鎖，否則不執(zhí)行并提示錯(cuò)誤。密碼判斷程序如圖4所示。

2.2.3 IC卡添加

通過調(diào)用UART_inquire（）函數(shù)獲取IC卡的卡號(hào)，并將卡號(hào)存放于Card_SN_BUF數(shù)組中，便于匹配時(shí)使用。將卡號(hào)寫入E2PROM程序，實(shí)現(xiàn)斷電保存已登記IC卡卡號(hào)的功能。IC卡添加程序如圖5所示。

2.2.4 密碼設(shè)置

與密碼輸入相同，先判斷0～9任意一個(gè)按鍵是否被按下，并將按鍵值存入數(shù)組中；當(dāng)輸入的數(shù)字達(dá)到8位且按下確認(rèn)鍵時(shí)，保存密碼并寫入E2PROM中。密碼設(shè)置程序如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

通過STC下載軟件將已完成編譯的門禁系統(tǒng)的.hex文件下載到單片機(jī)中，按“下一項(xiàng)”2次進(jìn)入IC卡登記頁(yè)面，將待登記的IC卡放到讀卡模塊上，登記成功后顯示卡號(hào)。IC卡登記效果如圖7所示。

通過按壓按鍵“上一項(xiàng)”2次進(jìn)入讀卡頁(yè)面，將登記的IC卡放置于讀卡器模塊上，可以看到電子鎖打開（用繼電器展示），重復(fù)放置，繼電器狀態(tài)將持續(xù)切換。IC卡輸入效果如圖8所示。

在首頁(yè)界面按“下一項(xiàng)”3次，出現(xiàn)“密碼設(shè)置”字樣，按提示輸入8位密碼（如12345678），點(diǎn)擊“確認(rèn)”鍵，設(shè)置密碼。密碼設(shè)置效果如圖9所示。

在首頁(yè)界面按“下一項(xiàng)”1次，進(jìn)入密碼輸入模式，輸入之前設(shè)置的密碼為12345678，發(fā)現(xiàn)電子鎖被成功打開（繼電器），且界面顯示成功！密碼輸入成功如圖10所示。

若輸入錯(cuò)誤密碼（00000000），則顯示失敗，無法開鎖（繼電器不執(zhí)行操作）。密碼輸入失敗效果如圖11所示。

當(dāng)我們斷電后重新上電，發(fā)現(xiàn)已登記的IC卡卡號(hào)和密碼依然有效。

4 結(jié) 語

本項(xiàng)目主要利用RFID的工作原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用IC卡技術(shù)，當(dāng)用戶進(jìn)入門禁管理區(qū)域時(shí)需要刷卡并輸入密碼，讀卡器讀取信息后判斷該信息是否合法，若合法則執(zhí)行開門指令，否則發(fā)出警報(bào)，且該系統(tǒng)方便對(duì)IC卡卡號(hào)及密碼進(jìn)行管理。雖然該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基本功能，但仍存在許多不足之處，如IC卡信息存在被復(fù)制或修改的安全隱患，而今后也將著重對(duì)這方面的研究，期望未來的門禁系統(tǒng)可以更加智能、安全。

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