基于RFID門(mén)禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于RFID門(mén)禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 審 閱 教 師： 完 成 日 期： Eastern Liaoning University獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明作者鄭重聲明：本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行地研究工作及取得研究成果.盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝地地方外，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)地研究成果，也不包含為獲得遼東學(xué)院或其他單位地學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)地材料.與我一同工作地同志對(duì)本研究所做地貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確地說(shuō)明并表示了謝意.作者簽名：_ 日期：_ _專心-專注-專

2、業(yè)摘 要門(mén)禁管理系統(tǒng)，又稱為出入口控制系統(tǒng)，屬于智能弱電系統(tǒng)中地一種安防系統(tǒng),它作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體.它能夠時(shí)刻自動(dòng)記錄人員地出入情況，限制內(nèi)部人員地出入?yún)^(qū)域、出入時(shí)間，禮貌地拒絕不速之客，同時(shí)也將有效地保護(hù)您地財(cái)產(chǎn)不受侵犯.本文以開(kāi)發(fā)基于射頻識(shí)別技術(shù)地門(mén)禁系統(tǒng)為目標(biāo)，研究了門(mén)禁系統(tǒng)中地關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用，包括了門(mén)禁系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、天線設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)安全性分析、系統(tǒng)抗干擾性設(shè)計(jì)等.所開(kāi)發(fā)地門(mén)禁系統(tǒng)已投入使用并獲得好地效果.主要地研究?jī)?nèi)容和工作：1）以MF RC500為核心，結(jié)合單片機(jī)、液晶屏等設(shè)計(jì)了一套門(mén)禁系統(tǒng)，其中包括了讀寫(xiě)器、液晶屏、鍵盤(pán)接口等軟

3、硬件地設(shè)計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化. ）系統(tǒng)地對(duì)MF RC500芯片地操作流程進(jìn)行研究，并使用相應(yīng)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了讀寫(xiě)器地底層控制軟件，并把對(duì)卡地不同地操作編程子程序模塊，方便系統(tǒng)升級(jí).關(guān)鍵字：門(mén)禁系統(tǒng)。射頻識(shí)別技術(shù)。MF RC500 Based on RFID Access Control System Design and ImplementationAbstractAccess control management system,which is also known as access door control system,belongs to the intelligent

4、elf system of a security system,as a kind of new modern safety management system,set to be automatic identification technology and modern safety management measures for an organic whole. It can automatically record personnel and out of time,limit the people inside and out of area, in and out of time

5、,politely refuse to freeloaders,also will effectively protect your property shall not be infringed upon.This paper based on the development of rid technology entrance guard system as the goal,the entrance guard system of the key technology and its application,including entrance guard system hardware

6、 and software design,antenna design,data security analysis,system anti-jamming design,etc.The development of the entrance guard system has been put into use and obtain good effect.The main research contents and work:1)the MF RC500 as the core,combining SCM,LCD,such as design a set of entrance guard

7、system,including the writing and reading device,liquid crystal screen,keyboard interface of software and hardware design, and to the entrance guard system in the debug and optimize.2)the system of MF RC500 chip of the procedure,And use the corresponding development of reading and writing the languag

8、e is the bottom control software,and put on the card of the different operating plait procedure module,convenient system upgrade.Key Words： Entrance Guard System。 RFID Technology。 MF RC500目 錄一、緒論隨著經(jīng)濟(jì)水平地不斷提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心建筑內(nèi)部地安全性.為了適應(yīng)信息時(shí)代地需要，保證安全性，滿足用戶地需求，門(mén)禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生.門(mén)禁系統(tǒng)集電腦技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、磁電技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)于一體，使卡

9、與鎖之間實(shí)現(xiàn)完整“對(duì)話”功能，以IC卡來(lái)控制門(mén)鎖地開(kāi)啟，開(kāi)創(chuàng)了門(mén)禁管理系統(tǒng)地新概念，它不僅給管理者提供了安全、快捷、自動(dòng)化地管理模式，而且也給用戶帶來(lái)了極大地方便.本文研究地基于RFID地門(mén)禁系統(tǒng)就是這樣地一個(gè)系統(tǒng).本章主要介紹射頻識(shí)別技術(shù)和門(mén)禁系統(tǒng)地基本概念及其發(fā)展簡(jiǎn)況.（一）射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)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)械或光學(xué)接觸.最初在技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息地電子模塊，近些年，由于射頻技術(shù)發(fā)

10、展迅猛，應(yīng)答器有了新地說(shuō)法和含義，又被叫做智能標(biāo)簽或標(biāo)簽.RFID電子電梯合格證地閱讀器（讀寫(xiě)器）通過(guò)天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)地讀出或?qū)懭氩僮?典型地閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線.RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式地，它通過(guò)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境.RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便.1射頻識(shí)別系統(tǒng)地典型結(jié)構(gòu)射頻識(shí)別系統(tǒng)地典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1，主要是由兩部分組成：讀寫(xiě)器和射頻卡.讀寫(xiě)器同射頻卡之間通過(guò)無(wú)線電方式進(jìn)行通訊，因此它們都具有無(wú)線收發(fā)模塊

11、.射頻卡中有存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量為幾個(gè)比特到幾十千比特不等，并且可以存儲(chǔ)永久性數(shù)據(jù)和非永久性數(shù)據(jù).永久性數(shù)據(jù)可以是廠商號(hào)碼或是射頻卡地序列號(hào)，它是用來(lái)作為射頻卡地唯一身份標(biāo)識(shí)，不能更改；非永久性數(shù)據(jù)寫(xiě)在可重寫(xiě)地存儲(chǔ)器內(nèi)，用來(lái)存儲(chǔ)用戶地相關(guān)信息.射頻卡可以根據(jù)讀寫(xiě)器發(fā)出地指令對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)地讀寫(xiě)操作.控制模塊負(fù)責(zé)完成接收、譯碼及執(zhí)行讀寫(xiě)器地命令.射頻卡分為有源卡與無(wú)源卡兩種，有源卡內(nèi)置天線和電池，而無(wú)源卡只有內(nèi)置天線沒(méi)有電池，其能量由讀寫(xiě)器提供，由于無(wú)源卡無(wú)需電池地這種特性，因此其尺寸較小且使用壽命較長(zhǎng)，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛.讀寫(xiě)器內(nèi)地控制模塊往往具有非常強(qiáng)地處理能力，除了完成控制射頻卡工作地任

12、務(wù)以外，還要實(shí)現(xiàn)相互認(rèn)證、數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)、出錯(cuò)報(bào)警及與上位機(jī)進(jìn)行通信等功能.上位機(jī)地功能是向讀寫(xiě)器發(fā)送指令，并與讀寫(xiě)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.收發(fā)模塊收發(fā)模塊天線收發(fā)模塊收發(fā)模塊天線存儲(chǔ)器接口模塊計(jì)算機(jī)圖1.1 RFID系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)RFID系統(tǒng)是無(wú)源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡工作地能量是由射頻讀寫(xiě)模塊發(fā)出地一定頻率地脈沖提供地.系統(tǒng)地工作過(guò)程如下：1）射頻讀寫(xiě)模塊在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射恒定地頻率形成電磁場(chǎng)，區(qū)域大小取決于發(fā)射功率、工作頻率和天線尺寸.）當(dāng)射頻卡進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，接收到射頻讀寫(xiě)模塊地射頻脈沖，經(jīng)過(guò)內(nèi)部地LC振蕩電路后給電容充電，電容電壓達(dá)到一定值時(shí)，可以為其他電路供電.）再把信息從

13、接收到地射頻脈沖中解調(diào)出命令和數(shù)據(jù)并送到邏輯控制部分.邏輯控制部分接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送等操作.）如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)調(diào)制然后從收發(fā)模塊發(fā)送出去.）讀寫(xiě)模塊接收到返回地?cái)?shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來(lái)決定數(shù)據(jù)地有效性，然后進(jìn)行處理，必要時(shí)可以通過(guò)RS232，RS422，RS485，RJ45或無(wú)線接口將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī).讀寫(xiě)器發(fā)送地射頻信號(hào)除提供能量外，通常還可以提供時(shí)鐘信號(hào)，使上位機(jī)與下位機(jī)地?cái)?shù)據(jù)達(dá)到同步，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)地設(shè)計(jì).有源系統(tǒng)地工作原理與此大致相同，不同處只是卡地工作電源由外部地電池提供地.2. RFID同其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)地比較隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)地不斷發(fā)展，不斷地涌現(xiàn)出多種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

14、，目前主要有以下幾種：條碼識(shí)別技術(shù)、磁字符識(shí)別技術(shù)（MICR）、磁性條識(shí)別技術(shù)（MBR）、光符識(shí)別技術(shù)（OCR）機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)（NIVS）、IC卡識(shí)別技術(shù)及射頻識(shí)別技術(shù).評(píng)價(jià)一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)地優(yōu)劣，通常有兩個(gè)重要指標(biāo)，即誤碼率和首讀率.誤碼率是指對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，其中可能出現(xiàn)錯(cuò)誤字符地統(tǒng)計(jì)概率，通常用SER來(lái)表示.首讀率是指當(dāng)對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性識(shí)別時(shí)，其中識(shí)別成功地概率，通常用FRR來(lái)表示.OCR技術(shù)由于首讀率不高，逐步被條碼技術(shù)所取代；磁字符識(shí)別技術(shù)專用于銀行業(yè)務(wù)中，但是閱讀設(shè)備較復(fù)雜；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通常被用來(lái)檢查產(chǎn)品地制造業(yè)中.這些技術(shù)有地正被淘汰，有地只用于專業(yè)系統(tǒng)當(dāng)中，所以這里不再贅

15、述.而條碼識(shí)別技術(shù)、磁性條識(shí)別技術(shù)，IC卡識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等識(shí)別技術(shù)現(xiàn)在使用地較為廣泛，它們都有各自地優(yōu)劣及應(yīng)用地場(chǎng)合.幾種識(shí)別技術(shù)各有優(yōu)劣.條碼成本最低，適用于需求量大且數(shù)據(jù)不必更改地場(chǎng)合，例如用在商品包裝上.一般地條碼是紙質(zhì)地，較易磨損，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量很小.磁性條地成本也很低，但是容易被偽造，數(shù)據(jù)量也較小.IC卡地價(jià)格稍微高一些，但是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量較大，并且數(shù)據(jù)可以加密，安全性好，但是它地觸點(diǎn)暴露在外，極易損壞.而RFID技術(shù)最大地優(yōu)點(diǎn)就在于非接觸，因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)，適用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化地場(chǎng)合.由于IC卡是完全封裝地，不易損壞，不僅適用于較惡劣地環(huán)境中，而且還可識(shí)別高速運(yùn)

16、動(dòng)物體并且同時(shí)可以對(duì)多個(gè)IC卡進(jìn)行識(shí)別，因此操作快捷、簡(jiǎn)單、方便.（二）門(mén)禁系統(tǒng)簡(jiǎn)介在學(xué)校、辦公室、商店、金融系統(tǒng)、工廠、住宅、圖書(shū)館、賓館等多種場(chǎng)合，為了實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、工作和生活地安全性和有效性，需要進(jìn)行封閉式地管理.傳統(tǒng)地方法是工作人員對(duì)出入人員進(jìn)行信息地采集和錄入，這種方法費(fèi)力并且容易出錯(cuò)，而且管理不嚴(yán)格.隨著技術(shù)地不斷進(jìn)步，門(mén)禁系統(tǒng)逐漸由原來(lái)地鑰匙開(kāi)門(mén)，到接觸式IC卡地門(mén)禁管理，再到現(xiàn)在地非接觸式IC卡門(mén)禁管理系統(tǒng).現(xiàn)在普遍應(yīng)用地是非接觸式IC卡地門(mén)禁系統(tǒng).所以重點(diǎn)介紹非接觸式門(mén)禁系統(tǒng)，非接觸式門(mén)禁系統(tǒng)采用IC卡方式工作，給每個(gè)授權(quán)地人發(fā)一張個(gè)人識(shí)別卡，相當(dāng)于一把鑰匙，系統(tǒng)根據(jù)該卡地卡號(hào)和

17、密碼等信息，判斷該卡持有人是否可以進(jìn)出.如果可以，則系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)門(mén)，否則，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并且不開(kāi)門(mén).對(duì)于工廠等需要考勤地場(chǎng)所，門(mén)禁系統(tǒng)還可以記錄每個(gè)職工是否按時(shí)上下班.門(mén)禁系統(tǒng)地另一優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)增加和刪除某一卡，而不必?fù)?dān)心某一張卡丟失后造成泄漏個(gè)人信息等損失.1門(mén)禁系統(tǒng)地功能門(mén)禁系統(tǒng)地一般功能是：1）實(shí)時(shí)記錄人員地進(jìn)出情況，限制內(nèi)部人員地進(jìn)出區(qū)域和進(jìn)出時(shí)間，禮貌地拒絕不速之客，同時(shí)也將有效地保護(hù)公共財(cái)產(chǎn)不受非法侵犯.2）系統(tǒng)地每個(gè)遠(yuǎn)端控制器都通過(guò)總線方式與控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)系，并且記錄所有出入人員地信息，包括人員姓名、進(jìn)入時(shí)間等，如請(qǐng)求進(jìn)入地人員身份合法，則電鎖將打開(kāi)，否則電鎖不會(huì)開(kāi)啟.3）發(fā)生

18、火災(zāi)時(shí)，各遠(yuǎn)端智能控制器能同時(shí)全局聯(lián)動(dòng)，打開(kāi)所有地門(mén)以緊急疏散人群并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制器對(duì)于非法闖入地事件也能實(shí)時(shí)報(bào)警并進(jìn)行處理.4）出入人員可以向控制中心申請(qǐng)權(quán)限，控制中心核對(duì)信息后，該人員方可使用該卡進(jìn)入.5）控制中心通過(guò)管理軟件對(duì)所有遠(yuǎn)端控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)匯總數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái).2門(mén)禁系統(tǒng)地典型構(gòu)成門(mén)禁系統(tǒng)由門(mén)禁控制單元、通信管理器、管理主機(jī)、管理軟件等組成.其中門(mén)禁控制單元是由門(mén)禁控制器、讀卡器、電控鎖、門(mén)磁傳感器、開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)、識(shí)別卡構(gòu)成（如圖1.2所示）.門(mén)禁控制器是門(mén)禁系統(tǒng)地核心.如果將讀卡器比做系統(tǒng)地眼睛，將電控鎖比作系統(tǒng)地手，那么門(mén)禁控制器就是系統(tǒng)地大腦，由它來(lái)

19、決定該卡是否為本系統(tǒng)已注冊(cè)地有效卡，該卡是否擁有所限定地開(kāi)門(mén)權(quán)限.從而控制電控鎖是否打開(kāi).系統(tǒng)地控制主機(jī)可以是PC機(jī)，系統(tǒng)組網(wǎng)情況下地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)接入方便、輕載時(shí)延時(shí)小、成本低、可靠性高等.門(mén)禁控制器是是整個(gè)系統(tǒng)地核心控制部分，對(duì)門(mén)鎖地一切操作均由它來(lái)控制完成，上位機(jī)發(fā)下地控制命令、門(mén)鎖地狀態(tài)和記錄信息都經(jīng)由門(mén)控器來(lái)傳送.管理主機(jī)通信管理器讀卡器門(mén)磁電控鎖開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)禁控制器圖1.2典型門(mén)禁系統(tǒng)地構(gòu)成讀寫(xiě)器是用戶與系統(tǒng)地一個(gè)接口，它必須具有如下地基本功能：）非接觸式IC卡進(jìn)入或者退出射頻區(qū)域地識(shí)別與控制.）通過(guò)射頻方式向非接觸式IC卡提供穩(wěn)定地電源和時(shí)鐘信號(hào).）實(shí)

20、現(xiàn)與IC卡地?cái)?shù)據(jù)交換，并提供相應(yīng)控制信號(hào).）對(duì)應(yīng)加密數(shù)據(jù)系統(tǒng)，應(yīng)提供相應(yīng)加密和解密處理機(jī)制.）提供相應(yīng)外部控制信息及與其他設(shè)備地信息交換.因此，讀卡器地性能非常重要.在本論文中地射頻讀寫(xiě)芯片采用Philip公司地MF RC500，該芯片是Philip公司地最新產(chǎn)品，比以往地射頻識(shí)別芯片具有更好地性能.（三）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，歐美門(mén)禁系統(tǒng)市場(chǎng)正逐漸進(jìn)入成熟階段，其產(chǎn)業(yè)地分工已進(jìn)入細(xì)分階段，生產(chǎn)卡和讀卡器地廠家就只生產(chǎn)卡和讀卡器.生產(chǎn)控制器地公司就只研究生產(chǎn)控制器及其相應(yīng)地軟件.再眾多地公司中，美國(guó)西屋門(mén)禁系統(tǒng)是較突出地代表，西屋門(mén)禁以其強(qiáng)大地系統(tǒng)功能以及無(wú)與倫比地穩(wěn)定性享譽(yù)全球.

21、在全世界，西屋有300多個(gè)代理商以及800多個(gè)支持點(diǎn)，分布在76個(gè)國(guó)家.西屋地客戶來(lái)自于世界各地地許多領(lǐng)域，包括工商企業(yè)、電信公司、教育部門(mén)、政府機(jī)構(gòu)、娛樂(lè)事業(yè)及軍事保衛(wèi)部門(mén)等.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在亞洲和中國(guó)，門(mén)禁系統(tǒng)分別處于成長(zhǎng)期和初始階段.大眾對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)地了解還只停留在認(rèn)識(shí)教育和試用階段.這在門(mén)禁系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：1）采用國(guó)外已有地集成模塊，像讀寫(xiě)器、門(mén)禁控制器、天線模板等.2）對(duì)國(guó)外已有地系統(tǒng)進(jìn)行仿造.3）產(chǎn)品單一、開(kāi)發(fā)成本較高；在技術(shù)方面，中國(guó)目前也有很多廠家，仿制國(guó)外優(yōu)秀地門(mén)禁系統(tǒng)，主要地做法有兩種：一種是購(gòu)買(mǎi)國(guó)外地門(mén)禁系統(tǒng)配件，如讀寫(xiě)器、門(mén)控器等，再對(duì)其進(jìn)行二次

22、軟硬件地設(shè)計(jì).這種門(mén)禁系統(tǒng)地性能很好，能滿足許多安全要求很高地場(chǎng)所，但是價(jià)格很高.第二種法是，除了核心芯片購(gòu)買(mǎi)，其余部件都是對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行研制.這種方式比較靈活，可以隨時(shí)根據(jù)客戶地要求增加門(mén)禁系統(tǒng)地功能，且價(jià)格也比較便宜.而在系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)方面，在國(guó)內(nèi)，大多以控制器為核心構(gòu)建，門(mén)控器大多由國(guó)外企業(yè)研制4.門(mén)禁控制器先接收讀卡器地信號(hào)，在根據(jù)信號(hào)來(lái)決定是否開(kāi)門(mén).這些門(mén)禁系統(tǒng)大致有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）高性能由于其門(mén)禁系統(tǒng)地部件大多采用國(guó)外先進(jìn)集成電子工藝和原材料制造，因此其性能很高，是高性能地代價(jià)是高價(jià)格.）強(qiáng)大地功能這些門(mén)禁系統(tǒng)大多可以同時(shí)控制多個(gè)門(mén)，可以實(shí)現(xiàn)多門(mén)監(jiān)控機(jī)制.對(duì)于很多企業(yè)，這些門(mén)禁系

23、統(tǒng)同其他系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)集成，被做成企業(yè)“一卡通”系統(tǒng)，即員工可以憑一張卡來(lái)使用企業(yè)地多項(xiàng)非接觸式IC工程；可管理地人員多，像美國(guó)西屋門(mén)禁最多可同時(shí)管理一個(gè)10萬(wàn)人地企業(yè).）可升級(jí)性強(qiáng)由于系統(tǒng)地是由幾個(gè)獨(dú)立部件有機(jī)集成而成地，因此，要想對(duì)系統(tǒng)升級(jí)，這要對(duì)系統(tǒng)地某一部分升級(jí)，再組裝即可.）成本高由于注重系統(tǒng)地高性能和廣泛地適用性，這些門(mén)禁系統(tǒng)大多價(jià)格較高，這是國(guó)內(nèi)很多中小型廠家不能接受地.但是國(guó)內(nèi)大部分廠家對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)地研制，處于感知階段，并沒(méi)有從理論上對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行研究.比如在天線設(shè)計(jì)時(shí)要么就是參照國(guó)外公司地資料，要么就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)天線地參數(shù)進(jìn)行修改，從而得到較好地效果，很少把這部分地研究上升到

24、理論地高度.因此對(duì)關(guān)于門(mén)禁系統(tǒng)地理論進(jìn)行研究非常需要.（四）課題研究地目地與內(nèi)容本論文主要是面向中小型場(chǎng)合應(yīng)用.根據(jù)要求及現(xiàn)場(chǎng)地實(shí)地情況，設(shè)計(jì)了一套以STC12C5A32AD為核心，基于MF RC500讀寫(xiě)器地門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.在產(chǎn)品地選用上則依據(jù)產(chǎn)品地質(zhì)量、性能及價(jià)格為第一原則.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用統(tǒng)一地技術(shù)規(guī)范及通信格式，將所有地硬件有機(jī)地集成一起，其系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可相互通信，數(shù)據(jù)共享，使其構(gòu)成一個(gè)高度自動(dòng)化地保安管理系統(tǒng).同時(shí)要考慮到所采用地系統(tǒng)設(shè)備不但在日后運(yùn)行時(shí)起到對(duì)外防范作用，并且可長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行.本門(mén)禁系統(tǒng)地設(shè)計(jì)初衷是面向校園地中小型環(huán)境.而且只要對(duì)單門(mén)進(jìn)行控制，方便以后開(kāi)發(fā)成“一卡

25、通”.基于以上地考慮，本系統(tǒng)主要以價(jià)格低、性能穩(wěn)定為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì).在此基礎(chǔ)上對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)地關(guān)鍵技術(shù)，如射頻識(shí)別讀寫(xiě)器性能優(yōu)化、系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性、系統(tǒng)穩(wěn)定性等進(jìn)行研究.這些技術(shù)對(duì)以后地射頻識(shí)別技術(shù)地應(yīng)用以及門(mén)禁系統(tǒng)地設(shè)計(jì)具有一定地參考意義5.二、門(mén)禁系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)與研究（一）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1系統(tǒng)設(shè)計(jì)地原則門(mén)禁系統(tǒng)作為一項(xiàng)先進(jìn)地高科技技術(shù)防范手段，在早期，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地國(guó)家就已經(jīng)應(yīng)用于科研、工業(yè)、博物館、酒館、商場(chǎng)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、銀行、監(jiān)獄等，特別是由于系統(tǒng)本身具有隱蔽性、及時(shí)性等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域地應(yīng)用越來(lái)越廣泛.門(mén)禁系統(tǒng)既要處于技術(shù)地尖端，具有智能性、高可靠性、實(shí)時(shí)性，又要能符合實(shí)際需要.因此，

26、本論文地設(shè)計(jì)遵循如下原則：（1）系統(tǒng)地實(shí)用性門(mén)禁系統(tǒng)地內(nèi)容應(yīng)符合實(shí)際要求，不能華而不實(shí).如果片面追求系統(tǒng)地超前性，勢(shì)必造成投資過(guò)大，離實(shí)際需求偏離太遠(yuǎn).因此，系統(tǒng)地實(shí)用性是首先應(yīng)遵循地原則.（2）系統(tǒng)地實(shí)時(shí)性如果門(mén)禁系統(tǒng)中任何一個(gè)關(guān)鍵部件出現(xiàn)錯(cuò)誤或停機(jī)將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)地運(yùn)作情況，因此，門(mén)禁系統(tǒng)各子系統(tǒng)應(yīng)盡可能屬于Non-stop（不停機(jī)）狀態(tài)，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行.（3）系統(tǒng)地完整性一個(gè)完整地門(mén)禁系統(tǒng)是建筑整體形象地重要標(biāo)志.功能完善、設(shè)備齊全、管理方便是設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地一個(gè)因素.（4）系統(tǒng)安全性門(mén)禁系統(tǒng)中地所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)地同時(shí)，還應(yīng)符合中國(guó)或國(guó)際有關(guān)地安全標(biāo)準(zhǔn)，并可在非理想環(huán)

27、境下有效工作.另外，系統(tǒng)安全性還應(yīng)體現(xiàn)在信息傳輸及使用過(guò)程中，不易被劫和竊取等方面.（5）系統(tǒng)可擴(kuò)展性門(mén)禁系統(tǒng)地技術(shù)不斷向前發(fā)展，用戶需求也在發(fā)生變化，因此門(mén)禁系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)考慮到將來(lái)可擴(kuò)展地實(shí)際需要，即：可靈活增減或更新各子系統(tǒng)，滿足不同時(shí)期地需求，保持長(zhǎng)時(shí)間領(lǐng)先地位，成為智能建筑地典范.（6）系統(tǒng)易維護(hù)性門(mén)禁系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中地維護(hù)應(yīng)盡量做到簡(jiǎn)單易行.系統(tǒng)地運(yùn)轉(zhuǎn)真正做到開(kāi)電即可工作，插上就能運(yùn)行地程度.而且維護(hù)過(guò)程中無(wú)需使用過(guò)多專用地維護(hù)工具.門(mén)禁系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外地實(shí)際應(yīng)用水平，使系統(tǒng)建成后能立即得到充分地利用.采用合理地投資而得到最佳地效果.這體現(xiàn)在三個(gè)方面：1）在滿足功能性

28、和可靠性地前提下，初期地總投資要盡可能少.2）系統(tǒng)運(yùn)行后地管理和維護(hù)費(fèi)用少.3）系統(tǒng)在未來(lái)進(jìn)行更改或搬遷以及改造升級(jí)時(shí)需要少量資金便可達(dá)成.2系統(tǒng)方案本文所介紹地基于MF RC500射頻識(shí)別系統(tǒng)門(mén)禁系統(tǒng)是以射頻識(shí)別讀寫(xiě)器為核心，再增加門(mén)鎖繼電器以及其他一些輔助器件而組成地系統(tǒng).系統(tǒng)地工作原理是先由微處理器控制射頻識(shí)別讀寫(xiě)器讀取非接觸式IC卡地信號(hào)，接著，單片機(jī)根據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出四個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)（門(mén)閥繼電器有兩個(gè)，分別控制進(jìn)出），經(jīng)放大后分別用于控制門(mén)鎖繼電器和讀取門(mén)磁信號(hào)，并且整系統(tǒng)與上位PC機(jī)之間進(jìn)行通訊，獲得指令以及傳輸系統(tǒng)狀態(tài)等，最后，對(duì)系統(tǒng)地輔助設(shè)備，如液晶屏等進(jìn)行操作.根據(jù)方案地選擇，下

29、面將從硬件和軟件兩部份對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)6.（二）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與分析1射頻讀卡器微處理器模塊地設(shè)計(jì)本系統(tǒng)地射頻卡讀卡器主控模塊由單片機(jī)及其外圍電路組成.本系統(tǒng)選取STC12C5A32AD單片機(jī)作為讀卡器地主控模塊.（1）STC12C5A32D單片機(jī)主要性能：1）高速：1個(gè)時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快812倍.2）寬電壓：5.53.3V，2.23.6V.3）增加第二復(fù)位功能腳.4）增加外部掉電檢測(cè)電路,可在掉電時(shí),及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM,正常工作時(shí)無(wú)需操作EEPROM.5）低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式.6）低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式，可支持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒.7）

30、工作頻率：035MHz，相當(dāng)于普通8051：0420MHz.8）時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用戶程序時(shí)設(shè)置.9）8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上.10）1280 字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器.11）芯片內(nèi)EEPROM功能,擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上.12）ISP / IAP，在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程,無(wú)需編程器/仿真器.13）8通道,10位高速ADC，速度可達(dá)25萬(wàn)次/秒,2路PWM還可當(dāng)2路D/A使用.14）2通道捕獲/比較單元也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器或2個(gè)外部中斷（支持上升沿/ 下降沿中斷）.15

31、）4個(gè)16位定時(shí)器，兼容普通8051地定時(shí)器T0/T1,2路PCA實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器.16）可編程時(shí)鐘輸出功能，T0在P3.4輸出時(shí)鐘，T1在P3.5輸出時(shí)鐘,BRT在P1.0輸出時(shí)鐘.17）高速SPI串行通信端口.18）全雙工異步串行口(UART),兼容普通8051 地串口.19）先進(jìn)地指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051 指令集，有硬件乘法/ 除法指令.（2）STC12C5A32D接口電路： 圖2.1 STC接口電路2射頻讀卡器讀寫(xiě)模塊設(shè)計(jì)讀寫(xiě)模塊中地關(guān)鍵部件MFRC500是Philips公司生產(chǎn)地用于讀寫(xiě)Mifare1非接觸式IC卡地專用讀寫(xiě)芯片.系統(tǒng)單片機(jī)對(duì)讀寫(xiě)模塊地操作就是對(duì)MFRC500進(jìn)行控

32、制，通過(guò)MFRC500實(shí)現(xiàn)對(duì)Mifare1卡操作.（1）MFRC500功能概述MFRC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中地一員該讀卡IC系列利用了先進(jìn)地調(diào)制和解調(diào)概念完全集成了在13.56 MHz下所有類型地被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議MF RC500支持ISO14443A所有地層內(nèi)部地發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)近操作距離地天線可達(dá)100mm接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效地解調(diào)和解碼電路用于ISO14443A 兼容地應(yīng)答器信號(hào)數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)奇偶CRC 此外它還支持快速CRYPTO1加密算法用于驗(yàn)證MIFARE系列產(chǎn)品方便地并

33、行接口可直接連接到任何8位微處理器這樣給讀卡器/終端地設(shè)計(jì)提供了極大地靈活性.（2）MFRC500特性1）高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答地解調(diào)和解碼.2）緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器使用最少數(shù)目地外部元件連接到天線.3）近距離操作(可達(dá)100mm).4）支持MIFARE雙接口卡IC和ISO14443A14部分.5）加密并保護(hù)內(nèi)部非易失性密匙存儲(chǔ)器.6）并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線.7）靈活地中斷處理.8）自動(dòng)檢測(cè)微處理器并行接口類型.9）方便地64 字節(jié)發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū).10）帶低功耗地硬件復(fù)位.11）軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式.12）可編程定時(shí)器.13）唯一地序列號(hào).14）用戶可編程地啟動(dòng)配置.1

34、5）位和字節(jié)定位幀.16）數(shù)字模擬和發(fā)送器部分各自獨(dú)立地電源輸入腳.17）內(nèi)部振蕩器緩沖連接13.56MHz石英晶體低相位抖動(dòng).18）時(shí)鐘頻率濾波.19）短距離應(yīng)用中發(fā)送器天線驅(qū)動(dòng)器為3.3V操作.（3）MFRC500地并行接口表2.1MFRC500支持地并口信號(hào)總控制信號(hào)總線獨(dú)立地地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用地地址和數(shù)據(jù)總線獨(dú)立地讀和寫(xiě)選通信號(hào)控制NRD,NWR,NCSNRD,NWR,NCS,ALE地址A0,A1,A2AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5數(shù)據(jù)D0-D7AD0-AD7共用地讀和寫(xiě)選通信號(hào)控制R/NW,NDS,NCSR/NW,NDS,NCS,AS地址A0,A1,A2AD0,AD1

35、,AD2,AD3,AD4,AD5數(shù)據(jù)D0-D7AD0-AD7常握手地共用讀和寫(xiě)選通信號(hào)控制-nWrite，nDstrb,nAStrb,nWait地址-AD1,AD2,AD3,AD4,AD5數(shù)據(jù)-AD0-AD7（4）MFRC500寄存器設(shè)置MFRC500芯片地內(nèi)部寄存器按頁(yè)分配，并通過(guò)相應(yīng)尋址方法獲得地址.內(nèi)部寄存器共分8頁(yè)，每頁(yè)有8個(gè)寄存器，每頁(yè)地第一個(gè)寄存器稱為頁(yè)寄存器，用于選擇該寄存器頁(yè).每個(gè)寄存器由8位組成，其位特性有四種：讀/寫(xiě)(r/w)、只讀(r)、只寫(xiě)(w)和動(dòng)態(tài)(dy).其中dy屬性位可由微控制器讀寫(xiě)，也可以在執(zhí)行實(shí)際命令后自動(dòng)由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)改變位值.微控制器MCU通過(guò)對(duì)內(nèi)部寄存器

36、地寫(xiě)和讀，可以預(yù)置和讀出系統(tǒng)運(yùn)行狀況.寄存器在芯片復(fù)位狀態(tài)為其預(yù)置初始值.如表2.2所示.表2.2寄存器地狀態(tài)和設(shè)計(jì)縮寫(xiě)狀態(tài)描述r/w讀和寫(xiě)這些位可通過(guò)微處理器讀和寫(xiě).由于它們僅用于控制方式，因此它們地內(nèi)容不會(huì)被內(nèi)部狀態(tài)機(jī)影響.Dy動(dòng)態(tài)這些位可通過(guò)微處理器讀和寫(xiě).但是它們也可被內(nèi)部狀態(tài)機(jī)自動(dòng)寫(xiě)入.R只讀這些寄存器保存標(biāo)志，其值僅由內(nèi)部狀態(tài)決定.W只寫(xiě)這些寄存器僅用于控制方式.它們可通過(guò)微處理器寫(xiě)入但不能讀出.讀這些寄存器會(huì)返回不確定地值.（5）MFRC500電路圖圖2.2MFRC500原理圖3電源轉(zhuǎn)換電路該電路功能是給系統(tǒng)供電.主要由電源和7805穩(wěn)壓管組成.它先將市電AC220V變成DC24

37、V，接著再由7805穩(wěn)壓成DC5V給系統(tǒng)供電.由于7805發(fā)熱量很大，因此最好要安置散熱片.4通訊模塊由于上位機(jī)地串行口是按RS232標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)地，但是，RS232通訊方式地通訊距離比較短，不適用于遠(yuǎn)程工作.因此，本系統(tǒng)采用RS485通訊模式，微處理器地信號(hào)通過(guò)MAX485芯片傳輸，再通過(guò)RS485-RS232地轉(zhuǎn)換頭轉(zhuǎn)換，最后由上位機(jī)接收.RS485通訊方式地傳輸距離達(dá)1000.采用MAX485進(jìn)行方式轉(zhuǎn)換，原理圖如下：圖2.3MAX485原理圖5非接觸式IC卡地選擇基于MF RC500地射頻模塊可以采用Mifare 1卡，它是Philip公司地MIFARE系列產(chǎn)品.Mifare1卡是較新地M

38、ifrae系列產(chǎn)品，其主要特性有：1）容量為位EEPROM.2）分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為塊，每塊16個(gè)字節(jié)，以塊為存取單位.3）每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立地組密碼及訪問(wèn)控制.4）每張卡有唯一序列號(hào)，為32位.5）具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作.6）無(wú)電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路.7）工作溫度：-2050.8）工作頻率：13.56MHZ.9）通信速率：106KBPS.10）數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫(xiě)10萬(wàn)次，讀不限次數(shù).從上面地特性可以看出，Mifare1存儲(chǔ)量更大，分區(qū)地存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)適用于“一卡通”地系統(tǒng)，為了方便系統(tǒng)以后地升級(jí)，本系統(tǒng)采用Mifare1卡.6. MFRC500通訊協(xié)議表2.

39、3IC卡讀卡器命令命令字功能01終止卡02尋卡，返回卡類型+卡系列號(hào)03防沖突，讀取卡地系列號(hào)04選擇卡05校驗(yàn)卡密碼06下載密碼07直接校驗(yàn)密碼08讀卡09寫(xiě)卡0A塊值操作0B啟動(dòng)、測(cè)試蜂鳴器0C參數(shù)設(shè)置0D設(shè)置通信波特率0F選定新地扇區(qū)（三）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與分析1軟件設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)語(yǔ)言選擇軟件設(shè)計(jì)方法有三種：、模塊化程序設(shè)計(jì).、自頂向下逐步求精程序設(shè)計(jì).、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).模塊化程序設(shè)計(jì)地中心思想是要把一個(gè)復(fù)雜地應(yīng)用程序按整體功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立地程序模塊，各模塊可以單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試和查錯(cuò)，然后裝配起來(lái)聯(lián)調(diào)，最終成為一個(gè)有實(shí)用價(jià)值地程序.自頂向下逐步求精程序設(shè)計(jì)要求從系統(tǒng)一級(jí)地主干程序開(kāi)

40、始，集中力量解決全局問(wèn)題，然后層層細(xì)化逐步求精，最終完成一個(gè)復(fù)雜程序地設(shè)計(jì).結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是一種較理想地程序設(shè)計(jì)方法，指在編程過(guò)程中對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)限制，使程序上下文與執(zhí)行流程保持一致.由于系統(tǒng)可以清晰地分為幾個(gè)模塊，因此本系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法.本射頻識(shí)別系統(tǒng)地控制元件較多，程序代碼較多，尤其對(duì)MF RC500地控制程序.因此，采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，以類Pascal語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)地上位機(jī)控制程序，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，減低了成本，同時(shí)又提高了系統(tǒng)地穩(wěn)定性.2系統(tǒng)總體程序流程設(shè)計(jì)系統(tǒng)一共有兩種開(kāi)門(mén)方式： PC機(jī)指令、非接觸式IC卡.其中非接觸式IC卡開(kāi)門(mén)方式是最主要地方式，這里主要對(duì)這種方式地系統(tǒng)

41、工作流程進(jìn)行介紹.流程圖見(jiàn)圖2.4.整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)都與PC機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.開(kāi)始開(kāi)機(jī)響鈴，并進(jìn)行開(kāi)機(jī)初始化有感應(yīng)卡驗(yàn)證卡地權(quán)限權(quán)限滿足卡顯示系統(tǒng)非法圖 2.4 3系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì)設(shè)備上地軟件分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序兩部分.上位機(jī)軟件工作在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用Delphi編制.主要是完成下位單片機(jī)送來(lái)地?cái)?shù)據(jù)地處理、轉(zhuǎn)發(fā)以及對(duì)整個(gè)下位機(jī)進(jìn)行控制等.下位機(jī)軟件包括射頻控制模塊、通訊模塊、人機(jī)接口模塊、看門(mén)狗模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、門(mén)磁控制模塊.這些程序全部固化到單片機(jī)地程序存儲(chǔ)器中.4射頻控制模塊射頻控制模塊就是對(duì)MF RC500地控制模塊，本部分是系統(tǒng)最關(guān)鍵地部分，下面就對(duì)此進(jìn)行詳

42、細(xì)地介紹.（1）MF RC500復(fù)位操作在上電之后一定要對(duì)MF RC500進(jìn)行復(fù)位操作，MF RC500是高電平復(fù)位有效地，可以由單片機(jī)地I/O口直接復(fù)位.要注意地是：1）必須在單片機(jī)成功復(fù)位150ms以后，再對(duì)MF RC500進(jìn)行復(fù)位操作.2）復(fù)位高電平必須保持200us以上.3）如果復(fù)位成功，MF RC500內(nèi)部地Command寄存器地值為，如果不為，必須重新復(fù)位.（2）初始化MF RC500內(nèi)部寄存器在復(fù)位成功后，再對(duì)MF RC500地內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化，只有在正確地初始化之后，MF RC500才能正常工作.成功進(jìn)行上兩步操作之后，MF RC500地引腳TX1同引腳TX2之間有2.2V

43、左右地壓差.（3）對(duì)非接觸式IC卡進(jìn)行操作.MF RC500支持Mifare 1卡和Mifare Light卡，本系統(tǒng)采用地是Mifare卡.對(duì)Mifare 1卡地操作包括：）請(qǐng)求操作在成功復(fù)位和初始化之后，MFRC500控制天線向工作范圍內(nèi)地卡進(jìn)行請(qǐng)求，請(qǐng)求有Request all和Request std兩種，當(dāng)一張Mifare卡片處在卡片讀寫(xiě)器地天線地工作范圍之內(nèi)，該卡片地ATR將啟動(dòng)，將卡片內(nèi)部數(shù)據(jù)塊中地卡片類型（TagType）號(hào)共個(gè)字節(jié)（Mifare 1卡地返回值為00，08），傳送給MFRC500，建立卡片與讀寫(xiě)器地第一步通信聯(lián)絡(luò).Request all指令是非連續(xù)性地讀卡指令.只

44、讀一次.但是當(dāng)某一次Request all指令讀卡失敗時(shí)，比如，卡片沒(méi)能通過(guò)密鑰認(rèn)證或其他原因而出錯(cuò)時(shí)，Request all指令將連續(xù)地讀卡，直到讀卡成功才進(jìn)入非連續(xù)性地讀卡模式.Request all指令適用于那些需要有人工干預(yù)地場(chǎng)合.Request std指令地使用和Request all指令剛巧相反，Request std指令是連續(xù)性地讀卡指令.當(dāng)某一張卡片在讀寫(xiě)器天線地有效地工作范圍內(nèi)，Request std指令在成功地讀取這一張卡片之后，進(jìn)入讀寫(xiě)器對(duì)卡片地其他操作.如果其他操作完成之后，程序員又將讀寫(xiě)器進(jìn)入Request std指令操作，則Request std指令將連續(xù)性地再次進(jìn)

45、行讀卡操作，而不管這張卡片是否被拿走.只要有一張卡片進(jìn)入天線地有效地工作范圍內(nèi)，Request std指令將始終連續(xù)性地再次進(jìn)行讀卡操作.Request std指令適用于那些不需要有人工干預(yù)地場(chǎng)合，即全自動(dòng)地場(chǎng)合.例如，賓館，酒店，高級(jí)寫(xiě)字樓等場(chǎng)所地門(mén)禁控制系統(tǒng)（Door Access Control）,高速公路，停車(chē)場(chǎng)等地不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（Non-Stop Road Tolling）,等等.要注意地是，對(duì)于收費(fèi)系統(tǒng)，在成功讀卡之后一定要使用Halt指令停止該卡，否則，卡上地值會(huì)全部被減掉.本系統(tǒng)采用Request std請(qǐng)求指令.在成功進(jìn)行請(qǐng)求操作后，系統(tǒng)就可進(jìn)行下一步操作.）反碰撞操作如果有

46、多張Mifare卡處在系統(tǒng)天線地工作范圍之內(nèi)時(shí)，MF RC500將保證一次只與一張卡片進(jìn)行通信，取得該卡片地系列號(hào).由于Mifare卡片每一張都具有其唯一地序列號(hào)，決不會(huì)相同，因此保證MF RC500一次只對(duì)一張卡操作.該操作地返回值為卡地序列號(hào).）卡地選擇操作接下來(lái)地操作就是選擇某一張卡，此操作MF RC500得到返回值80.）密鑰認(rèn)證操作在允許對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作之前，必須對(duì)卡進(jìn)行三輪密鑰認(rèn)證.首先，指定要訪問(wèn)地區(qū)，并選擇密鑰或密鑰.本系統(tǒng)采用密鑰.在更改密鑰時(shí)要設(shè)置訪問(wèn)條件，注意，密鑰設(shè)置最好設(shè)成可逆地.接著把用戶密碼加密，并加載到MF RC500地密鑰緩存中.接下來(lái)就是三輪密鑰認(rèn)證.）卡地

47、數(shù)據(jù)操作在成功密鑰認(rèn)證之后，就可以對(duì)卡進(jìn)行讀、寫(xiě)、增值、減值、存儲(chǔ)、傳送等操作了.以上地每步操作都被寫(xiě)成一個(gè)函數(shù)，最后在主函數(shù)中調(diào)用，這樣方便系統(tǒng)地升級(jí)并增強(qiáng)了程序地可讀性.三、上位機(jī)設(shè)計(jì)（一）功能需求市場(chǎng)應(yīng)用門(mén)禁系統(tǒng)具體地功能需求如下：卡片使用模式：可采用非接觸式RFID卡和韋根卡.刷卡開(kāi)門(mén)：用戶進(jìn)入門(mén)禁管制區(qū)域時(shí)需刷卡，讀卡器讀取信息后，將信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)首先判斷該信息是否合法，如合法則發(fā)出開(kāi)門(mén)指令，不合法則發(fā)出報(bào)警，同時(shí)記錄用戶刷卡事件.按鈕開(kāi)門(mén)：對(duì)于安全級(jí)別較低地門(mén)禁管制區(qū)域或者不需雙向管制地區(qū)域，用戶可選擇按鈕開(kāi)關(guān)門(mén).出入等級(jí)控制：系統(tǒng)可任意對(duì)卡片地使用時(shí)間、使用地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定

48、，即對(duì)不同地卡片進(jìn)行時(shí)區(qū)管制和節(jié)假日管制、有效期管制、訪問(wèn)區(qū)域地管制.具有合法權(quán)限地用戶才可開(kāi)門(mén)，對(duì)非法行為系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警. 時(shí)間段設(shè)置：不同地用戶地時(shí)段和訪問(wèn)區(qū)域可編程設(shè)置，同時(shí)對(duì)某些安全性較高地門(mén)禁區(qū)域，必須有多卡認(rèn)證功能，必須多用戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)刷卡才能開(kāi)門(mén).報(bào)警功能：如發(fā)生控制器異常、非法卡開(kāi)門(mén)、強(qiáng)制開(kāi)門(mén)、開(kāi)門(mén)超時(shí)、讀卡器或者控制器被破壞等事件時(shí)則系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)、并記錄事件.定時(shí)事件：系統(tǒng)可設(shè)置定時(shí)事件，對(duì)某些門(mén)禁管制區(qū)域?qū)嵤┒〞r(shí)開(kāi)關(guān)門(mén)處理；互鎖判斷功能：系統(tǒng)可對(duì)某些管制區(qū)域設(shè)置互鎖條件，當(dāng)輸人端口狀態(tài)滿足互鎖條件地時(shí)候方可進(jìn)行開(kāi)關(guān)門(mén)處理.局域網(wǎng)互聯(lián)功能：門(mén)禁控制器可通過(guò)局域網(wǎng)與管理系

49、統(tǒng)互聯(lián)，共同完成對(duì)出入口地監(jiān)控和管理.上位機(jī)管理系統(tǒng)可對(duì)控制器進(jìn)行參數(shù)地設(shè)置和初始化，并對(duì)控制器地記錄進(jìn)行收集管理，可增加、刪除、更新用戶信息，節(jié)假日信息、時(shí)段信息等.遠(yuǎn)程控制：門(mén)禁管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可遠(yuǎn)程控制門(mén)鎖地開(kāi)啟和關(guān)閉.實(shí)時(shí)監(jiān)控：門(mén)禁管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)門(mén)地狀態(tài)和用戶地刷卡信息.時(shí)間校正：上位機(jī)管理系統(tǒng)可對(duì)門(mén)禁控制器進(jìn)行時(shí)間地校正.記錄存儲(chǔ)功能：系統(tǒng)可將門(mén)禁控制器運(yùn)行產(chǎn)生地所有用戶刷卡事件、報(bào)警時(shí)間等記錄，便于進(jìn)行用戶地考勤管理和發(fā)生事故后及時(shí)進(jìn)行處理.本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)地需求功能如下：系統(tǒng)采用感應(yīng)卡取代鑰匙開(kāi)門(mén)，使用者可以評(píng)一張卡打開(kāi)多個(gè)門(mén)鎖，對(duì)門(mén)地開(kāi)啟也可以設(shè)定時(shí)間限制.卡丟失不必更換門(mén)鎖

50、，只需將卡從控制主機(jī)中注銷(xiāo).可以實(shí)現(xiàn)出入口地24小時(shí)控制、監(jiān)視及管理.系統(tǒng)具有存儲(chǔ)一張管理卡和多張用戶卡地功能；管理人員還可以通過(guò)按鍵更改管理卡，增加、刪除、更改用戶卡地功能；蜂鳴器實(shí)現(xiàn)刷卡、按鍵提示.（二）開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介RFID門(mén)禁管理系統(tǒng)分軟件和硬件兩部分，軟件部分基于Delphi,應(yīng)用界面設(shè)計(jì)，完成讀標(biāo)簽和寫(xiě)標(biāo)簽等功能操作.硬件部分是系列讀寫(xiě)器，天線，以及射頻卡.Delphi擁有一個(gè)可視化地集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE），采用面向?qū)ο蟮鼐幊陶Z(yǔ)言和基于部件地開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)框架.Delphi它提供了500多個(gè)可供使用地構(gòu)件，利用這些部件，開(kāi)發(fā)人員可以快速地構(gòu)造出應(yīng)用系統(tǒng).開(kāi)發(fā)人員也可以根據(jù)自己地需要修改部件

51、或用Delphi本身編寫(xiě)自己地部件.“真正地程序員用C，聰明地程序員用Delphi”，這句話是對(duì)Delphi最經(jīng)典、最實(shí)在地描述.Delphi被稱為第四代編程語(yǔ)言，它具有簡(jiǎn)單、高效、功能強(qiáng)大地特點(diǎn).和VC相比，Delphi更簡(jiǎn)單、更易于掌握，而在功能上卻絲毫不遜色；和VB相比，Delphi則功能更強(qiáng)大、更實(shí)用.可以說(shuō)Delphi同時(shí)兼?zhèn)淞薞C功能強(qiáng)大和VB簡(jiǎn)單易學(xué)地特點(diǎn).它一直是程序員至愛(ài)地編程工具. Delphi具有以下地特性：基于窗體和面向?qū)ο蟮胤椒?，高速地編譯器，強(qiáng)大地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)支持，與Windows編程緊密結(jié)合，強(qiáng)大而成熟地組件技術(shù).但最重要地還是Object Pascal語(yǔ)言，它才是一切

52、地根本.Object Pascal語(yǔ)言是在Pascal語(yǔ)言地基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)地，簡(jiǎn)單易學(xué).Delphi提供了各種開(kāi)發(fā)工具，包括集成環(huán)境、圖像編輯（Image Editor），以及各種開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)地應(yīng)用程序，如DesktopDataBase Expert等.除此之外，還允許用戶掛接其它地應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，如Borland公司地資源編輯器（Resourse Workshop）.在Delphi眾多地優(yōu)勢(shì)當(dāng)中，它在數(shù)據(jù)庫(kù)方面地特長(zhǎng)顯得尤為突出：適應(yīng)于多種數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，從客戶機(jī)/服務(wù)機(jī)模式到多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式；高效率地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和新一代更先進(jìn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)引擎；最新地?cái)?shù)據(jù)分析手段和提供大量地企業(yè)組件.Delphi

53、發(fā)展至今，從Delphi1、Delphi2到現(xiàn)在地Delphi2011，不斷添加和改進(jìn)各種特性，功能越來(lái)越強(qiáng)大.Delphi5開(kāi)始添加了對(duì)IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）地很多改進(jìn)新特性，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)庫(kù)支持（ADO和InterBase數(shù)據(jù)庫(kù)），帶有Internet支持地MIDAS改進(jìn)版，TeamSouse版本控制工具，轉(zhuǎn)換功能，框架概念以及很多地新組件與新特性.（三）系統(tǒng)軟體總體設(shè)計(jì)用戶將持有地 RFID 卡接近讀卡器時(shí), 讀卡器識(shí)別卡信息并通過(guò)串口將卡信息傳送給單片機(jī)控制器.單片機(jī)控制器將卡信與外部 EEPROM中存儲(chǔ)地信息比較, 驗(yàn)證用戶權(quán)限, 進(jìn)而控制門(mén)狀態(tài).單片機(jī)通過(guò)另一個(gè)串口經(jīng)由 RS485 收

54、發(fā)器通過(guò)總線與中央控制器通信, 將卡信息、各時(shí)刻操作信息、鍵盤(pán)信息等傳送到總線上, 中央控制器通過(guò)總線對(duì)這些信息進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)庫(kù)地存儲(chǔ)。 同時(shí), 中央控制器對(duì)各用戶地卡、密碼及個(gè)人信息以注冊(cè)或者注銷(xiāo)等形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理, 以便于查詢.門(mén)禁管理系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)圖如下：門(mén)禁管理系統(tǒng)登錄讀取標(biāo)簽用戶信息刷卡事件門(mén)鎖控制發(fā)卡標(biāo)簽修改修改刪除卡號(hào)查詢姓名查詢門(mén)禁管理門(mén)禁管理圖3.1 門(mén)禁管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖門(mén)禁系統(tǒng)軟件主界面是由Delphi可視化界面設(shè)計(jì),主要應(yīng)用按扭和列表控件:圖3.2 門(mén)禁管理系統(tǒng)軟件主界面圖界面設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)潔實(shí)用型,其上半部分為功能按扭,讀取標(biāo)簽前必需首先連接讀寫(xiě)器,連接成功后方可讀取標(biāo)

55、簽.對(duì)正確讀取并且執(zhí)行開(kāi)鎖功能地標(biāo)簽,系統(tǒng)將會(huì)把其標(biāo)簽數(shù)據(jù)內(nèi)容記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中,從而實(shí)現(xiàn)考勤功能.感應(yīng)開(kāi)鎖按扭是啟動(dòng)門(mén)鎖監(jiān)聽(tīng),一旦有授權(quán)用戶標(biāo)簽讀取,則實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖.而禁用開(kāi)鎖按扭是關(guān)閉相對(duì)應(yīng)地此功能.在啟動(dòng)窗口中選擇串口號(hào)，同時(shí)你還可以設(shè)置“波特率”、“校驗(yàn)位”、“數(shù)據(jù)位”和“停止位”，選擇“打開(kāi)串口”.測(cè)試讀卡器，然后把上位機(jī)地相關(guān)信息設(shè)置與下位機(jī)一致即可.（四）門(mén)禁系統(tǒng)主要界面1上位機(jī)參數(shù)設(shè)置界面 在啟動(dòng)窗口中選擇串口號(hào)，同時(shí)設(shè)置波特率，校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)位和停止位打開(kāi)串口進(jìn)行通信.圖3.32采集器設(shè)置同步上位機(jī)與下位機(jī)地波特率和串口號(hào)，更改波特率后，下位機(jī)會(huì)把更改地波特率卸載EEPROM里面.圖3.4采集器設(shè)置3低級(jí)操作把Mifare1卡放入天線區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)尋卡、卡防、選擇、和終止操作.圖3.5低級(jí)操作4密碼下載可以下載卡片密碼，選擇需要測(cè)試卡片任何一個(gè)扇區(qū)地?cái)?shù)據(jù)地讀寫(xiě)，點(diǎn)擊下載密碼即可成功.圖3.6密碼下載5修改密碼在密碼A和密碼B后面輸入要修改地密碼A和密碼B.在控制位后面填上相應(yīng)地扇區(qū)，并且Mifare 1卡地16個(gè)扇區(qū)各自獨(dú)立，可以設(shè)置各自地密碼.圖3.7修改密碼總結(jié)利用 RFID 技術(shù), 在門(mén)禁系統(tǒng)中，本文分析了 RFID 地工作原理和特點(diǎn), 對(duì)基于 RFID 技術(shù)地門(mén)禁管理