課程設(shè)計(jì)(機(jī)電方向)

課程設(shè)計(jì)（機(jī)電方向）題目：_基于RFID的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)院(部)：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化班級(jí)：姓名：__________________________學(xué)號(hào)：_____________指導(dǎo)教師：_______________________完成時(shí)間：2011.1.7課題介紹：門禁就是出入口控制,在人進(jìn)出重要通道的時(shí)候,進(jìn)行適當(dāng)級(jí)別的權(quán)限鑒別,以區(qū)分是否能通過(guò)的一種管理手段。一般可以通過(guò)卡片、指紋、虹膜(眼睛)來(lái)識(shí)別來(lái)人的身份,也代表來(lái)人的權(quán)限。門禁系統(tǒng)就是替代鑰匙的功能,在一個(gè)公共出入口,給每個(gè)人發(fā)放鑰匙是很不方便的,要處理人離職入職、鑰匙丟失、身份登記、記錄跟蹤都有很大的難度;如果派遣專人守衛(wèi)則存在成本高、管理難、有徇私舞弊的可能。門禁系統(tǒng)很好的解決了這些問(wèn)題,是現(xiàn)代社會(huì)辦公場(chǎng)合的基本要求,也是發(fā)展方向。門禁系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)階段主要是ID,智能IC卡等作為門禁識(shí)別手段,但基于生物識(shí)別技術(shù)的門禁將成為未來(lái)的發(fā)展方向。射頻識(shí)別即RFID（RadioFrequencyIDentification）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。通過(guò)電磁耦合與讀寫器交換數(shù)據(jù)及驗(yàn)證身份，與讀寫器無(wú)物理接觸，也就是所謂的非接觸IC卡，非接觸式智能卡等。設(shè)計(jì)任務(wù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)射頻讀寫電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)讀寫射頻卡電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)程序的編寫單片機(jī)與上位機(jī)通信電路設(shè)計(jì)原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于RFID的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)就是通過(guò)單片機(jī)控制射頻卡讀寫芯片讀出射頻卡里的數(shù)據(jù)，然后與上位機(jī)（通信），上位機(jī)可以在數(shù)據(jù)庫(kù)里進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，這樣就可以識(shí)別出卡持有人的身份了，也就可以進(jìn)行下一步的操作了。例如開(kāi)關(guān)門，記錄數(shù)卡時(shí)間，權(quán)限鑒別等。 SHAPE非接觸IC卡非接觸IC卡讀卡電路單片機(jī)電鎖機(jī)構(gòu)上位機(jī)（電腦） SPI協(xié)議 RS_485協(xié)議 圖1射頻卡讀寫原理：MIFAREMF1是符合ISO/IEC14443A的非接觸智能卡。其通訊層（MIFARERF接口）符合ISO/IEC14443A標(biāo)準(zhǔn)的第2和第3部分。其安全層支持域檢驗(yàn)的CRYPTO1數(shù)據(jù)流加密。2.1非接觸能源和數(shù)據(jù)傳遞在MIFAREMF1卡中，芯片連接到一個(gè)幾匝的天線線圈上，并嵌入塑料中，形成了一個(gè)無(wú)源的非接觸卡。不需要電池。當(dāng)卡接近讀寫器天線時(shí)，高速的RF通訊接口將以106kBit/s的速率傳輸數(shù)據(jù)。 圖2命令由讀寫器發(fā)出，根據(jù)相應(yīng)區(qū)讀寫條件受數(shù)字控制單元的控制。 圖32.1.1卡上電復(fù)位后，通過(guò)發(fā)送request應(yīng)答碼（ATQA符合ISO/IEC14443A），能夠回應(yīng)讀寫器向天線范圍內(nèi)所有卡發(fā)出的request命令。2.1.2在防沖突循環(huán)中，讀回一張卡的序列號(hào)。如果在讀寫器的工作范圍內(nèi)有幾張卡，它們可以通過(guò)唯一序列號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，并可選定以進(jìn)行下一步交易。未被選定的卡轉(zhuǎn)入待命狀態(tài)，等候新的request命令。2.1讀寫器通過(guò)selectcard命令選定一張卡以進(jìn)行認(rèn)證和存儲(chǔ)器相關(guān)操作。該卡返回選定應(yīng)答碼（ATS=08h），明確所選卡的卡型。2.1選卡后，讀寫器指定后續(xù)讀寫的存儲(chǔ)器位置，并用相應(yīng)密鑰進(jìn)行三輪認(rèn)證。認(rèn)證成功后，所有的存儲(chǔ)器操作都是加密的。2.1認(rèn)證后可執(zhí)行下列操作：讀數(shù)據(jù)塊寫數(shù)據(jù)塊減值：減少數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)值，并將結(jié)果保存在臨時(shí)內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中。加值：增加數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)值，并將結(jié)果保存在數(shù)據(jù)寄存器中。恢復(fù)：將數(shù)據(jù)塊內(nèi)容移入數(shù)據(jù)寄存器。轉(zhuǎn)存：將臨時(shí)內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容寫入數(shù)值塊。讀寫MF1卡式通過(guò)一些集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如RC500和FM1702；在這了我們選用的是復(fù)旦微芯的FM1702。復(fù)旦微芯的FM1702性能完全兼容RC500。是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。支持ISO14443A所有的層，內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)操作近距離的天線（可達(dá)100mm）；接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于ISO14443兼容的應(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CRYPTOI加密算法，用于驗(yàn)證Mifare系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀卡器/終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性?？煞奖愕挠糜诟鞣N基于ISO/IEC14443A標(biāo)準(zhǔn)并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場(chǎng)合。單片機(jī)的選用單片機(jī)在這里選用的是STC12C5ASTC12C5A60S2系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。最重要的是其內(nèi)部有1024B的RAM和60KB的ROM單片機(jī)與上位機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)通信采用MAX485芯片?？紤]到射頻讀卡器終端與上位機(jī)（電腦）通信距離可能超過(guò)10m，故采用RS-485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。RS-485總線在理想狀態(tài)下通信菊科可達(dá)1200m。MAX485是用于RS-485與RS-422通信的低功耗收發(fā)器，每個(gè)器件中都具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。MAX485的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制，可以實(shí)現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率。收發(fā)器在驅(qū)動(dòng)器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120uA至500uA之間。且工作在5V單電源下。設(shè)計(jì)電路圖、FM1702與射頻讀卡電路連接圖 圖4說(shuō)明：FM1702與單片機(jī)的接口為SPI方式。就是說(shuō)有5根線與單片機(jī)相連，分別是：MISO（FM1702輸出數(shù)據(jù)端，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)端）MOSI（單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)端，F(xiàn)M1702接收數(shù)據(jù)端）SCK（串行時(shí)鐘脈沖輸入端）NSS（片選信號(hào)輸入端）RST（復(fù)位信號(hào)輸入端）。2、單片機(jī)最小系統(tǒng)和與FM1702連接圖 圖5說(shuō)明：MISO接單片機(jī)的P1、0口，MOSI接單片機(jī)的P1、1口，SCK接單片機(jī)的P1、2口，NSS接單片機(jī)的P1、3口，RST接單片機(jī)的P1、4口。RXD與TXD為單片機(jī)串行接口，與RS-485電路接口相連。RX485通信電路說(shuō)明：RO（接收器輸出）接單片機(jī)RXD口DI（驅(qū)動(dòng)器輸入）接單片機(jī)TXD口/RE（接收器輸出使能）DE（驅(qū)動(dòng)器輸出使能）都接單片機(jī) 圖6調(diào)試程序、管腳定義程序段sbitMFRST=P2^5; /*FM1702復(fù)位管腳定義*/sbitsck=P1^5; /****串行時(shí)鐘管腳定****/sbitsi=P2^6;//MOSI /********SPI*********/sbitso=P1^6; //MISO /********總線********/sbitspi_cs=P1^7; //NSS /******引腳定義******/sbit485EN=P3^6 /******485使能引腳定義******/讀取ic卡數(shù)據(jù)程序段voidread_IC(ucharadrr1,ucharadrr2){ uchari; if(buffer[1]==FM1715_OK) { buffer[0]=0x06;//三重認(rèn)證 buffer[1]=0x60;//密鑰A(密鑰B--0x61) buffer[2]=adrr1;//扇區(qū)addr1，扇區(qū)的地址是0-15 for(i=0;i<6;i++) { buffer[i+3]=password[i]; } cmd_execution();//進(jìn)入IC卡處理程序 if(buffer[1]==FM1715_OK)//認(rèn)證成功 { buffer[0]=0x08;//讀卡扇區(qū)0的塊1 buffer[1]=adrr2;//塊1地址,塊的地址是0-63 cmd_execution();//進(jìn)入IC卡處理程序 if((buffer[1]==FM1715_OK)) { return_data(0xc3); //數(shù)據(jù)頭 return_data(buffer[2]);return_data(buffer[3]);return_data(buffer[4]);return_data(buffer[5]);return_data(buffer[6]);return_data(buffer[7]); return_data(buffer[8]);return_data(buffer[9]);return_data(buffer[10]); return_data(buffer[11]);return_data(buffer[12]);return_data(buffer[13]); return_data(buffer[14]);return_data(buffer[15]);return_data(buffer[16]);return_data(buffer[17]);// 以上16位為卡上讀出的信息 return_data(Status); //進(jìn)出標(biāo)志位 return_data(0x3c); // 數(shù)據(jù)尾 }err=0; } else { err=1; bee(); delaytime(50); } }}寫入ic卡數(shù)據(jù)程序段voidwrite_IC(ucharadrr1,ucharadrr2,uchar*p){ uchari,j; if(buffer[1]==FM1715_OK) { buffer[0]=0x06;//三重認(rèn)證 buffer[1]=0x60;//密鑰A(密鑰B--0x61) buffer[2]=adrr1;//扇區(qū)addr1，扇區(qū)的地址是0-15 for(i=0;i<6;i++) { buffer[i+3]=password[i]; } cmd_execution();//進(jìn)入IC卡處理程序 if(buffer[1]==FM1715_OK)//認(rèn)證成功 { buffer[0]=0x09;//寫卡扇區(qū)adrr1的塊adrr2 buffer[1]=adrr2;//塊adrr2地址,塊的地址是0-63 for(j=2;j<18;j++) { buffer[j]=*p; p++; }/*********************要寫入的數(shù)據(jù)（將你需要寫入的16個(gè)數(shù)據(jù)賦值給buffer[]）********************buffer[2]=0xf0;buffer[3]=0xf0;buffer[4]=0xf0;buffer[5]=0xf0;buffer[6]=0x00; buffer[7]=0x00;buffer[8]=0xff;buffer[9]=0x07;buffer[10]=0x80;uffer[11]=0x69; buffer[12]=0x0a;buffer[13]=0x0b;buffer[14]=0x0c;buffer[15]=0x0d;buffer[16]=0x0e;buffer[17]=0x0f;/***********************************************************************************************************/ cmd_execution();//進(jìn)入IC卡處理程序 if((buffer[1]==FM1715_OK)) { } } //如果寫進(jìn)去的是密碼就放到password[]里面 if(adrr2==3) { unsignedchariii; for(iii=0;iii<6;iii++) { password[iii]=buffer[iii+2]; } } }}總結(jié)首先由衷的感謝老師給我們提供這樣一個(gè)鍛煉自己的機(jī)會(huì)，經(jīng)過(guò)這兩個(gè)周的課程學(xué)習(xí)，本課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，總得來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)這門課的學(xué)習(xí)收獲還是相當(dāng)大的。 本次課程設(shè)計(jì)從一開(kāi)始的選題，確定方案，選完題之后大家都圍繞題目積極發(fā)表意見(jiàn)，據(jù)理力爭(zhēng)，最后我們是選出了一個(gè)公認(rèn)的最好的方案。到電路仿真，設(shè)計(jì)電路板，我們每個(gè)人各司其職，做好