《射頻識別技術與應用》課件專題9-基于Arduino的RFID打卡裝置

Arduino是一個基于開源代碼的簡單I/O平臺，它的開發(fā)環(huán)境接口基于開源代碼的原理，可以與電子元件配合設計具有特定功能的系統(tǒng)，本節(jié)介紹基于Arduino的RFID打卡裝置。前言1目錄CATALOG03010204Arduino平臺的說明應用場景的說明圖形化編程軟件arduinoIDE軟件的安裝主要模塊和器件2070506項目整體電路代碼編寫硬件系統(tǒng)的測試

第一部分Arduino平臺的說明PART01013Arduino平臺的說明

Arduino是一套可以用來感知、控制和實現(xiàn)特定物理功能以及開發(fā)交互式產品的工具，它由基于單片機的開源硬件平臺和Arduino板編程開發(fā)環(huán)境組成。Arduino的特點是：基于AVR平臺，封裝AVR庫，封裝端口，開發(fā)方便，采用開源代碼的電路圖設計，下載程序簡單，與傳感器和電子元器件連接簡單，采用高速微處理器控制器，開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境簡單。Arduino開發(fā)板有14個數(shù)字輸入/輸出端子（標號0~13），模擬字輸入/輸出端子有6個，它支持ISP下載功能，可通過USB供電，提供5V直流電壓和3.3V直流電壓輸出。4

第二部分應用場景的說明PART02025應用場景的說明本系統(tǒng)的應用場景：通過所搭建的硬件系統(tǒng)，可進行刷卡并且可以進行識別。具體要求：（1）當有RFID卡接近時，RFID檢測到卡，2個小燈將會自動點亮，蜂鳴器會響1秒。（2）OLED可以顯示刷卡的提示信息，具體顯示的文字自行定義。（3）可以通過串口也會接收數(shù)據(jù)信息，成功刷卡后可以顯示提示信息，例如“OKcard!”。（4）拿開RFID卡，提示燈和OLED自動熄滅。6

第三部分圖形化編程軟件arduinoIDE軟件的安裝PART03037圖形化編程軟件arduinoIDE軟件的安裝為了進行本項目，首先安裝圖形化編程軟件arduinoIDE軟件何USB驅動軟件，該驅動軟件可以把寫好的代碼上傳到arduinounor3開發(fā)板上進行測試。接著需要驗證電腦和arduinounor3開發(fā)板之間的連接情況，把arduinounor3開發(fā)板連接USB下載線后接入電腦USB口上，然后點開“設備管理器”的“端口”來驗證開發(fā)板與電腦連接是否成功。點擊運行“arduino1.8.5.exe”，如圖所示。8然后點擊下角的“IAgree”按鈕繼續(xù)安裝，進入安裝的選項頁面，勾選全部選項，然后點擊右下角的“Next”按鍵，選擇安裝路徑。9點擊右下角的“Install”按鍵，從進度條上查看安裝的狀態(tài)，如圖所示。10在安裝過程中，Windows安全中心會對AdafruitIndustriesLLC端口、ArduinoUSB驅動中的Arduinosrl、ArduinoUSB驅動中的ArduinoLLC等模塊進行確認。11通過Windows安全中心對各個模塊和驅動進行安裝確認后，點擊“安裝”來啟動后續(xù)安裝過程，安裝完成的提示信息如圖所示。12圖形化編程軟件Arduino的安裝完成后，需要進一步安裝Arduino的驅動，用USB線連接Arduino開發(fā)板，開發(fā)板的指示燈亮，如圖所示。13用USB把Arduino開發(fā)板接入計算機后，開發(fā)板的指示燈會亮。然后從計算機彈出的“找到新的硬件向導”里“從列表或指定位置安裝（高級）”，選擇開發(fā)環(huán)境目錄里的drivers即可完成安裝。正確完成圖形化編程軟件Arduino的軟件開發(fā)環(huán)境的安裝和驅動的安裝后，運行Arduino后，啟動初始化包，并進入開發(fā)環(huán)境。14

第四部分主要模塊和器件PART040415Arduino開發(fā)板本實操項目涉及的主要模塊和器件包括Arduino開發(fā)板。16RFID感應套件

RFID感應套件包括射頻IC卡和讀寫裝置，其中，所選IC卡采用E2PROM作為存儲介質，存儲容量為8K位，分為16個扇區(qū)，序列號為0~15,每個扇區(qū)有4個塊，編號0~3。17RFID感應套件每個塊有16個字節(jié)，扇區(qū)有64個字節(jié)。每個扇區(qū)的第四個塊稱為尾塊，它包含6字節(jié)密碼A、4字節(jié)訪問控制和6字節(jié)密碼B，其余三個塊是通用數(shù)據(jù)塊。18RFID感應套件扇區(qū)的0塊包含制造商代碼信息，該信息在卡的生產過程中寫入，不能重寫。其中，0~4字節(jié)為卡序列號，第5字節(jié)為序列號校驗碼，第6字節(jié)為卡容量，第7~8字節(jié)為卡的類型號字節(jié)，其他字節(jié)由廠家另行定義。19接線面包板20元器件箱內的各個模塊和器件21連接器件和面包板的杜邦線22說明面包板用于連接各個模塊和器件，該面包板是一種多孔插座的插件板，雙面膠帶，可粘貼在開發(fā)板上。該面包板共有五條線，中間有兩排主體，分上下兩部分。每個部分有五行幾列。在這五個插座的底部是一個金屬彈簧，因此插入五個孔中的電線通過金屬彈簧連接在一起。在用面包板進行電路實驗時，根據(jù)電路連接要求，將電子元器件的引腳和導線插入相應的孔中，使其不與孔內的彈性彈簧連接，從而設計實驗電路。所需要的其它小的器件放置在元器件箱中，并通過杜邦線把開發(fā)板、傳感器、其它器件連接起來。其中，杜邦線可插入面包板的插孔中，在使用面包板和杜邦線進行電路實驗時，將電子元器件的引腳和導線插入面包板的孔中，并通過設計滿足功能的實驗電路，搭建完整的硬件系統(tǒng)。23

第五部分項目整體電路PART050524項目整體電路項目整體搭建完成后的電路如圖所示。25

第六部分代碼編寫PART060626代碼編寫Arduino語言是基于C語言的，無須了解底層的情況下，可實現(xiàn)MCU的某些參數(shù)的功能。使用arduinounor3開發(fā)板套件自帶的以下代碼用于RFID打卡功能的實現(xiàn)：#include<RFID.h>//RFID庫#include<Adafruit_GFX.h>//OLED庫#include<Adafruit_SSD1306.h>//OLED庫#include<SPI.h>//SPI傳輸數(shù)據(jù)庫#definexianshi_reset13RFIDrfid(10,9);//定義RFID的SDA和RSTintfengmingqi=2;intLED_one=4;intLED_two=7;27代碼編寫Adafruit_SSD1306display(xianshi_reset);voidsetup(){pinMode(fengmingqi,OUTPUT);pinMode(LED_one,OUTPUT);pinMode(LED_two,OUTPUT);

Serial.begin(9600);//讀取串口

SPI.begin();//SPI初始化

rfid.init();//RFID初始化

28代碼編寫

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC,0X3C);//初始化OLED屏幕的通訊地址為0x3cdisplay.clearDisplay();//清空OLED顯示

display.setTextColor(WHITE);//設置字體顏色為白色

display.display();//設置完成更新顯示內容}voidloop(){if(rfid.isCard()){//檢測是否讀取卡片

Serial.println("OKcard!");//串口顯示"OKcard!"http://點亮LED_one和LED_twodigitalWrite(LED_one,HIGH);digitalWrite(LED_two,HIGH);29代碼編寫

display.setTextSize(2);//設置

//第一行顯示的位置和內容

display.setCursor(5,0);display.print("Swipecard:");//第二行顯示的位置和內容

display.setCursor(40,25);display.print("CYS");//第三行顯示的位置和內容

display.setCursor(5,50);display.print("Nubmer:333");display.display();//設置完成更新顯示內容

display.clearDisplay();//清空顯示內容

digitalWrite(fengmingqi,HIGH);

30代碼編寫delay(1000);digitalWrite(fengmingqi,LOW);delay(1000);}else{digitalWrite(LED_one,LOW);digitalWrite(LED_two,LOW);digitalWrite(fengmingqi,LOW);display.display();//設置完成更新顯示內容

display.clearDisplay();//清空顯示內容

}}31

第七部分硬件系統(tǒng)的測試PART070732硬件電路的刷卡測試搭建好硬件系統(tǒng)并完成代碼編