基于單片機(jī)和射頻識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊定成

摘 要 針對實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房、辦公樓等機(jī)要部門的管理，設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī) STC89C52 和 IC 射頻卡的門禁系統(tǒng)。本文首先對射頻技術(shù)進(jìn)行了概述；其次對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析；最后針對系統(tǒng)的軟硬件的組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；射頻識別；門禁系統(tǒng)

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

在傳統(tǒng)的機(jī)械鎖具的應(yīng)用過程當(dāng)中，由于其鑰匙本身的可復(fù)制性，在安全性的等級方面存在著相當(dāng)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(jìn)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(dāng)中IC卡被復(fù)制和盜用的現(xiàn)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(chǔ)上進(jìn)行射頻識別，進(jìn)行非接觸式的IC卡來進(jìn)行充分的感應(yīng)，從而可以對外界所產(chǎn)生的非法入侵信息進(jìn)行獲取，最終對用戶的真實(shí)信息進(jìn)行驗(yàn)證。從另一方面來說，用戶在應(yīng)用射頻識別技術(shù)的過程當(dāng)中，可以更加良好的實(shí)現(xiàn)自動控制的現(xiàn)象，最終給用戶帶來安全生活的最大化保證。

1 射頻技術(shù)

射頻識別技術(shù)，主要是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，在其應(yīng)用的過程當(dāng)中，需要在電磁原理的基礎(chǔ)上利用射頻信號來對目標(biāo)對象進(jìn)行信息的獲取，由于其應(yīng)用的廣泛，可以實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用，因此被廣泛的應(yīng)用在了各種環(huán)境的作業(yè)當(dāng)中。在射頻識別系統(tǒng)當(dāng)中，射頻讀卡器的輸出數(shù)據(jù)需要嚴(yán)格遵守Wieggand格式當(dāng)中對其作出的規(guī)定，也就是利用兩根傳輸分別為0和1的數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

在本文當(dāng)中對該系統(tǒng)的和設(shè)計(jì)方案主要是由控制器、讀卡器、電控鎖、識別卡和存儲器、報(bào)警器等組成。其中的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。其中控制器，讀卡器，電控鎖，構(gòu)成基本門禁控制單元?？刂破魇情T禁系統(tǒng)的核心，由一臺微處理機(jī)相應(yīng)的外圍電路組成。

在該門禁系統(tǒng)中主要需要利用單片機(jī)來作為主要的控制中心，在單片機(jī)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(jìn)行功能的實(shí)現(xiàn)。在門禁系統(tǒng)的使用過程當(dāng)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(jī)來進(jìn)行傳輸，并且在相關(guān)軟件功能的處理下進(jìn)行信息的相關(guān)驗(yàn)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(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分當(dāng)中，在本文當(dāng)中主要分為了以下幾個方面來進(jìn)行了分析。

首先在電源模塊電路的設(shè)計(jì)方面，在整體上采用了系統(tǒng)供電的方式，需要應(yīng)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(jìn)行供電，其中可以利用5V的電壓來對單片機(jī)當(dāng)中的最小系統(tǒng)部分進(jìn)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(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，可以利用LM7805和AMS1117的兩個芯片來在該模塊當(dāng)中的電壓進(jìn)行分別實(shí)現(xiàn)其電壓的轉(zhuǎn)換，其中可以由12V向5V轉(zhuǎn)換，也可以由5V向3.3V電壓進(jìn)行充分的轉(zhuǎn)換，圖1為系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計(jì)。

在刷卡模塊電路設(shè)計(jì)當(dāng)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(dāng)中，需要充分的利用其低功耗、封裝小、高度集成的特點(diǎn)來進(jìn)行調(diào)制和調(diào)節(jié)，玩產(chǎn)后呢過了該芯片在集中式的非接觸通信方式協(xié)議下的高度應(yīng)用。在這個過程當(dāng)中，其內(nèi)部的發(fā)送器可以對讀寫器當(dāng)中所存在的天線進(jìn)行觸動，在實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中，接收器可以作為一個調(diào)節(jié)和解碼的作用來為整體的系統(tǒng)創(chuàng)造出一個有效的環(huán)境，主要可以對ISO14443A兼容的應(yīng)答器信號做出相對應(yīng)的處理。在信號發(fā)出之后，天線就會對IC卡所發(fā)出的信號進(jìn)行檢測響應(yīng)，在對信號進(jìn)行匹配之后可以進(jìn)行檢測和調(diào)解信號，最后發(fā)送到相對應(yīng)的單片機(jī)當(dāng)中。如果將卡片放入到讀卡器的感應(yīng)區(qū)時，MCU 向卡片發(fā)出尋卡命令，卡片回復(fù)其類型，讀卡器與卡片的第一步聯(lián)系就會進(jìn)行進(jìn)一步的建立。在天線的使用管理范圍內(nèi)存著多張卡片，使用的過程當(dāng)中會選擇一張卡片來對密碼信息進(jìn)行驗(yàn)證，從而來保證卡片自身的合法性和操作權(quán)限等。在信息驗(yàn)證通過的時候，就可以對卡片進(jìn)行相對應(yīng)的操作。

在蜂鳴器模塊電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，在對用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證的過程當(dāng)中單片機(jī)的P2.0引腳就會被軟件自身的賦予到低電壓的狀態(tài)。其中在軟件內(nèi)部所存在的三極管在信號的作用下就會出現(xiàn)導(dǎo)通的現(xiàn)象，使其出現(xiàn)蜂鳴的現(xiàn)象。如果對用戶的信息驗(yàn)證不成功的時候，其蜂鳴器發(fā)出四聲連續(xù)短促的鳴叫。其中該模塊的電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在對系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，主要是對客戶端的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在具體的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對MFRC522射頻讀卡器進(jìn)行初始化，在對信息傳輸?shù)倪^程當(dāng)中需要具備一定的延遲時間來保證天線自身的穩(wěn)定狀況，之后就可以進(jìn)行尋卡、防碰撞、選卡、讀卡、授權(quán)信息驗(yàn)證操作。在這個過程當(dāng)中需要注意的是，需要對信息進(jìn)行授權(quán)，如果授權(quán)成功則門鎖就會打開，反之則會報(bào)警提示。

經(jīng)過對該系統(tǒng)的測試，進(jìn)行了3個電磁鎖的設(shè)置，分別代表公司大門、銷售部門以及財(cái)務(wù)部門這三個，授權(quán)端分別對三張IC卡進(jìn)行了授權(quán)，一張卡的授權(quán)為開三門，一張卡授權(quán)開公司大門和銷售部兩門，還有一張卡授權(quán)開公司大門和財(cái)務(wù)部兩門。經(jīng)過測試該系統(tǒng)達(dá)到了操作方便，穩(wěn)定的目的。

4 結(jié)論

綜上所述，采用 STC89C52 單片機(jī)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(dāng)中進(jìn)行了充分的應(yīng)用，對射頻刷卡進(jìn)門的功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(dá)到了良好的使用性能。

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