基于rfid系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、概念門禁系統(tǒng)，又稱為出入口控制系統(tǒng)，是對(duì)重要區(qū)域或通道的出入口進(jìn)行管理與控制的系統(tǒng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，它已不局限于簡單的對(duì)門鎖或鑰匙的管理，而是集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)與一體的新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，已成為安全防范系統(tǒng)中極為重要的一部分，被廣泛應(yīng)用中智能大廈、辦公室、賓館等場合。目前，門禁系統(tǒng)的控制手段主要有：指 紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別和射頻卡等。前 3種方式都屬于生物識(shí)別技術(shù)，是以人體某部 分的特征為識(shí)別載體和手段，其唯一性和不可復(fù)制性決定了其是最安全的身份驗(yàn)證方法，但其價(jià)格昂貴，難以普及，且涉及到個(gè)人隱私，只適用于高端和絕對(duì)機(jī)密的場所。射頻卡是無線射頻技術(shù)和智能卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，

2、其具有使用簡單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。為了提高門禁系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，介紹了一種基于Web技術(shù)的門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)采用無線射頻技術(shù)，當(dāng)讀寫器的射頻范圍內(nèi)出現(xiàn)非接觸式IC卡時(shí)，讀卡并將信息通過串口通信傳送給服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，并構(gòu)建了基于C/S模式的管理平臺(tái)，管理員可通過 Web網(wǎng)頁對(duì)門禁控制器查詢和控制，從而有效地實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的任何位置對(duì)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。二系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)采用非接觸式IC卡，利用無線射頻識(shí)別技術(shù)RFID(RadioFrequencyldentification)檢測(cè)IC卡，當(dāng)IC卡靠近讀寫器時(shí)， 讀寫器能準(zhǔn)確地對(duì)其識(shí)別，并將其序列號(hào)發(fā)送給主控器和PC機(jī)，通過應(yīng)用程序連接后臺(tái)

3、數(shù)據(jù)庫獲取與該卡號(hào)對(duì)應(yīng)的用戶信息。若該卡已進(jìn)行注冊(cè)， 則通過驗(yàn)證并通知控制器開門，并記錄卡號(hào)和開門時(shí)間，反之則禁止通行并告知持卡人離開。系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、串口通訊、服務(wù)器和用戶終端五部分組成。如圖1所示。讀寫器是系統(tǒng)的核心，其通過射頻信號(hào)與IC卡(電子標(biāo)簽)通信，完成讀卡、存儲(chǔ)和發(fā)送數(shù)據(jù)的工作，其可以獨(dú)立工作，也可聯(lián)網(wǎng)工作，文中采用RS232串口通信與服務(wù)器相連。服務(wù)器和用戶端之間采用C/S結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)庫 SQLSERVER200連接通過ADO對(duì)象實(shí)現(xiàn)，兩者通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。在系統(tǒng)管理員授予權(quán)限的情況下，用戶均可以查詢、 統(tǒng)計(jì)、打印管理系統(tǒng)的所有相關(guān)記錄。三硬件設(shè)計(jì)3.1硬件總

4、體設(shè)計(jì)射頻讀寫器是系統(tǒng)的核心，由主控電路、射頻讀寫電路、天線耦合電路和天線等電路組成，負(fù)責(zé)對(duì)射頻信號(hào)的處理和數(shù)據(jù)的傳輸，完成對(duì)IC卡序列號(hào)讀取的任務(wù)，如圖2所示。 片 kjfT?.1主控矚Mr1 ATR'iSS?RC500i 匚二申.潭電踣報(bào)警 天盤電子杯簽適Mi 丘 1MAX2J2PC機(jī)fjm呃動(dòng)1電子標(biāo)簽，即射頻卡，由 及其天線無任何外露部分。 完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。本文選用Philips 公司的Mifarel卡，該 標(biāo)準(zhǔn)，每張卡具有全球唯一的序列號(hào)，具有防沖突功能。天線的作用就是產(chǎn)生磁通量，為卡片提供電源，在讀寫器和卡片之間傳送信息。天線的有效電磁場范圍就是系統(tǒng)的有效工作區(qū)域。讀寫

5、芯片選取Philips 生產(chǎn)的用于讀寫Mifare1卡的專用芯片MFR500工作頻率為 13.56MHz。主控器由AT89S52單片機(jī)及其外圍電路組成，負(fù)責(zé)控制讀寫模塊、與PC機(jī)間的串口通信和對(duì)外部設(shè)備的控制操作。其中單片機(jī)對(duì)讀寫模塊的操作就是通過控制MFRC50來實(shí)現(xiàn)對(duì)Mifare1 卡的操作。它是單片機(jī)與IC卡之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄骸?.2 射頻電路設(shè)計(jì)射頻電路的核心是讀寫芯片MFRC500它是單片機(jī)與IC卡之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?。其與單片機(jī)的連接如圖3所示。IC卡片、感應(yīng)天線組成，圭寸裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡內(nèi)，芯片卡片無需電源，在一定范圍內(nèi)靠近讀寫器時(shí)，通過天線的傳遞來ISO14443TYPEA

6、國際-I1、基于4ADO 15no. TVDD rxi rv?sji NC3 KWP $ WPD -口那 i 14 -DI 彳D# t D、RCMWTH卜汁知4ojtoirr *JLSTTDVW* fcx Jigs AUX 揖VDD DVT>DA VNibJ* > xtTOTVSS)單片機(jī)對(duì)讀與芯片米用中斷控制方式，中斷控制口MFRC500內(nèi)部有64個(gè)寄存器，單片機(jī)通過往寄存器里寫入控制命令來對(duì)其進(jìn)行配置和操作， 其中掉電檢測(cè)引腳 RSTPDg接單片機(jī)P2.0腳，NCS腳連接P2.7腳，NWR NRD分別連接至單 片機(jī)讀寫端口 WR RD腳，數(shù)據(jù)口 D0D7連接至單片機(jī) P0 口石

7、英晶體振蕩器產(chǎn)生 13.56MHz 的工作頻率，L1、L2、C5 C6構(gòu)成的低通濾波器用于抑制晶振電路同時(shí)產(chǎn)生的高次諧波。INTO與MFRC50的IRQ腳相連。接收電路由R1、R2 C3 C4組成，采用 MFRC50吶部產(chǎn)生的 VNID電勢(shì)作為RX腳的輸入電勢(shì)，為了減少干擾，VIND腳連接一電容 C3到地，且必須在 RX和VNID之間連接一個(gè)分壓器(R1),最好還在天線線圈和反壓器之間串連一個(gè)電容(C4)。為了獲得更好的性能，在電路板布線時(shí)，這些元件應(yīng)緊靠MFRC50芯片天線引腳 RX TX1、TX2。3.3天線電路設(shè)計(jì)為了獲得穩(wěn)定可靠的射頻信號(hào)，天線的性能至關(guān)重要，其直接影響了讀寫器的作用距

8、離和靈敏度。天線的性能與其品質(zhì)因數(shù) Q有關(guān)，Q與天線的幾何形狀、 大小、圈數(shù)等因素有關(guān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是近距離耦合式IC卡，天線制作選用 PCB天線，即直接在 PCB板上制作天線電路板，該法穩(wěn)定性較好。天線連接到讀寫芯片時(shí)， 需要外加匹配電路。如圖4所示。系統(tǒng)對(duì)天線進(jìn)行了大致估算， 并通過改變匹配電路的電容值，以達(dá)到最佳的讀寫距離。四軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件包括下位機(jī)和上位機(jī)管理系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中下位機(jī)以AT89S52單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)讀寫器的讀取、門禁的控制和串口通信。采用的編程語言是C語言，編譯器是KeilC51。上位機(jī)管理軟件運(yùn)行在服務(wù)器上，采用VisualC+6.0和SQLSever2000進(jìn)行

9、系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)庫開發(fā)，包括串口通信、監(jiān)控管理和信息發(fā)布三部分。其中監(jiān)控管理軟件用于實(shí) 現(xiàn)用戶注冊(cè)、記錄查詢、刪除等任務(wù)，信息發(fā)布用于管理員通過web網(wǎng)頁來查看門禁的日志記錄等工作。4.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)軟件運(yùn)行在單片機(jī)上，完成對(duì)卡號(hào)的讀取、門鎖及附屬電路的控制和串口通信。如圖5所示流程圖。軟件核心是實(shí)現(xiàn) MFRC50與Mifare1卡之間的通信，通信需遵循ISO14443TYPEA 標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議。讀卡過程必須嚴(yán)格按照固定的順序進(jìn)行，即復(fù)位應(yīng)答防碰撞選卡認(rèn)證讀寫卡。由于該卡是可讀式，只需讀出卡的序列號(hào)即可，不需對(duì)相應(yīng)扇區(qū)做寫操作，故可忽略認(rèn)證這 一步。主要代碼如下：s Lai us I = M5

10、0QpH&CommonRequesl ( PlCC REQALL, ttl);"向1C誓發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)并需持應(yīng) 答if I siniiiK - M1J)K)(sIni list M50(：nt im 11( (). ("ur(ISnr): 若返回MIJIK則J K成功.后啟動(dòng)防碰撞y 律 A " 嚴(yán).Im |if i stains = =J IV； I打帝羽r耳仁sitatul = M 50()rir<<ascSelect ( (ardSrir.e；4 I i ；/& L作區(qū)域內(nèi)選擇 譙卡與其建立通倍關(guān)M 500Pi<rHuli()

11、;/ 停止r in n ah)> 1:<W>r4.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)在VC+6.0編程環(huán)境下，利用 CSerialPort 類來實(shí)現(xiàn)串口通訊，接收發(fā)送而來的IC卡序列號(hào)，而后通過 ADC技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫獲取該卡對(duì)應(yīng)的用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證處理。系統(tǒng)基于SQLSERVER2O0進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，管理員進(jìn)入系統(tǒng)必須輸入帳號(hào)和密碼，以阻止非系統(tǒng)管理員非法登錄系統(tǒng)。之后管理員可完成對(duì)卡號(hào)信息的注冊(cè)、查詢、修改和刪除等工作，并將來訪信息（用戶和通行時(shí)間）記錄在數(shù)據(jù)庫中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢等。監(jiān) 控管理軟件的功能模塊如圖6所示。監(jiān)控営理系統(tǒng)i管理員琶錄信息發(fā)布模塊基于 ASP .net實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程主要是通過 ado. net讀取SQLServer數(shù)據(jù)庫 的監(jiān)控管理信息表， 做成信息發(fā)布網(wǎng)站部署到IIS服務(wù)器，這樣，用戶就可以以訪問網(wǎng)頁的形式在任何位置查看系統(tǒng)信息和門禁記錄。五程序運(yùn)行以桂林電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室門禁管理為例，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。 管理員輸入帳號(hào)和密碼后，進(jìn)入如圖7所示的監(jiān)控管理軟件主界面。經(jīng)測(cè)試，IC卡有效工作距離為 6cm。當(dāng)IC卡響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示卡號(hào)、持卡用戶信息以及進(jìn)入時(shí)間，并自動(dòng)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。 由于Mifarel卡具有全球唯一的序列號(hào)，故會(huì)員注冊(cè)時(shí)可將會(huì)員信息與 IC卡序列號(hào)捆綁在一