智能門禁系統(tǒng)

智能門禁系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)摘要如今，科技發(fā)展迅猛，信息技術(shù)作為科技主力軍，在不斷地改變我們的生活，使之更加便捷而美好。然而，雖然便捷化的生活使我們的生活變得更加的愉悅，但是它也無(wú)法避免的引發(fā)了一系列關(guān)于安全隱患的問(wèn)題，換句話說(shuō)，高科技實(shí)際上也為犯罪提供了便利。正如門，作為人們生活中必須的保障系統(tǒng)之一，門的安全性一直以來(lái)都備受關(guān)注，但隨著科技的不斷發(fā)展，門的安全性也一直在受到考驗(yàn)。因此，為了不斷鞏固門的安全性，智能門禁系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入人們的生活。本文通過(guò)利用射頻識(shí)別的智能門禁系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)此研究找到門禁系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向，并進(jìn)一步嘗試探索門禁系統(tǒng)的擴(kuò)展性應(yīng)用。關(guān)鍵詞：智能門禁系統(tǒng)；射頻識(shí)別；讀卡器AbstractIntoday'ssocietyofinformationtechnologyleadinglevelofArmyScienceandtechnologydevelopment,lifeeverywhereinthechange,duetothedevelopmentofscienceandtechnologymoreandmoreconvenientlifegraduallyappearinaroundus.Convenientlifealthoughletourlifepleasant,butinevitablyattractedaboutsecurityrisks,high-techhasthesamecrimeprovideconvenience.Traditionallocksfarunabletobettermeetsociety'sneeds,basedonthisdemand,intelligentaccesscontrolsystementeredthepeople'svision,hasbecomethedefensesystemtoenhancethesafety,alsofortheconvenienceofpeoplelifetoanindispensablerole.Thispapercarriedontheresearchanddesignofintelligentaccesscontrolsystembasedonradiofrequencyidentification,andstrivetofindthedirectionofthedevelopmentofaccesscontroltechnologyinthefuture,todealwiththefutureofthechanginguserneeds,designaon-demandaccesscontrolmanagementsoftwareplatform,andtriedtoexploretheexpansionapplicationaccesscontrolsystem.:Intelligentaccesscontrolsystem;RFID;readerTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"Abstract 2\o"CurrentDocument"第一章緒論 4\o"CurrentDocument"1.1研究背景 4\o"CurrentDocument"1.2門禁系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 4\o"CurrentDocument"1.3研究方法與技術(shù)路線 4\o"CurrentDocument"1.4研究目的及意義 5\o"CurrentDocument"第二章智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 6\o"CurrentDocument"2.1智能門禁系統(tǒng)的射頻識(shí)別組成 62.2智能門禁系統(tǒng)中射頻識(shí)別標(biāo)簽識(shí)別原理 7\o"CurrentDocument"2.3智能門禁系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)的基本模型 8\o"CurrentDocument"2.4射頻識(shí)別同其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較以及技術(shù)優(yōu)勢(shì) 8\o"CurrentDocument"第三章門禁系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和原則 103.2門禁系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"3.2.1射頻讀卡器微處理器模塊的設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"3.2.2射頻讀卡器讀寫模塊的設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"3.2.3射頻讀卡器通信模塊設(shè)計(jì) 153.3門禁系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 163.3.1通訊協(xié)議 163.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 173.3.3主程序流程圖 17\o"CurrentDocument"3.4本章小結(jié) 19\o"CurrentDocument"結(jié)語(yǔ) 19\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 20\o"CurrentDocument"致謝 22第一章緒論1.1研究背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，近些年來(lái)也產(chǎn)生了很多安全隱患。因此，由于需要極大的安全感，使得現(xiàn)代化的樓房和大廈等對(duì)安保系統(tǒng)的要求變得越來(lái)越高。如今的安保系統(tǒng)包括：防盜門、防盜網(wǎng)、門鎖、安保人員以及閉路電視監(jiān)控和防盜自動(dòng)報(bào)警裝置，但是隨著科技的發(fā)展，這些安保系統(tǒng)不斷受到挑戰(zhàn)，并不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的安全需求。除此之外，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，商業(yè)商務(wù)安全也同樣岌岌可危；由商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的商業(yè)機(jī)密的爭(zhēng)奪和保衛(wèi)戰(zhàn)時(shí)有發(fā)生。而門，恰是一個(gè)安全系統(tǒng)最薄弱的突破口。所以對(duì)一些重要場(chǎng)所進(jìn)行出入授權(quán)控制，是提升系統(tǒng)安全性能的首要。因而，研究智能門禁系統(tǒng)，便是進(jìn)行出入授權(quán)控制的一種順應(yīng)科技發(fā)展潮流的新新技術(shù)。隨著科技的迅猛發(fā)展，智能管理系統(tǒng)其實(shí)已然悄悄走進(jìn)人們的生活。但是對(duì)于智能門禁系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其還是智能管理系統(tǒng)的一個(gè)新生兒，當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀并未成熟，但具有無(wú)限的發(fā)展?jié)撃埽谖磥?lái)的智能管理系統(tǒng)中，必將是一個(gè)重要的部分。1.2門禁系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，門吉利、杭州立方、PK、華潤(rùn)達(dá)實(shí)等公司都是門禁系統(tǒng)研究和生產(chǎn)的大頭。在技術(shù)以及時(shí)間這兩方面，我國(guó)國(guó)內(nèi)門禁市場(chǎng)的發(fā)展與國(guó)外的門禁市場(chǎng)相距甚遠(yuǎn)。在國(guó)內(nèi)門禁事業(yè)發(fā)展的初期，很多廠家在門禁系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)與制造主要采用的是國(guó)外已經(jīng)存在的系統(tǒng)或者是對(duì)國(guó)外已經(jīng)存在的集成模塊(比方說(shuō)門禁控制器、讀寫器、天線模板等)進(jìn)行仿造。然而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技技術(shù)的成熟，國(guó)內(nèi)品牌門禁系統(tǒng)也有很多的創(chuàng)新并取得很大的進(jìn)步。在國(guó)外，英國(guó)的集寶、美國(guó)的西屋(WSE)、美國(guó)的休斯(HID)、洛泰克(NTK)、以色列的(DDS)等都是門禁系統(tǒng)的主要一線品牌。不得不說(shuō)的是，其中美國(guó)西屋門禁憑借其強(qiáng)大的系統(tǒng)功能和無(wú)與倫比的穩(wěn)定性享譽(yù)全球。1.3研究方法與技術(shù)路線數(shù)據(jù)采集：首先讀卡器(YHY502ATG)通過(guò)天線來(lái)讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)傳送出去。在仿真中，可以使用一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)表示讀卡器的信號(hào)輸入。數(shù)據(jù)分析：利用AT89C52RC單片機(jī)來(lái)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)發(fā)送給AT24C04或者上位機(jī)，利用AT24C04或者上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷數(shù)據(jù)的有效性。數(shù)據(jù)處理：對(duì)在單品機(jī)所接收的數(shù)據(jù)和上位機(jī)所分析的數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。密碼輸入模塊：(a)管理員可以自行設(shè)定以及修改密碼；(b)在設(shè)定密碼后，可根據(jù)輸入的密碼和設(shè)定密碼是否匹配來(lái)采取相應(yīng)的操作報(bào)警機(jī)制模塊：產(chǎn)生報(bào)警的條件是：8)輸入的密碼與設(shè)定密碼不匹配(b)檢測(cè)到非法卡1.4研究目的及意義門禁系統(tǒng)，作為安全防范系統(tǒng)的一個(gè)分支，擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到了不斷的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。而門禁系統(tǒng)的安全性和未來(lái)發(fā)展的無(wú)線可能性，促使安防方式的被動(dòng)安防方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)控制安防方式。其中射頻識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)獲取相關(guān)操作，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有用的壽命很長(zhǎng)、存儲(chǔ)信息可更改、防水、耐高溫、防磁、讀取距離大、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可加密等優(yōu)于其他識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)給零售產(chǎn)業(yè)還有物流產(chǎn)業(yè)等帶來(lái)從未有過(guò)的變化。為了保證系統(tǒng)具備安全性，在滿足用戶當(dāng)時(shí)的各種需求的同時(shí)，適應(yīng)信息時(shí)代的需要，智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能門禁系統(tǒng)以智能卡來(lái)控制門鎖的開(kāi)啟，開(kāi)創(chuàng)了門禁管理的新概念，它集機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、磁電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，使卡與鎖之間的聯(lián)系功能，它不但給使用者帶來(lái)了極大的方便，而且給管理者提供更快捷、更自動(dòng)化、更安全的管理模式。第二章智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1智能門禁系統(tǒng)的射頻識(shí)別組成RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：讀寫器、RF1D標(biāo)簽和天線。讀寫器讀寫器的兩大主要功能模塊是RF模塊和控制傳輸模塊?？刂苽鬏斈K有著能夠處理原始資料還有將其傳送給主控制器其所需要的資料，實(shí)際上是為微處理機(jī)的作用。RF模塊生成的而且還是經(jīng)由天線所發(fā)射的電波，不僅能夠激發(fā)RFID標(biāo)簽，而且還能解碼回饋信號(hào)。讀寫器有固定位置型和便攜型兩種型號(hào)，這是由使用場(chǎng)合的不同所決定的，固定位置型的比如說(shuō)有倉(cāng)庫(kù)大門、停車場(chǎng)出人口門禁等這幾種，而便攜型的如手持機(jī)等。RFID標(biāo)簽RFID標(biāo)簽一般分為半被動(dòng)式標(biāo)簽(Semi-Passive)、被動(dòng)式標(biāo)簽(Passive)和主動(dòng)式標(biāo)簽(Active)三種，是根據(jù)RFID標(biāo)簽是否內(nèi)嵌了電池以及內(nèi)嵌電池所起的功能來(lái)進(jìn)行區(qū)分。半被動(dòng)式標(biāo)簽：在標(biāo)簽的內(nèi)部，電池僅僅是用來(lái)對(duì)標(biāo)簽內(nèi)部的維持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)的電路和芯片提供電能來(lái)進(jìn)入工作狀態(tài)，往往所需要消耗的電能非常低，具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)有效讀取區(qū)域外的標(biāo)簽和被動(dòng)式標(biāo)簽有很大的相同之處的時(shí)候，將會(huì)進(jìn)入休眠的狀態(tài)。而當(dāng)它處于工作狀態(tài)的時(shí)候，在一定有效的范圍之內(nèi)，標(biāo)簽?zāi)軌蚴荛喿x器發(fā)出的射頻能量所激勵(lì)，此時(shí)電量來(lái)源與被動(dòng)式標(biāo)簽一致源自閱讀器，并不消耗電池的電能。被動(dòng)式標(biāo)簽：當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，它所需要的電能來(lái)自：當(dāng)進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍時(shí)，從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取。而這種標(biāo)簽電路的特點(diǎn)就是不存在電池結(jié)構(gòu)。主動(dòng)式標(biāo)簽：內(nèi)部電池提供標(biāo)簽工作所需要的電能和標(biāo)簽與閱讀器通信時(shí)的射頻能量。天線天線具有用來(lái)分離無(wú)線雜信號(hào)與干擾、配位檢查、反復(fù)讀取、結(jié)果比較、其他失誤檢測(cè)等功能?？刂破饔煽刂茦?biāo)簽和與主機(jī)通信的數(shù)字電路構(gòu)成。由于信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，天線的體積可以做得非常小，同時(shí)可設(shè)置為各種形狀。另外，由于天線部分與控制器部分分離，只要采取將控制器部分與電氣雜訊隔離的保護(hù)控制板等措施就可以對(duì)RFID系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)。2.2智能門禁系統(tǒng)中射頻識(shí)別標(biāo)簽識(shí)別原理不同類型的RFID標(biāo)簽具有不同的識(shí)別原理，主動(dòng)式RFID標(biāo)簽和被動(dòng)式RFID標(biāo)簽的原理分別如下：被動(dòng)式RFID標(biāo)簽在接收到的代碼被讀寫器傳給后臺(tái)之后，管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的處理；標(biāo)簽所接到電磁波的特性是芯片是否做出回饋信息的選擇的決定因素。在將電磁波發(fā)射之后，發(fā)射的能量因?yàn)樵醋噪姶挪ū旧?，并且要將?chǔ)存在卡內(nèi)的代碼傳給讀寫器；電磁波由讀寫器向外發(fā)送，標(biāo)簽內(nèi)的芯片被經(jīng)天線所傳至標(biāo)簽的電磁波所激發(fā)。主動(dòng)式RFID標(biāo)簽標(biāo)簽接到電磁波的特性是芯片是否做出回饋信息的選擇的決定因素。而后將電磁波發(fā)射，發(fā)射的能量源自嵌于芯片內(nèi)部的電池，并將儲(chǔ)存在卡內(nèi)的代碼傳給讀器；讀寫器向外發(fā)送電磁波，當(dāng)主動(dòng)式標(biāo)簽接受經(jīng)由天線傳送的電磁波的時(shí)候，它內(nèi)部芯片會(huì)被激活；也可能是電磁波在標(biāo)簽沒(méi)有被激發(fā)的狀態(tài)時(shí)就開(kāi)始向外發(fā)射；接收到的代碼被讀寫器傳給后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的處理。2.3智能門禁系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)的基本模型天線搭建了讀寫器和射頻標(biāo)簽兩者相互傳送空問(wèn)電磁波的渠道。射頻標(biāo)簽和讀寫器兩者間的電磁耦合的方式是近距離的電感耦合和遠(yuǎn)距離的電磁耦合(反向散射)。變壓器的工作方式是有相同的。讀寫器可識(shí)別的區(qū)域在依附于讀寫器生成的能量被天線通過(guò)電磁波的形式傳送全定向的空間范圍之內(nèi)，這種電磁耦合分類為遠(yuǎn)距離的電磁耦合。在進(jìn)入讀寫器之后，可識(shí)別區(qū)域的射頻標(biāo)簽利用其標(biāo)簽中的電路和天線將其所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息發(fā)送全讀寫器，因?yàn)橐獮樵摿鞒烫峁┠芰康氖亲x寫器天線所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。讀卡器天線和射頻標(biāo)簽的天線是作為變壓器的一次繞組和二次繞組——這種電磁耦合方式稱為近距離的電感耦合。在底盤及距離射頻識(shí)別系統(tǒng)上所用的一般耦合原理基本就是上述的耦合形式。在近距離的電感耦合中，耦合磁場(chǎng)是由讀卡器天線和射頻標(biāo)簽天線組成，其中的空間磁場(chǎng)是一種通過(guò)充分電感耦合方式的耦合介質(zhì)。如何區(qū)分它們兩者？那就是利用射頻標(biāo)簽的繞組間的射頻通道傳送讀寫器能量的是電感貌合方式，傳輸過(guò)程中電磁能量不轄射至空間范圍內(nèi)；讀寫器的操作原理是利用電磁波以電磁耦合方式將射頻能量發(fā)送出去。2.4射頻識(shí)別同其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)目前，隨著模式識(shí)別理論、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用衍生出了許多自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其中自動(dòng)識(shí)別技術(shù)主要分為以下幾種類型：機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)(NIVS)、磁字符識(shí)別技術(shù)(MICR)、射頻識(shí)別技術(shù)、光符識(shí)別技術(shù)(OCR)、磁性條識(shí)別技術(shù)(MBR)、條碼識(shí)別技術(shù)以及IC卡識(shí)別技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的評(píng)判，一般有兩個(gè)重要指標(biāo)：首讀率和誤碼率。首讀率指的是，當(dāng)對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，一次性就識(shí)別成功的概率，常用FRR表示；誤讀率指的是，在對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，在這組數(shù)據(jù)中識(shí)別錯(cuò)誤的字符的統(tǒng)計(jì)概率，常用SER表示。由于條碼技術(shù)的FRR指標(biāo)不高，所以O(shè)CR技術(shù)已經(jīng)逐步被條碼技術(shù)取代；MICR技術(shù)是專門使用在銀行業(yè)務(wù)之中的，它的閱讀設(shè)備十分的復(fù)雜；而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，它則一般是在自動(dòng)分類和檢查產(chǎn)品的制造業(yè)中使用。以上這些技術(shù)，有的已經(jīng)將要被淘汰，有些只使用于專業(yè)系統(tǒng)。而現(xiàn)在被廣泛使用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是條碼識(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)，各自都有技術(shù)自身的優(yōu)缺點(diǎn)和不同應(yīng)用范圍。雖然條碼識(shí)別技術(shù)的成本是上述所有識(shí)別技術(shù)成本最低的，但是其數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量小而且不易被更改。因此條形碼識(shí)別技術(shù)于商品包裝等使用量大且數(shù)據(jù)變動(dòng)較小的場(chǎng)合。與條碼識(shí)別技術(shù)相比，磁性條識(shí)別技術(shù)雖然成本也比較低，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)也較小，而且容易被仿造導(dǎo)致安全性極低。我們通常所用的的條碼都是紙質(zhì)的，它們的使用壽命短，而且還比較容易被磨損。對(duì)IC卡識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的可存儲(chǔ)空間大，并且能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，具有較高的安全性能，但是由于觸點(diǎn)暴露在外面，使其受損傷可能性變大。而與其他技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)因?yàn)樗槐唤佑|的特點(diǎn)，它能夠在不須人工干涉的情況下完成識(shí)別的工作，因此就非常適用于在自動(dòng)化的應(yīng)用環(huán)境中使用。由射頻識(shí)別技術(shù)制造出的射頻卡的封裝使用的是PVC密閉封裝，能夠保證它對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的識(shí)別，甚至一次性識(shí)別多張卡也不在話下，因此具有操作便捷的特點(diǎn)。而且還不容易被損壞，所以就適合在惡劣的環(huán)境中使用。射頻識(shí)別技術(shù)與其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，尤其是現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的條形碼技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)擁有如下優(yōu)勢(shì)：無(wú)屏障閱讀和穿透性RFID具有一定穿透能力，能穿透紙張、塑料甚至是木材這些非金屬或非透明的材質(zhì)制品。因而，即使在覆蓋情況下，也可進(jìn)行穿透性通信?？芍貜?fù)使用射頻卡可以進(jìn)行重復(fù)新增、修改、刪除卷標(biāo)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，可便捷快速的更新信息。而條形碼識(shí)別技術(shù)就只具有一次性，無(wú)法更改數(shù)據(jù)信息?？刮廴灸芰湍途眯陨漕l卡是由PVC密閉封裝而成的，和紙質(zhì)條形碼相比，具有更強(qiáng)的抗污染能力和耐久性，使用壽命更長(zhǎng)。體積小型化、形狀多樣化射頻卡比較小，它適合向小型化還有多樣形態(tài)發(fā)展，進(jìn)而在不同產(chǎn)品中使用。由于射頻卡的讀取信息的能力與卡本身的尺寸形狀沒(méi)有影響，因此具有較靈活、可定制外觀的特性。第三章門禁系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和原則智能門禁系統(tǒng)的智能性和安全性要求智能門禁系統(tǒng)在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下能夠?qū)τ性L問(wèn)請(qǐng)求的人員的身份進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并能夠做出精確的判斷。而這就意味著，智能性在該系統(tǒng)存在的必要，就是為了保證門禁系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)提供安全保障的同時(shí)，能夠在任何場(chǎng)合下具有應(yīng)用的自適應(yīng)性和操作的穩(wěn)定性和可靠性。而對(duì)于本系統(tǒng)的可靠性，由于采取的是非接觸方式來(lái)和標(biāo)簽進(jìn)行通信，所以射頻卡中的檢測(cè)電路的性能起到了決定性的作用。根據(jù)智能化無(wú)線通信系統(tǒng)的特點(diǎn)可以得到，要想實(shí)現(xiàn)智能無(wú)線通信，系統(tǒng)必須滿足以下指標(biāo)要求：通信安全和距離由于采用的是射頻識(shí)別技術(shù)，在非接觸的條件下，系統(tǒng)受到的干擾噪聲是非常嚴(yán)重的，這對(duì)于一個(gè)安保系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一大難點(diǎn)，噪聲環(huán)境非常不利于保證數(shù)據(jù)的安全性，也不利用系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性；而且由于系統(tǒng)要求工作在低功耗的狀態(tài)下，因此要想提高通信距離就不能通過(guò)提高發(fā)射功率和發(fā)射頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此如何在噪聲干擾嚴(yán)重的條件下，保證系統(tǒng)的安全性和在低功耗的條件下提高通信距離，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一個(gè)難題。射頻卡的功耗低且體積小作為安保防備系統(tǒng)，低功耗是性能的一個(gè)重要指標(biāo)。由于系統(tǒng)中采用的射頻卡是有緣ID卡，所以必須考慮射頻卡內(nèi)部電池的使用壽命，使用壽命不可過(guò)短，至少要求在一年以上。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程中就必須考慮降低系統(tǒng)的功耗，如采用低功耗元件來(lái)達(dá)到這個(gè)指標(biāo)；并且射頻卡的大部分時(shí)間都處于待機(jī)或休眠狀態(tài)，要求系統(tǒng)只需要提供極小的電流就可以工作。另外，出于便攜性的考慮，卡的體積要求要小。系統(tǒng)的性價(jià)比要高作為一個(gè)商品，性價(jià)比是產(chǎn)品是否具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，它能保證在激勵(lì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，利用價(jià)格優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)份額中占據(jù)一席之地。因而，在設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)是，要求要優(yōu)先考慮產(chǎn)品的成本問(wèn)題。3.2門禁系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路包含：讀卡器、接口設(shè)備、射頻卡、PC機(jī)、發(fā)卡器、電子門鎖、RS232轉(zhuǎn)換電路、門禁按鈕這幾個(gè)部分。其中，整個(gè)門禁系統(tǒng)的核心是射頻卡讀卡器和發(fā)卡器，在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)讀/發(fā)卡、與PC機(jī)通信、向控制器發(fā)送控制信號(hào)等工作。射頻卡Milarel卡圖1門禁系統(tǒng)框圖3.2.1射頻讀卡器微處理器模塊的設(shè)計(jì)在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們使用來(lái)自ATMEL公司AT89C52系列單片機(jī)及其外圍電路來(lái)組成射頻卡讀卡器主控模塊。AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。AT89C52的接口電路RH]WC *'招巴工巧曰山THHJF3RH]WC *'招巴工巧曰山THHJF3UTFIJIFiJZP33PU3P1JFiJ4P1J3mPUfiPU7mriranMU1F2ZT3P22TOP24P250\F27XIX2HXIJrxn2ALfaTWR叫土*STUJX3*□aX04"S4S22]Z2KXIPIJMZ415WC3KL37NSS34RiTICKXIJ137￡iai_E111三寧8la.iTut1圖2AT89C52的接口電路AT89C52的接口分布如圖2,其中單片機(jī)的P0口作為數(shù)據(jù)和地址的復(fù)用口，與MFRC500的數(shù)據(jù)總線相連。而P3口的部分IO口與MFRC500的控制總線相連，剩下的IO口與MAX232相連。3.2.2射頻讀卡器讀寫模塊的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中采用Philips公司生產(chǎn)的讀寫芯片MFRC500，它專用于讀寫Mifarel非接觸式IC卡。讀寫模塊中的關(guān)鍵部件MFRC500就是由它組成的，通過(guò)MFRC500就能實(shí)現(xiàn)對(duì)Mifare1卡操作，它將IC卡與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)聯(lián)通。MFRC500功能概述Philips公司的MFRC500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°MFRC500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。MFRC500可方便的用于各種基于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。微處理器接口類型自動(dòng)檢測(cè)每次上電或硬復(fù)位后，MFRC500會(huì)復(fù)位其并行微處理器接口模式，并且會(huì)檢測(cè)當(dāng)前微處理器接口的類型。MFRC500在復(fù)位階段后根據(jù)控制腳的邏輯電平識(shí)別微處理器接口。MFRC500寄存器設(shè)置MFRC500芯片的內(nèi)部寄存器按頁(yè)分配，并通過(guò)一定的尋址方法來(lái)獲得地址。其中，內(nèi)部寄存器共分為8頁(yè)，每頁(yè)有8個(gè)寄存器，且每頁(yè)的第一個(gè)寄存器稱為頁(yè)寄存器，用來(lái)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(r/w)、只讀(r)、只寫(w)和動(dòng)態(tài)(dy)。其中dy屬性位可由微控制器讀寫，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)部寄存器的寫和讀，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)時(shí)為其預(yù)置初始值。

縮寫狀態(tài)描述r/w波和寫這些位可通過(guò)微處理器讀利寫。由F它們僅用于控制方式，因此它們的內(nèi)容不會(huì)被蜀部狀態(tài)hi影響，例如.Timei-Reloacl^存器可訕過(guò)撒處理器讀寫。還會(huì)被內(nèi)部狀冬乩讀歸.但不會(huì)改變它們dy動(dòng)態(tài)這些位/皿過(guò)微姓理器讀fl寫。但是它們LiI被內(nèi)部狀態(tài)機(jī)自動(dòng)寫入.例如.C口nmiand富存器在執(zhí)彳丁完實(shí)際的命動(dòng)改變它的值r只讀這嶺寄存器保存標(biāo)志，其值僅EH內(nèi)部狀態(tài)決定，例如.ErrnrHag寄存器顯示內(nèi)部狀態(tài)但不能訕過(guò)外部寫入w只寫這凡寄存器僅用于控制方式。它們】迎過(guò)微處理器寫入但不能讀「卜讀這些寄存器會(huì)返回不確定的值。例如.TesAnaSelect寄存器用于AUX的侑號(hào)，但是不能讀出它的內(nèi)容圖3寄存器位的狀態(tài)和設(shè)計(jì)3.2.3射頻讀卡器通信模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)通信距離的要求在10m左右，故單片機(jī)的串口采用的是RS232的方式與PC機(jī)進(jìn)行串口通信。其中，RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3?7k，適合本地設(shè)備之間的通信。RS232接口標(biāo)準(zhǔn)主要有以下四點(diǎn)：1） 接口的信號(hào)電平值較高，損壞與接口電路相連的芯片，且與TTL電平不兼容，所以使用時(shí)電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換才可以與TTL電路連接。2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。3） 接口使用一根信號(hào)返回線和一根信號(hào)線而構(gòu)成共地的傳輸形式。4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離的標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，在實(shí)際測(cè)量中只有50米左右。通過(guò)上述設(shè)計(jì)分析，智能門禁系統(tǒng)的軟件部分可以分為控制中心管理軟件和門禁控制器軟件，本文僅設(shè)計(jì)門禁控制器的軟件部分。3.3.1通訊協(xié)議①RS485通訊協(xié)議只有在遵循某些規(guī)定的協(xié)議的情況下，門禁控制器與計(jì)算機(jī)之間的通訊實(shí)現(xiàn)，因此，通信的質(zhì)量有通訊協(xié)議的好壞所決定。一般的通信協(xié)議，都是采用層次化的概念，而本文中的通訊協(xié)議并不例外，也采用了分層結(jié)構(gòu)。先對(duì)RS48的通訊協(xié)議進(jìn)行分析，RS485協(xié)議可以分三層，分別包括數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、物理層。其中，物理層通過(guò)物理的連接，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了門禁控制器與計(jì)算機(jī)之間的通訊。②RFID的通訊協(xié)議在該門禁系統(tǒng)中，系統(tǒng)與RFID之間的信息傳輸，是通過(guò)門禁控制器與射頻卡間的雙向無(wú)限通訊得以實(shí)現(xiàn)的。射頻標(biāo)簽與讀卡器之間通過(guò)數(shù)據(jù)通信來(lái)交換數(shù)據(jù)，該通信過(guò)程中采用非接觸方式完成兩者之間的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)幀指的是傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，一個(gè)完整數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝?，其完整的定義是：適用于傳送與接收雙方的具有完整意義的連續(xù)數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)串。通過(guò)相互約定的通信協(xié)議，門禁控制器和射頻卡之間進(jìn)行數(shù)據(jù)間的傳輸。根據(jù)數(shù)據(jù)幀所起的作用，進(jìn)一步可分為地址幀（用于傳送地址）、命令幀（用于傳送命令）、數(shù)據(jù)幀（用于數(shù)據(jù)的傳送）等射頻識(shí)別技術(shù)的編碼方式采用了PWM編碼（即脈寬調(diào)制編碼），在該門禁系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通過(guò)系統(tǒng)軟件方式來(lái)產(chǎn)生一個(gè)PWM信號(hào)。在脈寬調(diào)制編碼過(guò)程中，采用三位碼元來(lái)進(jìn)行編碼，第一位為起始碼元，第二位為信息碼元（即要傳輸?shù)男畔ⅲ谌粸榻K止碼元，這種編碼方式很大程度了減少了誤碼率，保障了信息傳遞的可靠性。射頻標(biāo)簽與讀卡器之間的通信方式是半雙工通信的方式，半雙工通信方式指的是，進(jìn)行通信的雙方可以互相進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，但在同一時(shí)間內(nèi)，只能進(jìn)行單方向的數(shù)據(jù)傳輸，區(qū)別于全雙工通信方式。3.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的智能門禁系統(tǒng)的工作較為簡(jiǎn)單：該門禁系統(tǒng)根據(jù)門狀態(tài)字，檢查門的使用時(shí)段和時(shí)段屬性（即在該時(shí)段內(nèi)，電動(dòng)鎖門處于何種狀態(tài)），與射頻卡內(nèi)的信息進(jìn)行比對(duì)，利用所獲得的信息發(fā)送相關(guān)的執(zhí)行命令，并保存時(shí)間、事件等相關(guān)信息。當(dāng)讀卡器接收到射頻卡發(fā)射來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，讀卡器自動(dòng)讀取卡號(hào)，并獲取卡內(nèi)的基本信息，然后系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)卡號(hào)的信息情況，到使用人員信息表中進(jìn)行信息的檢索。綜合考慮，該門禁系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)將個(gè)人信息、事件信息劃分為卡片信息表、群組表、時(shí)段表、事件表。3.3.3主程序流程圖主程序流程圖如圖2,系統(tǒng)在上電后，首先進(jìn)行的是初始化，檢查是否進(jìn)行冷啟動(dòng)。若采用冷啟動(dòng)，則需要進(jìn)行內(nèi)存自檢，并將檢測(cè)結(jié)果用蜂鳴器輸出，否則跳過(guò)內(nèi)存自檢，只輸出保存的自檢結(jié)果。接著系統(tǒng)自動(dòng)檢查是否為首次上電，倘若是首次上電，上位機(jī)則會(huì)自動(dòng)的調(diào)用默認(rèn)參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)信息的記錄。每次地址的設(shè)定只能在系統(tǒng)上電之后，系統(tǒng)設(shè)定好地址后，程序就將進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，挨個(gè)詢問(wèn)是否需要進(jìn)行讀卡處理（如對(duì)卡信息的判別）或進(jìn)行其他相應(yīng)處理（如報(bào)警），若存在要處理的情況，則系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的處理子程序，若不存在要處理的情況，系統(tǒng)則進(jìn)入休眠狀態(tài)。系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí)，若有相關(guān)信息要進(jìn)行處理，系統(tǒng)在0.2秒內(nèi)迅速被喚醒，則相應(yīng)的中斷會(huì)喚醒程序。圖2主程序流程圖3.4本章小結(jié)本章主要在硬件和軟件上，進(jìn)行了對(duì)門禁系統(tǒng)的門禁控制器的設(shè)計(jì)，以及對(duì)組成門禁控制器的各部分的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，筆者在進(jìn)行多次試驗(yàn)后，得出了合適的設(shè)計(jì)方案，其中有微處理器模塊的設(shè)計(jì)、讀寫模塊的設(shè)計(jì)以及通信模塊設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面，筆者對(duì)通訊協(xié)議以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并運(yùn)用流程圖將設(shè)計(jì)思路一目了然的描繪出來(lái)。結(jié)語(yǔ)隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，在安保系統(tǒng)領(lǐng)域，門禁系統(tǒng)一定會(huì)成為人們生活中必不可少的重要角色，得到廣泛的重視和應(yīng)用。在20世紀(jì)90年代，RFID技術(shù)再次得到人們的普遍重視?，F(xiàn)今，RFID技術(shù)正處于上升期，推動(dòng)自動(dòng)識(shí)別行業(yè)進(jìn)入了一場(chǎng)技術(shù)革命進(jìn)程中。本文結(jié)合了實(shí)際中門禁系統(tǒng)的要求，利用對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究，探討出一種對(duì)智能門禁系統(tǒng)的使用設(shè)計(jì)方案，具有低功耗，操作性強(qiáng)，安全性高，方便維護(hù)等功能。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，專用的讀卡器模塊是用來(lái)讀取射頻卡的信息，利用AT89C52作為主控芯片來(lái)讀取進(jìn)來(lái)的信息進(jìn)行分析，并在有卡進(jìn)入讀取范圍內(nèi)時(shí)，讀取射頻卡的相應(yīng)卡序列號(hào)，并根據(jù)序列號(hào)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)部進(jìn)行配對(duì)，做出相應(yīng)操作。在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)該門禁系統(tǒng)時(shí)，我們以系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題為主要考慮對(duì)象，采用的是易于實(shí)現(xiàn)但不一定是最優(yōu)的方案，從而搭建了一個(gè)能夠符合理論設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)。但是由于時(shí)間不夠充分而且精力有限，我們?cè)谠O(shè)計(jì)和研究該門禁系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的有些功能只是在理論研究階段并沒(méi)有設(shè)計(jì)，甚至還有些功能只是設(shè)計(jì)階段沒(méi)有真正的實(shí)現(xiàn)，因此，該系統(tǒng)還存許多需要改進(jìn)的地方。參考文獻(xiàn)陳國(guó)棟.基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].碩士論文長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2005:15-36.黃菊生.基于智能IC卡的網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)設(shè)