基于RFID的智能門禁系統(tǒng)

摘要射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術(shù)是一種一種旨在自動(dòng)檢測(cè)非傳輸?shù)碾p向無線電頻率以識(shí)別和交換數(shù)據(jù)的技術(shù)。具有高精度、比較強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力、強(qiáng)大的抗干擾能力、運(yùn)行速度高等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都是RFID的優(yōu)勢(shì)。常用于智能門禁系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID的智能門禁系統(tǒng)，系統(tǒng)利用射頻IC卡的身份識(shí)別，保證持卡人自由進(jìn)出，防止外人進(jìn)入或無法提供有效證件的人進(jìn)入。本設(shè)計(jì)被分為硬件部分和軟件兩部分。硬件部分主要采用STM32F103C8T6作為系統(tǒng)主控MCU芯片，基于MFRC522非接觸式讀寫卡芯片的智能門禁系統(tǒng)，使用OLED進(jìn)行對(duì)功能模式的選擇和門禁狀態(tài)的顯示，控制舵機(jī)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行門禁開關(guān)門的效果展示，使用4×4的薄膜按鍵進(jìn)行對(duì)功能模式的選擇以及時(shí)間的設(shè)置，此外還使用有源蜂鳴器進(jìn)行警告處理。軟件部分采用C51語言開發(fā)系統(tǒng)，完成與IC卡的通訊和數(shù)據(jù)交換功能。實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)的安全便捷，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：STM32F103；RFID；門禁系統(tǒng)；單片機(jī)

設(shè)計(jì)說明本設(shè)計(jì)主要是用于執(zhí)行RFID卡進(jìn)行登記、識(shí)別、有效期管理及實(shí)現(xiàn)門禁控制功能的實(shí)現(xiàn)。MFRC522讀卡器模塊用于在讀卡器范圍內(nèi)有IC卡時(shí)讀取射頻卡的信息，以便立即讀取相應(yīng)的卡片序列號(hào)，并根據(jù)卡序列號(hào)做出相應(yīng)的操作。在此之前，需要對(duì)射頻卡進(jìn)行登記，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)射頻卡進(jìn)行識(shí)別功能，若是射頻卡的序列號(hào)已經(jīng)做了登記，則門禁系統(tǒng)將會(huì)識(shí)別到序列卡號(hào)并進(jìn)行開門操作；如果卡號(hào)沒有注冊(cè)，系統(tǒng)會(huì)判斷為讀卡失敗，拒絕開門。本設(shè)計(jì)是以STM32F103作為主控芯片，與RC522和OLED進(jìn)行通信。通過MFRC522讀取IC卡數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過STM32F103傳送到OLED門禁系統(tǒng)，在OLED上設(shè)計(jì)一個(gè)智能門禁系統(tǒng)，可以在用戶界面上對(duì)IC卡的信息進(jìn)行管理，例如，用戶IC卡的使用期限、用戶密碼等。當(dāng)用戶IC卡的信息已經(jīng)錄入系統(tǒng)，則刷卡時(shí)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，代表開門成功；若是用戶IC卡所設(shè)定的使用期限已過，則系統(tǒng)刪除該卡的用戶信息，在刷卡時(shí)則蜂鳴器報(bào)警響動(dòng)，代表開門失敗；若是使用未錄入系統(tǒng)的IC卡刷門禁系統(tǒng)，則蜂鳴器報(bào)警顯示讀卡失?。蝗粲脩鬒C卡使用期限已過，卡片信息已被刪除，可以選擇重新錄入卡片信息，重新錄入信息之后該IC卡又能進(jìn)行開門的功能，這樣卡片就達(dá)到能重復(fù)利用的作用。在選擇設(shè)計(jì)用戶界面的方法時(shí)，有考慮過使用QT進(jìn)行用戶界面設(shè)計(jì)，在windows系統(tǒng)上連接硬件，進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的錄入，使門禁卡功能多樣化。但是本設(shè)計(jì)不僅是追求功能多樣，更追求便捷，簡(jiǎn)約化，實(shí)際運(yùn)用到每一個(gè)地方，每一個(gè)人都能夠更便捷地使用到智能門禁系統(tǒng)。把操作簡(jiǎn)單化，不需要經(jīng)過windows系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整理錄入，可以把系統(tǒng)更小地濃縮在一個(gè)屏幕上，這樣能更方便地運(yùn)用到每個(gè)人的現(xiàn)實(shí)生活中。關(guān)鍵詞：STM32F103；智能門禁；無線射頻；OLED；單片機(jī)目錄1引言 系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試及功能測(cè)試硬件制作常見故障：（1）硬件焊接：焊接的質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品的正常運(yùn)作。造成焊接質(zhì)量差的經(jīng)常遇到的問題是：①焊錫的使用量太多，容易造成焊點(diǎn)的位置錫堆積；焊錫的使用量太少，導(dǎo)致焊點(diǎn)地方錫的覆蓋率低。②焊錫連橋，是指焊錫用量太多，導(dǎo)致元器件的焊點(diǎn)之間容易產(chǎn)生短路現(xiàn)象。這種情況會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在焊接超小元器件及細(xì)小印刷電路板的時(shí)候，需要尤為注意。③混合焊料上的焊料形成一個(gè)尖銳的點(diǎn)。這主要是由于烙鐵加熱溫度不足或錫焊劑很低以及金屬焊料離開焊點(diǎn)的角度不正確。④在焊接過程中，電烙鐵距離芯片太近，高溫會(huì)導(dǎo)致芯片燒壞，在焊接靠近芯片的排針時(shí)，應(yīng)該焊完一個(gè)腳就先停止焊接，等板子溫度降下來之后再繼續(xù)焊下一個(gè)腳。（2）可靠性差：有很多情況會(huì)導(dǎo)致可靠性差，比如系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)被芯片的質(zhì)量直接影響到，而這些外部因素都可以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的不成功。（3）燒錄代碼進(jìn)芯片時(shí)，Keil一直顯示ST_LINK連接錯(cuò)誤，可以檢查一下線路是否有接錯(cuò)。ST_LINK的接口相對(duì)應(yīng)與STM32的SWIO口和SWCLK口，也可以檢查一下驅(qū)動(dòng)軟件版本是否過于陳舊。（4）調(diào)試方法：這可以分為多級(jí)調(diào)試以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。調(diào)試時(shí)，要仔細(xì)觀察，認(rèn)真檢查，面對(duì)問題逐一排查和檢查，找到原因，去修復(fù)問題，修復(fù)錯(cuò)誤。在硬件調(diào)試的過程中，可以對(duì)存在的問題進(jìn)行全面分析和仔細(xì)修改，只要有這樣才能完成最終的設(shè)計(jì)方案，取得更好的效果。軟件調(diào)試軟件錯(cuò)誤排除一般有一下四個(gè)流程步驟：（1）編寫程序和最初的錯(cuò)誤檢查；（2）在KeilMDK編譯系統(tǒng)中編譯源碼；（3）燒寫程序進(jìn)入硬件進(jìn)行調(diào)試，與此同時(shí)能發(fā)現(xiàn)源碼中所存在的問題；（4）改正源碼中的錯(cuò)誤內(nèi)容。設(shè)計(jì)效果調(diào)試實(shí)驗(yàn)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，進(jìn)行本次設(shè)計(jì)作品最終調(diào)試。對(duì)智能門禁系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行展示，對(duì)MFRC522進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的操作，觀察IC卡的狀態(tài)對(duì)舵機(jī)的控制是否與當(dāng)初設(shè)計(jì)的目的效果一致。錄入IC卡模式：（1）在OLED菜單中選擇錄入卡片。（2）IC卡進(jìn)入MFRC522的讀卡范圍內(nèi)，進(jìn)行對(duì)IC卡信息讀取，通過SPI通信傳輸給主控芯片STM32中。（3）STM32會(huì)尋找一個(gè)空閑的寄存器儲(chǔ)存IC卡信息，達(dá)到錄入到庫(kù)的目的，OLED屏幕會(huì)顯示錄入成功。讀IC卡開門模式：（1）IC卡進(jìn)入MFRC522的讀卡范圍，OLED顯示讀卡成功。（2）讀卡成功后，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90°代表門鎖已開，2秒后舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)回原位置，代表門已經(jīng)鎖上。刪除IC卡信息：（1）在OLED菜單中選擇刪除卡片。（2）IC卡進(jìn)入MFRC522的讀卡范圍內(nèi)，進(jìn)行對(duì)IC卡信息讀取，通過SPI通信傳輸給主控芯片STM32中。（3）STM32會(huì)尋找該IC卡的儲(chǔ)存位置進(jìn)行清空該區(qū)的信息，達(dá)到刪除卡片的作用。（4）用該IC卡再次靠近MFRC522讀卡范圍時(shí)，庫(kù)里已經(jīng)無法找到該卡信息，顯示讀卡失敗，舵機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置IC卡使用期限：（1）對(duì)該IC卡進(jìn)行讀卡開門模式，驗(yàn)證此卡已經(jīng)儲(chǔ)存在庫(kù)，能正常開門，在OLED菜單中選擇設(shè)置使用期限。（2）IC卡進(jìn)入MFRC522的讀卡范圍內(nèi)，進(jìn)行對(duì)IC卡信息讀取，通過SPI通信傳輸給主控芯片STM32中。（3）STM32會(huì)尋找該IC卡的儲(chǔ)存位置寫入該卡的信息，通過按鍵輸入使用時(shí)間。（4）設(shè)置好時(shí)間后，使用期限一過，便自動(dòng)刪除該IC卡的信息，再次讀卡時(shí)顯示讀卡失敗，舵機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)語智能門禁系統(tǒng)有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，隨著處理芯片的不斷創(chuàng)新不斷提高，門禁系統(tǒng)的可靠性安全性，能夠滿足生活中的各種應(yīng)用。本文的主要設(shè)計(jì)是基于RFID的智能門禁系統(tǒng)，使用非接觸IC卡進(jìn)行對(duì)開關(guān)門的控制，以及IC卡的有效管理。使用MFRC522進(jìn)行對(duì)非接觸IC卡的讀寫從而有效對(duì)門禁系統(tǒng)進(jìn)行管理。本設(shè)計(jì)的著重點(diǎn)在于用戶卡期限管理，能夠有效進(jìn)行對(duì)卡使用時(shí)間的設(shè)置，這設(shè)計(jì)能更好在短時(shí)間流動(dòng)人員進(jìn)出門禁的管理。在“鑰匙”的選擇上，選擇了非接觸IC卡，系統(tǒng)安全性更強(qiáng)，更符合現(xiàn)在的社會(huì)環(huán)境，非接觸IC卡能夠減少人與人之間接觸，減少了現(xiàn)疫情環(huán)境下病毒的傳播。本系統(tǒng)的不足之處是沒有更詳細(xì)的用戶信息錄入以及刷卡記錄，若在現(xiàn)實(shí)生活中，門禁管理系統(tǒng)的用戶信息應(yīng)該更詳細(xì)，包括用戶的個(gè)人信息，刷卡次數(shù)等都應(yīng)該記錄在庫(kù)，這些更適合現(xiàn)實(shí)使用需求，并且能夠有效增高智能門禁系統(tǒng)的安全性。在更大型的智能門禁系統(tǒng)中，更應(yīng)該區(qū)分管理員身份和用戶身份，管理員能夠更有效管理用戶信息，同時(shí)也提高了用戶信息安全，用戶也可以有對(duì)IC卡部分的管理權(quán)限，對(duì)自身的IC卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，無需事事都找管理員進(jìn)行操作，從而使智能門禁系統(tǒng)在日常生活中更方便快捷。

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