分布式RFID门禁系统设计说明书

分布式RFID门禁系统设计说明书一前言射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术是从20世纪80年代开始走向成熟的一项自动识别技术,是当前最受人们关注的热点之一，该项技术既传统也充满新意和活力。射频识别是无线电识别的简称，即通过无线电波进行识别。它源于无线电通信技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别、计算机网络等高新技术，顺应了计算机集成制造系统，电子商务等热点应用的发展需要。射频识别应用电磁场，以非接触、无视觉、高可靠的方式传递特定识别信息，由于大规模集成电路技术的日益成熟，使得射频识别系统的体积大大减少，从而进入了实用化阶段。射频识别技术具有工作距离大、信息收集处理快捷及较好的环境适应性等优点，极大地加速了有关信息的采集和处理，在近年来获得了极为迅速的发展。基于RFID的考勤系统设计是将射频识别技术应用到家庭安防系统中的一次成功尝试。这一系统克服了家庭生活中居住的安全性不能得到保证的弱点，能够有效地提高家庭安防系统的能力,为居家生活提供更好的,更安全的保障。二案例描述门禁系统,又称人口控制系统.在何时允许某些人进出,拒绝某些人进出,什么情况下要发生报警,记录人员的出入状况,是门禁系统最基本的功能.智能的RFID门禁系统是对楼房中的重要通道进行管理。在门口，电梯，等人员来往频繁或重要的地方安装控制装置，例如：读卡器，键盘等，人员想要进入必须有卡才能通过，大大增强的安全性。基于RFID技术的门禁系统作为智能门禁系统的“骨干”，已经成为了一项先进的高科技技术防范和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛的应用于科研，工业，博物馆，酒店，商场，医疗监护，银行，监狱等，已成为安防技术重点研究和开发的对象。1994年RFID技术进入中国，引发了中国RFID技术的应用革命。在我国基于RFID的智能门禁系统的使用仍然处于发展状态，因此对射频识别技术在门禁系统方面的应用理论及实际可行性及实用性研究的重中之重。近几年，关于识别系统的通讯模式，指纹等生物识别设备的集成管理及DVR系统的集成成为现代门禁系统发展的亮点。另外，作为蓬勃发展的生物识别技术，随着其辨别技术的的不断成熟，以及人们对这类产品的进一步了解，若价格因素能保持人们可以接受的范围内，那么，该技术的应用前景将是十分广泛的。射频识别(RFID,即RadioFrequencyIdentification)技术是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展,其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别与数据交换的目的[1]。具有高精度、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等优点，能够实现无线自动识别，主动监控的功能。RFID技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，在实际应用中取得了显著的成效，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。随着RFID技术的日益成熟和普及，各国政府都意识到RFID技术的研究价值和蕴涵的巨大商机，制定相关政策加大财力、物力投资，积极推动本国RFID技术发展。RFID技术的运用是非接触式IC卡目前的潮流，更快的响应速度和更高的频率是未来的趋势。三需求分析3.1实验箱模块的选择本次实验选择的是实验箱中的高频模块，即HF高频下识别卡不需要绕制线圈，可以通过印刷的方式制作天线。识别卡一般是负载调制的方式工作，也就是通过识别卡的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现远距离识别卡对天线电压进行振幅调制。就频率而言，高频RFID具有以下特性：①工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22米。②除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。识别卡（感应器）需要离开金属一段距离。③该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。④该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个识别卡。⑤可以把某些数据信息写入识别卡中。⑥数据传输速率比低频要快且价格不是很贵。高频RFID主要应用有：◎航空包裹的管理和应用◎瓦斯钢瓶的管理应用◎预收费系统◎酒店门锁的管理和应用◎大型会议人员通道系统◎固定资产的管理系统◎医药物流系统的管理和应用◎智能货架的管理系统运行简要说明：①：上电后，430先通过并口访问7970芯片，在没有读到卡时，程序运行在串口读写模式，并每隔0.5s向串口发送一个“D”，直到有写操作为止。②：当有卡读写时，针对相应的卡，程序进入不同的协议中，并且点亮相应的LED灯。(2)API调用说明①：上电后，配置完内部寄存器，程序进入串口读写程序，可以进行人机交互。②：当读到不同协议的卡时，程序退出串口读写程序，进入相应的协议子程序中（目前支持14443A协议和15693协议）。读完卡后，退出相应的协议子程序，进入串口读写程序。(3)ISO15693第三部分通过读卡器获取指令流，读卡器采用TItrf7970读卡器芯片，开发资料参考协议ISO15693，trf7970datasheet，参考trf7960EVM.pdf实现ISO15693第三部分指令部分，防碰撞实验。高频读写模块中，利用高频卡可以进行识别操作，因此高频读写有以下特性：1.支持近场通讯(NFC)标准NFCIP-1(ISO/IEC18092)和NFCIP-2(ISO/IEC21481)2.用于ISO15693、ISO18000-3、ISO14443A/B、和FeliCa的完全集成的协议处理3.集成编码器、解码器和用于NFC启动程序的数据成帧,对所有3个比特率(106kbps,212kbps,424kbps)的有源和无源目标操作及卡仿真。4.用于NFC无源发射机应答器仿真操作的具有可编程唤醒电平的RF场侦测器。5.用于NFC物理冲突避免的RF场检测器。6.用于ISO14443A防冲突(不完整字节)操作(发射机应答器仿真或者NFC无源目标)的集成状态机。7.输入电压范围：2.7VDC至5.5VDC。8.可编程输出功率:+20dBm(100mW),+23dBm(200mW)。9.可编程I/O电压电平从1.8VDC至5.5VDC。3.2开发语言的选择软件结构框图：系统软件主要包括信号处理和系统管理两个部分，信号处理模块采用C语言编程，系统管理部分软件采用MicrosoftVisualC#编程。其中建立了一个中间数据库，编程简单，开发时间短，能够实现双卡识别功能，控制道阀自动开启和关闭，同时具有报警功能。其软件流程图如下图1所示。图一软件结构框图3.3数据交换的方式本次设计采用数据库存储用户信息及数据，执行程序之前，首先要设置串口波特率等相关串口参数，然后上位机通过串口向下位机发送命令，并进入串口中断。下位机根据接收SBUF的值做相应的处理。程序流程图如图2所示图2数据采集子程序流程图3.4应用程序的结构开始上位机发送读卡命令YYNN有感应卡？验证感应卡权限权限满足？开门，显示正确信息报警，显示错误信息延时后，自动关门结束分布式RFID门禁系统数据采集模块存储模块显示模块门控模块报警模块键盘模块3.4.1显示子程序显示子程序的主要功能是对当前的门控状态进行显示，显示函数首先判断是写命令操作还是写数据操作，若是写命令操作，则根据命令进行相应的操作，如清屏、设置显示模式等；若是写数据操作，则在显示器上显示相应数据。程序流程图如图3所示。图3显示子程序流程图3.4.2密码子程序密码子程序流程图如图4所示，当程序运行时，会一直判断是否有按键被按下，当有按键被按下时，系统会确定键值，关将键值存入到密码数组里，然后将输入的密码与本身的密码做比较，若相同，则执行开门和显示正确信息的操作；若不相同，则执行报警和显示错误信息的操作。密码子程序是整个门禁系统的关键部分，因为在通过密码程序的实施之后，才可以进行数据的访问与访问者的信息匹配，因此，密码系统就好比整个门禁系统的大门，它是连接访问者与数据的显示程序液晶初始化设置第一行显示数据地址显示第一行数据设置第二行显示数据地址显示第二行数据延时后，清屏结束延时关键一环。其中，密码程序的代码如下：P1=0x0f;if(P1!=0x0f)compare(P1);for(n=0;n10;n++)if(input[n]!=password[n])break;if(n==10){if(m10)continue;WriteLcdCom(0x01);//清屏WriteLcdCom(0x80);//第一行数据指针地址for(s=0;s16;s++)WriteLcdDat(str2[s]);LEDG=0;BUZ=0;delay_10ms(20);LEDG=1;BUZ=1;WriteLcdCom(0x01);input[0]=;}elseif((n10)&&(P1==0xbd)){WriteLcdCom(0x01);//清屏WriteLcdCom(0x80);//第一行数据指针地址for(s=0;s16;s++)WriteLcdDat(str4[s]);LEDR=0;for(s=0;s5;s++){BUZ=0;delay_10ms(20);BUZ=1;delay_10ms(20);}LEDR=1;}密码子系统的流程图如下：图4密码子程序流程图3.5存储系统的设计及分析本设计中数据的存储芯片选用的是AT24C04，该芯片是串行的E2PROM，支持I2C总线数据传送协议。程序流程图如图5所示。开始有键按下？去除按键抖动的影响确定键值存入密码数组密码正确？开门，显示正确信息报警，显示错误信息延时后，自动关门结束YYN图5存储系统程序流程图当我们完成对存储过程的分析之后，我们需要对存储过程加以实施，此时，就需要编写存储程序的代码,存储程序核心的代码如下：voideeprom(){write_byte(0,0x1e);write_byte(1,0xda);write_byte(2,0x62);write_byte(3,0xb6);write_byte(4,0x25);write_byte(5,0xee);write_byte(6,0xde);write_byte(7,0xb6);write_byte(8,0x05);write_byte(9,0xc8);write_byte(10,0x43);write_byte(11,0xb8);write_byte(12,0x3a);write_byte(13,0x04);write_byte(14,0x5d);write_byte(15,0xb6);}bitshout(ucharwrite_data)//从MCU移出数据到AT89C51{uchari;bitack_bit;for(i=0;i8;i++)//循环移入8个位{SDA1=(bit)(write_data&0x80);_nop_();SCL1=1;delayNOP();SCL1=0;write_data=1;}SDA1=1;//读取应答delayNOP();存储程序AT24C04初始化向AT24C04写入要存储的数据延时N结束SCL1=1;delayNOP();ack_bit=SDA1;SCL1=0;returnack_bit;//返回AT24C04应答位}voidwrite_byte(ucharaddr,ucharwrite_data)｛start();shout(OP_WRITE);shout(addr);shout(write_data);stop();delay_10ms(1);}3.6系统模块的总体设计依据上述功能的分析，系统中模块分别为：数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、显示模块、串口发送/接收模块、密码输入模块、报警机制模块。系统功能结构图如图6所示，各功能模块具体功能如下：1.数据采集模块：当RFID卡进入到读卡器读卡范围时，读卡器读取卡序列号的过程。2.数据处理模块：针对于采集到的数据处理，从而对得到的数据进行判断其有效性。3.数据存储模块：用来存储数据。4.显示模块：用来接收单片机发送的数据，并对数据进行操作从而得到要显示的信息。5.串口发送/接收模块：主要用来通过串口发送和接收数据。