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基于RFID技术的门禁系统设计专业：电气工程与自动化班级：电自0701导师：陈东升学生：郭凯明主要内容本文的研究背景和意义射频识别技术简介门禁系统的一般组成本系统的硬件设计本系统的软件设计研究背景及意义现代社会的高科技在带给人们生活便利的同时，也带来了一些人运用这些高科技手段进行盗窃和抢劫等违法犯罪行为，造成了人们的人身和财产安全的隐患，智能门禁系统是解决人们安全的一个有限途径。现在，基于RFID的门禁系统应用的多样性，功能的完善和广泛的适应性，已成为安防技术重点研究和开发的方向。射频识别技术简介RFID系统的组成收发模块控制模块天线天线收发模块控制模块接口模块计算机存储器读写器射频卡数据能量图2.1射频识别系统的组成RFID系统的工作原理当读写器的射频场范围中出现非接触式IC卡，由于电磁感应产生感应电流，射频卡中的天线将获得的感应电流经升压电路为芯片提供工作电压,同时通过射频前端电路从带信息的感应电流中检得数字信号并送入逻辑控制电路，处理射频卡中的信息；卡片从存储器中获取回复的信息并经由逻辑控制电路送回射频前端电路,然后通过天线回送给读写器。门禁系统的组成3）门禁控制器：门禁控制器是门禁系统的核心部分，相当于计算机的CPU，他负责整个系统输入、输出信息的处理、存储和控制等。并根据出入法则和管理规则判断其有效性，若有效则对执行部分发出动作信号。4）电控锁：电控锁是门禁系统中的执行部件。根据们的材料、出门要求等不同可选取不同的锁具。5）其它设备：包括对出门无限制的情况下安装在门内侧的出门按钮，检测门的开/关状态的门磁，负责对整个门禁系统供电的电源等部分。1）出入凭证：出入凭证是门禁系统开门的“钥匙”，这个“钥匙”在不同的门径系统中可以是磁卡、IC卡等各种卡片，密码，或者是指纹，掌纹，虹膜，视网膜，脸面，声音等各种人体生物特征。2）识别仪：识别仪负责读取出入凭证中的数据信息，并将这些信息传输到门禁控制器。门禁系统硬件设计门禁控制器电路是门禁系统的核心，由它来识别是否为本系统的有效卡，从而控制电子锁是否打开。控制中心计算机门禁控制器MCU天线通信模块收发模块IC卡电控锁门禁控制器电源IC卡选取MIFARE1卡其核心是Philips公司的Mifare1ICS50(-0l-02，-03，-04)系列微芯片。卡片上无源，工作时的电源能量由读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片工作。工作频率13.56MHZ。Mifare1芯片内建有高速的CMOSEEPROM、MCU等。卡片上只有IC微晶片及一副高效率天线。门禁控制器微处理模块的设计本系统的门禁控制器MCU由AT89C52单片机及其外围电路组成。器管脚主要有三类：①电源和时钟引脚。如Vcc,GND,XTAL1,XTAL2。②编程控制引脚。如RST,PSEN、ALE/PROG.EA/Vpp。③I/O口引脚。如P0,Pl,P2,P3,4组8位I/O口!。AT89C52的接口电路右图是AT89C52的接口分布，其中，AT89C52的P0口作为地址和数据分时复用口，与MFRC500芯片的数据总线相连。P3口的一部分端口线与MFRC500芯片的控制总线相连，另一部分端口线与MAX232接口芯片相连。LED0LED2LED1LED3LED4LED5LED6LED7P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178INT1KEY213INT0KEY112EA/VP31X119X218RESET9RDRD17WRWR16P0039D0P0138D1P0237D2P0336D3P0435D4P0534D5P0633D6P0732D7P2021NCSP2122RSTPDP2223P2324MISOP2425SCKP2526MOSIP2627NSSP2728RSTRXD10RXDTXD11TXDALE/P30ALEPSEN29T0BP14T115*Component_1123456789RB1VCCC610uF/25VR210KVCCC4C5VCC12Y111.0592m门禁控制器读写模块的设计读写模块中的关键部件MFRC500是Philips公司生产的用于读写Mifare1非接触式IC卡的专用读写芯片。系统单片机对读写模块的操作就是对MFRC500进行控制，通过MFRC500实现对Mifare1卡操作。它是单片机与IC卡之间数据传输的桥梁。MFRC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。该读卡IC系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MH以下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MFRC500电路连接MFRC500的复位和掉电检测引脚RSTPD与AT89C52的P2.1口相连，并通过TX1，TX2连接有源天线，通过合适的滤波与匹配电路连接到天线电路的RX引脚。如左图所示。C215pFC7104C115pFOSCIN1IRO2MFIN3MFOUT4TX15TVDD6TX27TVSS8NCSNCS9NWRWR10NRDRD11DVSS12D013D114D215D316OSCOUT30RSTFD31RSTFDVMID30VMIDRX29RXAVSS28AUX27AVDD28DVDD25A224A123A022ALE21D720D619D518D417E1100UF/36VVCCC30.1uFVCCVCC12CY113.56M天线的设计本设计采用的直接匹配天线电路。该匹配电路包括低通滤波器、接收电路、天线匹配电路和天线。RXVMIDAGNDTX1TGNDTX2R1R2Rex1Rex1C?CapcsC3c0csCap2c0L0L0Cap1通信模块设计单片机的串口采用的是RS232的方式与PC机进行串口通信。本设计采用的是专门为电脑的RS232标准串口设计的接口电路MAX232芯片。门禁系统的相关软件设计初始化程序设计读卡程序设计电子锁工作流程开始设定需要的寄存器激活线性地址访问初始化并行接口硬件复位上电延时初始化程序结束各部分软件设计的程序流程图寻卡是否有卡开始选择卡片防冲突验证是否写卡启动串口写卡卡挂起结束读卡NYNY系统后台对IC卡进行确认开始认证结果为真主机发送驱动门禁命令门禁控制器MCU发送高电平继电器套筒，电磁锁打开记录认证信息并存储结束主机发送驱动报警命令门禁控制器MCU发送高电平到报警模块记录信息并储存YN结论本系统设计的重点是门禁系统的核心器件——门禁控制器。详细研究了主控芯片、读写芯片以及辅助的外围电路的功能特点、基本工作原理和连接方式，并进行了硬件方面的开发；着重分析了MCU对于读写芯片的控制流程，并且针对此过程简述了软件编程流程，实现了卡片与门禁控制器器之间的数据通信。谢谢各位老师