基于RFID的门禁与身份识别系统研究

郭宇智 林福炎 高旭东 张雪

摘 要：RFID技术已经随着科技的发展逐渐应用到我们生活的各个领域，从简单的考勤管理系统发展到智能楼宇管理等不可或缺的内容，从单一的身份识别到互联网络产品识别的复杂应用，可以说RFID技术已经改变着我们身边的这一切。文章主要阐述的是RFID门禁与身份识别系统的设计过程，将arduino平台与RFID控制技术融合，实现了具有身份寻路和个性化GSM通报功能的身份识别系统。

关键词：arduino平台：RFID控制技术；研究意义

锁是每个家门必备的管理工具，随着时代的发展，普通的金属锁已经开始在不断的更新换代，数字锁、网络锁等科技新事物也不断发展起来。门禁智能化系统是锁发展的一种新趋势，由于各种芯片技术、硬件功能管理模块的成熟，门禁系统已经向网络和智能化的发展，然而生物技术、感应卡技术的发展更让门禁系统成为智能识别身份的主要工具。本文主要就是探讨RFID技术门禁与身份验证系统的实现方案。

1 基于RFID门禁与身份识别系统总体设计

RFID技术通过射频信号自动识别RFID卡并获取相关数据。射频卡内的芯片通过13.56Mhz的固有载波频率发射ID号码调制信号，通过信号的耦合和解调系统，滤除载波，将数据传送给单片机。并由单片机接收处理并识别驱动门禁控制系统，完成门禁系统的各种功能。

系统主要功能模块组成：主控模块，驱动模块，RFID身份识别模块，通讯模块，GSM模块。

RFID身份识别模块：由RFID卡和读卡器组成，RFID卡内记录了持卡者的身份信息，读卡器读出卡里的信息，将信息传至主控模块进行信息处理。

主控模块：它是整个门禁系统的控制单元，采用arduino平台进行设计，这也是我们设计的一大特色之一，它内部含有单片机，由它来统一协调控制其它各模块的工作，他会根据来自RFID的不同的身份信息，驱动各模块实现不同的功能。完成RFID卡登录验证功能，通过USB口进行系统设置功能。

驱动模块：此模块设计了需要的驱动电路，自动开灯电路，报警电路，门锁驱动等。

通讯模块：提供整个系统的通讯支持，实现内部通讯的协调管理，完成主控节点与门禁节点的通讯。

GSM模块：完成短信通报等安全通报。

2 基于RFID门禁与身份识别系统的设计与实现

2.1 门禁系统功能设计

门禁系统是由一个主控节点与若干个门禁节点组成，门禁节点安装于门上，用户进门通过门禁节点刷卡，门禁节点将验证消息发送至主控节点，主控节点完成安全认证，将安全认证通过与否消息发回门禁节点，认证通过门禁节点驱动门锁，完成开门动作，同时根据需求完成驱动个性化任务，比如，打开用户房间灯，与此同时主控节点会根据需要发送短信通知预先设定人员门禁开启消息。

主要功能及特性：

（1）实现门禁基本开锁功能，支持S50及其兼容RFID卡；（2）实现RFID卡的加入与删除功能；（3）GSM通报功能；（4）执行个性化需求功能；（5）通过以太网实现灵活扩充。

2.2 硬件电路设计

2.2.1 主控节点功能设计

主控节点是整个门禁系统的控制中枢，完成对门禁系统的逻辑控制安全验证等，主要完成如下功能：

（1）通讯功能：与所有门禁节点通讯，接收来自门禁节点的消息请求，主要包括如下消息，用户卡验证消息，用户卡增加消息，用户卡删除消息。（2）读取SD卡中用户数据，卡中记录个性化驱动事件内容，最多每个用户可以设置三种事件，短信通知手机号码。（3）合法用户表格维护功能：完成用户表的增加、删除操作，完成用户的合法性检查工作。（4）GSM短信发送功能：针对合法用户按预先设定信息发送短信。（5）显示功能：驱动LCD汉字显示模块，显示各种系统通报的信息。

2.2.2 门禁节点功能设计

门禁节点每个需要的控制点安装一个，通过以太网与主控节点连接，用户通过门禁节点刷卡，将卡信息发送至主控节点进行身份验证，根据验证结果驱动门锁及完成个性化操作。主要功能如下：（1）通讯功能：完成与主控节点的通讯，发送RFID卡验证消息，RFID卡增加与删除消息，接收主控节点的消息反馈信息。（2）开锁执行机构：完成开锁基本指令的发出，驱动执行机构。（3）个性化驱动：根据由主节点反馈的消息，驱动个性化执行机构。（4）RFID读取功能：完成RFID卡的读取操作。（5）显示功能：驱动LCD汉字显示模块，显示各种系统通报的信息。

3 RFID系统的测试

系统完成，经过下面测试后证明达到预期设计目标，实现了基本设计功能，将门禁控制器与主控制器通过以太网交换机连接在一起，形成以太网络组成系统，即可进行各种测试。测试环境建立如下，由一个主控节点、两个门禁节点、一个以太网交换机组成。主控节点IP 192.168.1.200，门禁节点1 IP 192.168.1.177，门禁节点2 IP 192.168.1.178。按功能分别进行了开锁测试、GSM通报测试、个性化驱动测试、增加用户卡测试、删除用户卡测试。

测试结论：本次测验完成了整个门禁系统的各个模块化程序，并通过实际的测试完整实现了RFID的门禁与身份识别系统的硬件设计。

4 结束语

本文主要通过设计一套基于RFID的门禁与身份识别系统，通过模块化的设计方法建立起具有高度扩展性的硬件平台，并通过测试完成门禁系统的硬件控制功能和软件编程设计。本系统当中创造性的使用了GSM短信进行安全通报及个性化驱动的特色功能，让门禁系统更具有灵活和可靠性。

本文所实现的门禁系统可以直接进行远程监控，操作方便、灵活且安全，在智能家居、办公室出入、物流等场合具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]普通高校“十二五”规划教材：无线射频识别（RFID）技术基础[Z].

[2]单承赣，单玉峰，姚磊，等.射频识别（RFID）原理与应用[Z].

[3]（美）麦克罗伯茨.Arduino从基础到实践[Z].