基于RFID技术的门禁系统设计

吴心慧 杨保华

摘要：该文设计的门禁系统所实现功能是，Mifare S50 IC卡进入RFID高频读写器感应区识别卡号，然后与数据库内数据比对，最后合法后再由AT89C52单片机通过控制继电器控制电子锁的开启与关闭。设计的步骤包括，进行需求分析并确定必要的系统功能；选择高频射频卡、读写器和单片机等硬件的型号；再进行软件设计；最后进行调试使各个模块间正常通信，实现预定功能。

关键词：射频识别技术；门禁系统；Mifare S50；读写器

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）13-0250-02

Design of Entrance Guard System Based on RFID Technology

WU Xin-hui， YANG Bao-hua

（Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology，Changzhou 213164， China）

Abstract： The function of the entrance guard system designed in this paper is that the card number of Mifare S50 IC card can be identified as near the RFID high frequency read-writer induction area， and then the data is compared with the database. Finally， the opening and closing of the electronic lock is controlled with the AT89C52 single chip microcomputer by the control relay. The steps of the design include the requirement analysis and the determination of the necessary system functions， the selection of the hardware models such as high frequency radio frequency card， reader and writer and MCU， and then the software design； the final debugging for the normal communication between each module to realize the predetermined function.

Key words： Radio Frequency Identification Technology； Entrance Guard System； Mifare S50； Reader

1 背景

隨着人们安全意识的提高，安全的门禁系统成为社会工作、生活环境中重要的环节。因此在一些特殊场所例如办公室等，门禁系统通常用来限制人员的流动[1]。

门禁系统是自动识别并与现代管理技术相结合的安全管理系统，在防范人身财产安全部分起着重要作用，不同场所也会改良后使用，涉及领域广泛。如今，门禁系统有着指纹、人脸、虹膜识别和射频卡这几种主要的方法[2]。前三种都是以人体的某些部位的特殊特点来作为识别载体的手段，主要依靠的是其唯一和极难被复制的特性，准确性较高，但是这几种都比较昂贵，而且会触及个人隐私，只有部分高端和绝对保密的场所能使用。RFID能在不碰触物体的情况下利用射频方式进行识别和交换数据，属于无线通信[3]，用户在门外将感应卡靠近读卡器经确认身份方可进入。

2 总体设计方案

2.1 总体设计

2.1.1 功能

系统主要包括数据的采集、处理、存储，串口的收发，报警这几个功能。每个功能介绍如下：

1） 数据采集：当RFID卡插入读卡器读取范围时，读卡器读取卡的流水号。

2） 数据处理：对收集到的数据进行判断，以判断所获得数据的有效性。

3） 数据存储：将数据存入数据库中。

4） 串口的收发：数据的收到与发出都是通过串口进行的。

5） 报警：所使用的卡未赋予权限时进行报警处理。

2.1.2 组成、流程

总的系统流程如下图1所示。

1） 组成：系统包含电子标签、读写器、主控器（单片机）、串口通讯、服务器（PC机）五部分。系统的中心在RFID高频上，经过读写器与IC卡（电子标签）通过射频信号通信，接着是读卡、存储和发送数据，能够单独完成，也可联网完成，再用串口通信与PC机相连。

2） 流程：持卡者携带电子标签到达读卡范围内，电子标签被激活后通过天线与读写器通信传递给其信息，经处理、解调、解码后传给控制器，再判断其合法性，如果该卡与预输入信息相符则控制电控锁开门，反之则报警并显示错误信息。应用软件与数据库连接，两者在局域网内互联。门禁系统的管理员可以在PC端完成注册、改动用户数据等操作。

2.2 硬件设计

硬件部分的设计主要由AT89C52（51系列单片机）和高频IC卡读写器构成。电路主要由这几部分组成：AT89C52单片机、高频IC卡读写器（HR09系列高频14443读写器）、串口通信MAX232、AT24C02存储器、报警电路、门控电路。微控制器AT89C52将读写器的初始化完成，再将读写器与上位机使用串口连接起来，读写器在上位机发送命令后做出相应的操作，而后将得到的讯息传递给AT89C52，然后它再控制其他模块完成判断、报警和门锁控制等操作。上位机与下位机的通讯方式是靠串口连接后进行的，将AT89C52的I/O口与选择好的MAX232芯片的输入和输出管脚连接到一起。高频读写器与微控制器AT89C52之间的通讯是通过I2C总线完成的，但AT89C52单片机自身不包含I?C总线，因此需要把AT89C52的两个I/O口与高频读写器的串行时钟线与数据线相互连接起来，而后依靠模拟I?C时序来完成AT89C52与读写器之间的通信。高频读写器与IC卡（Mifare S50）之间的通信主要是依靠天线完成的，而AT24C02与AT89C52之间的通信，则也是靠着模拟I?C时序完成的。

2.3 软件设计

软件的相关流程如下图2所示。

软件重点完成数据信息的收集，信息的分析，以及相应的处理。

2.4 高频RFID读写协议

系统选择的便是基于ISO14443协议的电子标签和读写器。

2.5 电子门锁开关子程序

该系统的电子锁门禁开关，单片机只需要输出高低电平即可。当输出高电平时门禁关、低电平门禁开。程序流程如图4所示。

2.6 报警子程序

系统中的报警提示是由蜂鸣器和LED结合实现的，根据报警电路的原理，通过IO口实现报警。当IO端口输出低电平时，蜂鸣器被调用，LED指示灯亮起。当I/O输出高电平时，蜂鸣器不被调用，LED熄灭。报警提示子程序流程如下图5所示。

3 结束语

此次门禁系统设计完成了如下功能：然后可以通过把IC卡卡号存入数据库的方式来完成RFID卡的注册，当再次刷卡时单片机比较卡号，若卡号相同便会开门。经测试本次设计在功能上是基本完整。

参考文献：

[1] 朱恒亮. 浅谈景区门禁系统数据库的设计与实现[J]. 中国新技术新产品， 2018（3）： 27-28.

[2] 张正柱. 基于指纹识别的图书馆门禁及读者分析系统设计[J]. 绵阳师范学院学报， 2018（2）.

[3] 周红亚， 巢海远， 李红丽. 基于RFID平台门禁系统的开发[J]. 物联网技术， 2018（1）： 62-63.