基于RFID平臺門禁系統(tǒng)的開發(fā)

周紅亞 巢海遠 李紅麗

摘 要：隨著科技的進步，門禁系統(tǒng)對于現(xiàn)今的安全管理起到了不可替代的作用，為加強主要工作管理區(qū)、進出口區(qū)域、儲存室、控制管理中心、電梯口等重要通道的安全防護，開發(fā)了相應(yīng)的智能門禁系統(tǒng)，以識別進出人員的身份資料，極大地提高了進出通道的安全性。方案提出以單片機為中央控制系統(tǒng)，輔以LCD液晶顯示電路、鍵盤輸入電路、讀卡電路等外圍電路，完成了非接觸式IC卡和密碼控制的門禁系統(tǒng)。在具體使用中，當感應(yīng)卡接近讀卡機或通過鍵盤輸入密碼時，系統(tǒng)讀取到合法的卡信號與正確的密碼后，繼電器工作，門控鎖自動打開，若讀取的為非法卡和錯誤密碼，則將被禁止訪問，并在顯示器上提示卡是否合法，密碼是否正確。該系統(tǒng)設(shè)計簡單，性能可靠，實用性較強。

關(guān)鍵詞：RFID；門禁系統(tǒng)；IC卡；外圍電路

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）01-00-02

0 引 言

隨著科技的進步，國民經(jīng)濟的提高和安全文明小區(qū)、智能化大廈建設(shè)的普遍開展，將信息化從概念提升到了普遍應(yīng)用。隨著信息化的不斷深入發(fā)展，門禁系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了初步社會效益和經(jīng)濟效益。對提高現(xiàn)代化管理水平和人民生活質(zhì)量，對推動整個社會的信息化進程都具有重要作用。

門禁系統(tǒng)的實質(zhì)是在門口裝有讀取信息的設(shè)備，只有進出人員經(jīng)授權(quán)持有正確信息存儲裝置才可進入?？捎行Ч芾沓鋈胪ǖ赖拈_啟和關(guān)閉，對進出人員在第一時間進行了控制監(jiān)督，并將危險系數(shù)降到最低。在長期發(fā)展的過程中，門禁系統(tǒng)種類繁多，大概可分為密碼控制門禁系統(tǒng) 、 刷卡控制門禁系統(tǒng) 、生物識別門禁系統(tǒng)等幾類。其中刷卡門禁的使用較為廣泛。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

門禁系統(tǒng)由控制器、讀卡器、系統(tǒng)軟件、電鎖、感應(yīng)卡、鍵盤輸入裝置以及顯示器等組成：

控制器：控制器是門禁系統(tǒng)的大腦，所有動作指令都由控制器發(fā)出；

讀卡器：讀卡器是門禁系統(tǒng)的輸入設(shè)備，分為感應(yīng)式和密碼加感應(yīng)式兩種；

系統(tǒng)軟件：控制器通過軟件控制整個系統(tǒng)；

門控鎖：控制門的開關(guān)；

IC卡：通過門禁系統(tǒng)的憑證；

鍵盤輸入裝置：執(zhí)行密碼的輸入動作；

顯示器：提示卡或密碼的合法性。

本系統(tǒng)將非接觸式IC卡和鍵盤密碼相結(jié)合以控制門鎖，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：

（1）設(shè)置8位密碼并保存到存儲器中；

（2）支持非接觸式IC卡添加功能；

（3）自動識別IC卡的功能；

（4）若忘記攜帶IC卡，可通過鍵盤輸入密碼開啟門禁。

2 詳細設(shè)計

2.1 門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件主要包括電源、門禁控制系統(tǒng)、讀卡模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、門控鎖等，通過各個模塊之間的合理連接，實現(xiàn)了硬件電路的設(shè)計。

主框圖如圖1所示。

2.2 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)將STC89LE52RC作為主控制器，在程序循環(huán)中判斷是否有人刷卡或輸入密碼，對門級屏幕顯示進行控制。當IC卡接近讀卡器時，讀卡器與卡片發(fā)生共振產(chǎn)生電荷，將卡片內(nèi)的信息發(fā)送給讀卡器，單片機將讀取到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的合法信息進行比對，若為合法卡，則驅(qū)使顯示屏顯示合法，反之則顯示非法。輸入密碼時，做出判斷后返回一個結(jié)果給單片機，若密碼錯誤顯示器會出現(xiàn)錯誤提示，反之則顯示正確提示。門禁啟閉流程如圖2所示。

2.2.1 IC卡讀卡程序

通過switch語句判斷當前狀態(tài)，當狀態(tài)處于IC卡讀卡輸入狀態(tài)時，通過調(diào)用UART_inquire（）函數(shù)去掉廠家代碼，并檢驗、提取出當前卡號，將卡號轉(zhuǎn)換成ASCII碼，便于比較。讀卡程序如圖3所示。

將提取出的當前卡號與數(shù)據(jù)庫中已登記的卡號進行比較，判斷是否相同，若相同則打開門鎖，否則不執(zhí)行打開程序。

2.2.2 密碼輸入

當用戶忘記攜帶IC卡時，可使用密碼開啟門禁系統(tǒng)，當用戶輸入密碼時，檢測此時按鍵0～9是否被按下，并將該按鍵的值存入數(shù)組中，當檢測到退格鍵被按下時刪除數(shù)組中最后一個被輸入的數(shù)字；當輸入的數(shù)字達到8位時，判斷輸入的密碼是否正確，若正確則打開門鎖，否則不執(zhí)行并提示錯誤。密碼判斷程序如圖4所示。

2.2.3 IC卡添加

通過調(diào)用UART_inquire（）函數(shù)獲取IC卡的卡號，并將卡號存放于Card_SN_BUF數(shù)組中，便于匹配時使用。將卡號寫入E2PROM程序，實現(xiàn)斷電保存已登記IC卡卡號的功能。IC卡添加程序如圖5所示。

2.2.4 密碼設(shè)置

與密碼輸入相同，先判斷0～9任意一個按鍵是否被按下，并將按鍵值存入數(shù)組中；當輸入的數(shù)字達到8位且按下確認鍵時，保存密碼并寫入E2PROM中。密碼設(shè)置程序如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

通過STC下載軟件將已完成編譯的門禁系統(tǒng)的.hex文件下載到單片機中，按“下一項”2次進入IC卡登記頁面，將待登記的IC卡放到讀卡模塊上，登記成功后顯示卡號。IC卡登記效果如圖7所示。

通過按壓按鍵“上一項”2次進入讀卡頁面，將登記的IC卡放置于讀卡器模塊上，可以看到電子鎖打開（用繼電器展示），重復(fù)放置，繼電器狀態(tài)將持續(xù)切換。IC卡輸入效果如圖8所示。

在首頁界面按“下一項”3次，出現(xiàn)“密碼設(shè)置”字樣，按提示輸入8位密碼（如12345678），點擊“確認”鍵，設(shè)置密碼。密碼設(shè)置效果如圖9所示。

在首頁界面按“下一項”1次，進入密碼輸入模式，輸入之前設(shè)置的密碼為12345678，發(fā)現(xiàn)電子鎖被成功打開（繼電器），且界面顯示成功！密碼輸入成功如圖10所示。

若輸入錯誤密碼（00000000），則顯示失敗，無法開鎖（繼電器不執(zhí)行操作）。密碼輸入失敗效果如圖11所示。

當我們斷電后重新上電，發(fā)現(xiàn)已登記的IC卡卡號和密碼依然有效。

4 結(jié) 語

本項目主要利用RFID的工作原理和特點，設(shè)計并實現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用IC卡技術(shù)，當用戶進入門禁管理區(qū)域時需要刷卡并輸入密碼，讀卡器讀取信息后判斷該信息是否合法，若合法則執(zhí)行開門指令，否則發(fā)出警報，且該系統(tǒng)方便對IC卡卡號及密碼進行管理。雖然該項目實現(xiàn)了基本功能，但仍存在許多不足之處，如IC卡信息存在被復(fù)制或修改的安全隱患，而今后也將著重對這方面的研究，期望未來的門禁系統(tǒng)可以更加智能、安全。

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