【正文】 摘要 RFID 技術(shù)在無線電技術(shù)方面得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展，其基本原理是利用射頻方式進行非接觸雙向通信 , 以達到識別與數(shù)據(jù)交換的目的。本設(shè)計是基于 RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)，利用其非接觸式無線識別的特點，能夠?qū)M出小區(qū)的人員進行自動識別，同時自動開啟和關(guān)閉道閥，將出入口的控制從被動防守變?yōu)橹鲃颖O(jiān)控 , 從而加強對小區(qū)人員和校園等重要場所進出人員的管理，極大提高人員出入的效率，減少管理方面的混亂局面，節(jié)約人力成本，并且為公共場所的安全提供了極大地方便和保障。在生活中有些場合并不是任人自由進出的，而只允許有進出權(quán)限 者通行，這時，就得使用出入口管理系統(tǒng)即門禁系統(tǒng)。傳統(tǒng)的門鎖是最古老、最簡單的門禁方式，一把鎖配一把鑰匙，幾把鎖就要配幾把鑰匙，使用不便。為了適應(yīng)信息時代的需要，保證建筑內(nèi)部的安全性，滿足用戶當時的各種需求，智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運而生。 根據(jù)市場需求設(shè)計一款基于 RFID 的門禁系統(tǒng)。本設(shè)計采用 AT89C51 作為主控芯片，用奧爾斯實驗箱中的 HF 模塊專用讀卡器模塊用來讀射頻卡的信息，當有卡進入到讀卡器讀卡的范圍內(nèi)時就會讀取到相應(yīng)的卡序列號，并根據(jù)得到的卡序列號做出相應(yīng)的操作。在擴展時采用 Delphi軟件做上位機， 并建立一個 Access數(shù)據(jù)庫用來存儲用戶信息。上位機與下位機之間的通信采用串口通信，選用奧爾斯實驗箱完成上、下位機之間的通信。本設(shè)計實現(xiàn)了自動、準確的識別卡序列號，對門禁系統(tǒng)起著重要的作用。本設(shè)計給出了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) , 并對主要組成部分的功能及具體實現(xiàn)做了闡述。 關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng) 射頻識別 讀卡器 數(shù)據(jù)庫 RFID 技術(shù) 無線識別 目錄 一 前言 ?????????????????????? 2 二 案例描述 ???????????????????? 3 三 需求分析 ??? ????????????????? 4 實驗箱模塊的選擇 ??????????????? 4 系統(tǒng)語言的選擇 ????????????????? 5 數(shù)據(jù)交換方式 ?????????????????? 6 應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu) ????????????????? 7 顯示子程序?????????????????? 7 密碼子程序?????????????????? 8 存儲系統(tǒng)的設(shè)計及分析?????????????? 9 系統(tǒng)模塊的 總體設(shè)計??????????????? 11 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ???????????????? 12 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ???????????????? 12 四 系統(tǒng)的整體描述和實現(xiàn) ?????????????? 13 射頻識別的簡單描述 ?????????????? 13 軟件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn) ???????????????? 15 系統(tǒng)功能的具體實現(xiàn) ?????????????? 17 系統(tǒng)軟件調(diào)試????????????????? 17 系統(tǒng)整體調(diào)試???????????????? 18 五 課程設(shè)計總結(jié) ?????????????????? 22 六 參考文獻 …………………………………………………… 23 七 致 謝 ???????????????????? 24 八 附 錄 ???????????????????? 25 一 前言 射頻識別（ Radio Frequency Identification， RFID）技術(shù)是從 20 世紀 80年代開始走向成熟的一項自動識別技術(shù) ,是當前最受人們關(guān)注的熱點之一， 該項技術(shù)既傳統(tǒng)也充滿新意和活力。射頻識別是無線電識別的簡稱，即通過無線電波進行識別。它源于無線電通信技術(shù)，綜合了現(xiàn)代計算機智能控制、智能識別、計算機網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)，順應(yīng)了計算機集成制造系統(tǒng)，電子商務(wù)等熱點應(yīng)用的發(fā)展需要。射頻識別應(yīng)用電磁場，以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定識別信息，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的日益成熟，使得射頻識別系統(tǒng)的體積大大減少，從而進入了實用化階段。 射頻識別技術(shù)具有工作距離大、信息收集處理快捷及較好的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)點， 極大地加速了有關(guān)信息的采集和處理，在近年來獲得了極為迅速的發(fā)展 ?；?RFID 的考勤系統(tǒng)設(shè)計是將射頻識別技術(shù)應(yīng)用到家庭安防系統(tǒng)中的一次成功嘗試。這一系統(tǒng)克服了家庭生活中居住的安全性不能得到保證的弱點，能夠有效地提高家庭安防系統(tǒng)的能力 ,為居家生活提供更好的 ,更安全的保障。 二 案例描述 門禁系統(tǒng) ,又稱人口控制系統(tǒng) .在何時允許某些人進出 ,拒絕某些人進出 ,什么情況下要發(fā)生報警 ,記錄人員的出入狀況 ,是門禁系統(tǒng)最基本的功能 .智能的RFID 門禁系統(tǒng)是對樓房中的重要通道進行管理。在門口，電梯，等人員來往頻繁或重要的地方安裝控制裝置，例如：讀卡器，鍵盤等，人員 想要進入必須有卡才能通過，大大增強的安全性?；?RFID 技術(shù)的門禁系統(tǒng)作為智能門禁系統(tǒng)的“骨干”，已經(jīng)成為了一項先進的高科技技術(shù)防范和管理手段，在一些經(jīng)濟發(fā)達的國家已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于科研，工業(yè)，博物館，酒店，商場，醫(yī)療監(jiān)護，銀行，監(jiān)獄等，已成為安防技術(shù)重點研究和開發(fā)的對象。 1994 年 RFID 技術(shù)進入中國，引發(fā)了中國 RFID 技術(shù)的應(yīng)用革命。在我國基于 RFID 的智能門禁系統(tǒng)的使用仍然處于發(fā)展狀態(tài)，因此對射頻識別技術(shù)在門禁系統(tǒng)方面的應(yīng)用理論及實際可行性及實用性研究的重中之重。近幾年，關(guān)于識別系統(tǒng)的通訊模式，指紋等 生物識別設(shè)備的集成管理及 DVR 系統(tǒng)的集成成為現(xiàn)代門禁系統(tǒng)發(fā)展的亮點。另外，作為蓬勃發(fā)展的生物識別技術(shù)，隨著其辨別技術(shù)的的不斷成熟，以及人們對這類產(chǎn)品的進一步了解，若價格因素能保持人們可以接受的范圍內(nèi)，那么，該技術(shù)的應(yīng)用前景將是十分廣泛的。 射頻識別 (RFID,即 Radio Frequency Identification)技術(shù)是自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展 ,其基本原理是利用射頻方式進行非接觸雙向通信 ,以達到識別與數(shù)據(jù)交換的目的 [1]。具有高精度、適應(yīng)環(huán)境能力強、抗干擾強、操作快捷等優(yōu)點，能夠 實現(xiàn)無線自動識別，主動監(jiān)控的功能。 RFID 技術(shù)作為一項先進的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在實際應(yīng)用中取得了顯著的成效，已經(jīng)成功應(yīng)用到生產(chǎn)制造、物流管理、公共安全等各個領(lǐng)域。隨著 RFID 技術(shù)的日益成熟和普及，各國政府都意識到 RFID 技術(shù)的研究價值和蘊涵的巨大商機，制定相關(guān)政策加大財力、物力投資，積極推動本國 RFID 技術(shù)發(fā)展。 RFID 技術(shù)的運用是非接觸式 IC 卡目前的潮流，更快的響應(yīng)速度和更高的頻率是未來的趨勢。 三 需求分析 實驗箱模塊的選擇 本次實驗選擇的是實驗箱中的高頻模塊，即 HF 高頻下識別卡 不需要繞制線圈，可以通過印刷的方式制作天線。識別卡一般是負載調(diào)制的方式工作，也就是通過識別卡的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)遠距離識別卡對天線電壓進行振幅調(diào)制。就頻率而言，高頻 RFID 具有以下特性： ①工作頻率為 ，該頻率的波長大概為 22 米。 ②除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。 識別卡（感應(yīng)器）需要離開金屬一段距離。 ③該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。 ④該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個識別卡。 ⑤可以把某些數(shù)據(jù) 信息寫入識別卡中。 ⑥數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快且價格不是很貴。 高頻 RFID 主要應(yīng)用有： ◎航空包裹的管理和應(yīng)用 ◎瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用 ◎預收費系統(tǒng) ◎酒店門鎖的管理和應(yīng)用 ◎大型會議人員通道系統(tǒng) ◎固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng) ◎醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用 ◎智能貨架的管理 系統(tǒng)運行簡要說明： ①：上電后， 430 先通過并口訪問 7970 芯片，在沒有讀到卡時，程序運行在串口讀寫模式，并每隔 向串口發(fā)送一個“ D”，直到有寫操作為止。 ②：當有卡讀寫時，針對相應(yīng)的卡，程序進入不同的協(xié)議中，并且點亮相應(yīng)的 LED 燈。 (2)API 調(diào)用說明 ①：上電后，配置完內(nèi)部寄存器，程序進入串口讀寫程序，可以進行人機交互。②：當讀到不同協(xié)議的卡時，程序退出串口讀寫程序，進入相應(yīng)的協(xié)議子程序中（目前支持 14443A 協(xié)議和 15693 協(xié)議）。讀完卡后，退出相應(yīng)的協(xié)議子程序，進入串口讀寫程序。 (3)ISO 15693 第三部分 通過讀卡器獲取指令流，讀卡器采用 TI trf7970 讀卡器芯片，開發(fā)資料參考協(xié)議 ISO 15693， trf7970 datasheet，參考 實現(xiàn) ISO 15693第三部分指令部分，防碰撞 實驗。 高頻讀寫模塊中，利用高頻卡可以進行識別操作，因此高頻讀寫有以下特性： (NFC) 標準 NFCIP1 (ISO/IEC 18092) 和 NFCIP2 (ISO/IEC 21481) ISO1569 ISO18000 ISO14443A/B、和 FeliCa 的完全集成的協(xié)議處理 、解碼器和用于 NFC 啟動程序的數(shù)據(jù)成幀 , 對所有 3 個比特率 (106 kbps, 212 kbps, 424 kbps)的有源和無源目標操作及卡仿真。 NFC 無源發(fā)射機應(yīng)答器仿真操作的具有可編程喚醒電平的 RF 場偵測器 。 NFC 物理沖突避免的 RF 場檢測器。 ISO14443A 防沖突 (不完整字節(jié) ) 操作 (發(fā)射機應(yīng)答器仿真或者 NFC 無源目標 )的集成狀態(tài)機。 ： VDC 至 VDC 。 : +20 dBm (100 mW), +23 dBm (200 mW)。 I/O 電壓電平從 VDC 至 VDC。 開發(fā)語言的選擇 軟件結(jié)構(gòu)框圖： 系統(tǒng)軟件主 要包括信號處理和系統(tǒng)管理兩個部分，信號處理模塊采用 C語言編程，系統(tǒng)管理部分軟件采用 Microsoft Visual C++編程， VC++是 Windos 平臺上的 C++編程環(huán)境，學習 VC 要了解很多 Windos 平臺的特性并且掌握 MFC、 ATL、COM 等的知識， C++的具有就是界面簡單，占用資源少，操作方便的特點。其中建立了一個中間數(shù)據(jù)庫，編程簡單，開發(fā)時間短，能夠?qū)崿F(xiàn)雙卡識別功能，控制道閥自動開啟和關(guān)閉，同時具有報警功能。其軟件流程圖如下圖 1 所示。 圖一 軟件結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)交換的方式 本次設(shè)計采用數(shù)據(jù)庫存儲用戶信息及數(shù)據(jù)，執(zhí)行程序之前，首先要設(shè)置串口波特率等相關(guān)串口參數(shù)，然后上位機通過串口向下位機發(fā)送命令，并進入串口中斷。下位機根據(jù)接收 SBUF 的值做相應(yīng)的處理。程序流程圖如圖 2所示