【正文】 圖 系統(tǒng)基本組成框圖 ⑴ 讀卡器：是門禁系統(tǒng)的主要設備，直接與 PC 機通過 RS 一 232 串行口相連，只要有非接觸式 Ic 卡進入讀卡器天線射頻能量范圍，讀卡器便通過射頻信號與Ic 卡通信，認證密碼，讀取卡中的數據，并將其存入計算機中。由于計算機網絡的發(fā)展，通過中心或通過一個端點就能對設備進行監(jiān)控與維護。高級智能型門禁控制系統(tǒng)是當前門禁系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，高級智能型門禁系統(tǒng)是一種聯網式門禁系統(tǒng)，功能也比較完善。美國生物誰市場在未來幾年中仍將會保持高速增長的趨勢，縱觀門禁市場發(fā)展，據預計未來 1－ 3 年中國門禁市場的平均增長比例將達到 20％ 以上。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應用最為廣泛。本人在利用非接觸式射頻卡進行系統(tǒng)集成的工作上作了一點有意義的探索，成功實現對射頻卡的讀、寫等操作，完成了系統(tǒng)分析、設計、調試和運行的各階段的工作。 由于傳統(tǒng)的門鎖都是由鑰匙進行開門，但是往往由于我們的不小心，就會把鑰匙丟了，或者是鑰匙被人復制的情況也時有發(fā)生，這樣就造成了室內的不安全，基于這種隱患，我提出了這種新型的門鎖管理方式，卡片不易被復制，既方便又安全。在數字技術和網絡技術飛速發(fā)展的今天，門禁系統(tǒng)也得到了迅猛發(fā)展，門禁系統(tǒng)已由早期單純的門道及鑰匙管理，發(fā)展為一套完整的出入管理系統(tǒng)，并且通過采用先進的網絡技術，使整套系統(tǒng)的操作和自身資源的使用不再受時間和地域的限制。讀卡 器的實現原理如下：由讀寫器向 Mifare1 卡，也就是向射頻卡發(fā)射特定頻率的無線電磁波，當射頻卡靠近讀寫器時，受讀寫器發(fā)射的電磁波激勵，卡片內的 LC 諧振電路產生共振并且接收電磁波能量，當射頻卡接收到足夠的能量時，就將卡內存儲的識別資料以及其他數據以無線電波方式傳輸到讀寫器并且接受讀寫器對卡內數據的進一步操作 [2]。由于非接觸式 IC 卡具有操作 快捷、防碰撞能力強、工作距離遠、安全性高、便于“一卡多用”等特點，在身份識別、自動收費和電子錢包等領域具有接觸式 IC 卡所無法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場前景。西北師范大學本科學位論文 1 目 錄 摘要 ......................................................... 2 ABSTRACT...................................................... 3 1 引言 ....................................................... 1 本課題的提出背景 ............................................. 1 本課題的研究意義 ............................................. 1 國內外研究現狀 .............................................. 2 2 設計總體研究和涉及的主要技術 ................................. 3 非接觸式 IC 卡門禁系統(tǒng)組成 ................................... 3 讀卡器 ................................................. 3 非接觸式 IC 卡 .......................................... 4 非接觸式 IC 卡門禁系統(tǒng)涉及的主要技術 .......................... 8 自動識別技術 ........................................... 9 密碼技術 [5]............................................. 10 3 非接觸式 IC 卡讀卡器的硬件設計 ............................... 11 非接觸式 IC 卡讀卡器整體模塊 ................................. 11 非接觸式 IC 卡讀卡器主控模塊設計 ............................. 11 非接觸式 IC 卡讀卡器通信模塊設計 ............................. 12 非接觸式 IC 卡讀卡器天線設計 ................................. 13 非接觸式 IC 卡讀卡器報警模塊的設計 ........................... 14 非接觸式 IC 卡讀卡器射頻模塊接口電路設計 ..................... 15 4 非接觸式 IC 智能卡應用的軟件設計 ............................. 19 MFRC500 底層驅動程 序 ........................................ 19 圖 RC500 底層驅動程序流程圖 ............................... 19 單片機控制雙方通信程序簡述 ................................. 21 設計結果概述 ................................................ 25 5 總結與改進 ................................................ 26 論文總結 .................................................... 26 改進與提高 .................................................. 26 致謝 ........................................................ 27 參 考 文 獻 .................................................. 28 附錄 A ....................................................... 29 附錄 B ....................................................... 30 非接觸式 IC 卡的應用 摘要 本論文介紹了一種基于非接觸式 IC 卡的門禁管理系統(tǒng) 的應用，非接觸式 IC卡是 IC 卡領域的一項新興技術，它是射頻識別技術和 IC 卡技術相結合的產物。非接觸式 IC 卡讀卡器是非接觸式 IC 卡應用系統(tǒng)的關鍵設備之一 ,本課題中應用的讀卡器是一種讀寫距離為 100mm 的非接觸式 IC 卡讀卡器。 論文 從門禁技術的發(fā)展出發(fā)，首先介紹了非接觸式 IC 卡的特點、種類、組成以及國際標準，然后介紹了非接觸式 IC 卡門禁系統(tǒng)所涉及的技術，在此基礎上，論文又詳細地闡述了 非接觸式 IC 卡讀卡器的硬件和軟件設計， 讀卡器的硬件設計包括蜂鳴器驅動電路、 RS232 通信電路、 MF RC500 接口電路和讀卡器天線電路；軟件設計包括 MF RC500 的應用程序的設計、讀卡器其他電路的應用設計和主程序設計三個部分。非接觸式 IC 卡 門禁管理系統(tǒng)讀卡器是以非接觸式 IC 卡射頻識別技術為核心，使用戶使用方便和管 理方便為目的，具有高安全性、高可靠性的管理系統(tǒng)。 我國對 IC 卡行業(yè)的發(fā)展始于 1993 年左右，當時的中央領導高度重視 IC 卡行業(yè)，高瞻遠矚，指示要發(fā)展我國自己的 IC 卡事業(yè)，建立“金卡 工程” ，至今已取得了不小的成就，已研制成功我國自主版權的較大容量的存儲卡，邏輯加密卡等，但是對于尖端的 CPU 卡及非接觸式 IC 智能卡的制卡技術及其相應的讀 /寫卡設備技術，仍處于落后狀態(tài)，這極大地制約了 IC 卡行業(yè)的發(fā)展，特別是在要求有極高安全性和保密性的金融行業(yè)中，制約了我國金卡工程的實施和發(fā)展。 非接觸式 IC 卡的應用 國內外研究現狀 門禁系統(tǒng)是隨著自動識別技術的發(fā)展而迅速發(fā)展的，國外門禁系統(tǒng)的知識品牌有美國的休斯（ HID）、西屋（ WSE）、洛泰克（ NTK），以色列的 DDS、英國的集寶等品牌。隨著計算機圖像處理和模式識別理論以及大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)的體積不斷縮小，其價格也不斷降低。 目前國外生產的門禁系統(tǒng)安全性較高，但是價格昂貴，感應式門禁系統(tǒng)控制器的價格從 4000 到 3 萬元不等，包括讀卡器、門鎖、控制器、軟件在內的一套系統(tǒng)報價在萬元左右。但對于一般的企業(yè)、住宅小區(qū)來說，并不是最理想的選擇。通過局域網對本地區(qū)的設備進行集中監(jiān)控與維護，可提高系統(tǒng)的可靠性，減少故障的發(fā)生率和處理時間等。 ⑵ 非接觸式 IC 卡：相當于開門鑰匙，它是通過磁力線圈產生感應電流向讀卡器發(fā)射卡內信息，完成讀卡工作的。 ⑷ 門 禁設備：門禁設備由讀卡器中單片機的 I／ O 口根據刷卡情況發(fā)出控制信號控制，密碼認證通過開門，否則不開門。 該讀卡器是針對 Philips 公司 Mifare 產品設計的，能夠讀寫 Mifare 系列的非接觸式 IC 卡。應用最多的是 Is 叫 4443 和 Is015693，這兩個標準都由物理特性、射頻功率和信號 接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成 [4]，本設計中采用 ISO14443A標準。 按照卡與外界數據傳送的方式來分， IC 卡分為接觸式 IC 卡和非接觸式 IC 卡，當前廣泛使用的是接觸式 IC 卡，但是非接觸式 IC 卡是將來 IC 卡發(fā)展的方向。同時，由于卡與讀卡器進行通訊時的載波頻率較高，卡內芯片可以工作在 較高的系統(tǒng)時鐘下，使二者的通信速率很高。同時，由于讀卡器可以置于障礙物 的后面而不影響它與卡的通訊，可以防止在接觸式 IC 卡的使用中對讀卡器進行惡意破壞現象的出現 . 西北師范大學本科學位論文 5 ④ 高安全性：非接觸式 Ic 卡的序列號是唯一的，制造商在產品出廠前將此序列號固化于卡內芯片中，不可再更改，使用時非接觸式 IC 卡與讀卡器要進行三次相互認證，而且通訊過程中所有的數據都加密，卡內各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。 EEPROM 中的數據在卡片失掉電源后 (卡片離開讀卡器天線的有效工作范圍內 )仍將被保持。如果不進行第一步的 ATR 工作，讀 卡器對卡片的其他操作 (讀、寫等操作 )將不會進行。 被選中的卡片將直接與讀卡器進行數據交換，未被選擇的卡片處于等待狀態(tài)，隨時準備與讀卡器進行通信。當讀卡器收到信息后，就可以對卡片進行深一步的操作了。整個卡片可以設計成“一卡通”形式來應用。RAM 中的數據在卡片失掉電源后 (卡片離開讀卡器天線的有效工作范圍內 )將被清除。 C 環(huán)： Mifare0ne 卡片收到 TOKENAB 后，對 ToKENAB 的加密的部分進行解密，并校驗第一次由 (A)環(huán)中 Mifare0ne 卡片發(fā)出去的隨機數 RB 是否與（ B)環(huán)中接收到的 TOKENAB 中的 RB 相一致； D 環(huán) :如果 (C)環(huán)校驗是正確的，則 MifareOne 卡片向讀寫器發(fā)送令牌 TOKENBA 給讀寫器； E 環(huán)：讀寫器收到令牌 TOKENBA 后，讀寫器將對令牌 TOKENBA 中的 RB(隨機數 )進行解密；并校驗第一次由 (B)環(huán)中讀寫器 發(fā)出去的隨機數 RA 是否與 (D)環(huán)中接收到的 ToKENBA 中的 RA 相一致； 如果上述的每一個環(huán)都為“真”，都能正確通過驗證，則整個的認證過程將成功。認證過程中的任何一環(huán)出現差錯，整個認證將告失敗。每個扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括了密碼A、存取控制、密碼 B；每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據實際需要設定各自的密碼及存取控制。為了確保讀卡器和 Ic 卡之間通信的完整、可靠和快速，主要采取了西北師范大學本科學位論文 9 以下技術，一是采 用射頻識別技術和網絡信息安全技術以確保通信時數據的可靠和完整性；二是采用 IC 卡技術和快速防沖突機制，防止通信時卡片之間出現數據干擾，以提高應用的并行性。 自動識別技術近幾十年來在全球范圍內得到了迅猛發(fā)展，初步形成了一個包括條碼技術、磁條磁卡技術、 Ic 卡技術、光學字符識別技術、射頻技術、聲音識別及視覺識別等集計算機、光、磁：物理、機電、通信技術為體的高赫技術學科。 自動識別技術包括： (1)條碼技術； (2)光學字符識別； (3)磁條 (卡 )技術； (4)IC 卡識別技術 (5)聲音識別技術 (6)視覺識別 (7)射頻識別技術 (RFID)： 射頻識別技術（ Radio FrequencyIdentification，縮寫 RFID）是 20 世紀 90 年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合 (交變磁場或電磁場 )實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。 通訊安全和保密通信安全與保密是為了達到 IC 卡與讀寫設備進行信息交換過程中的有效與合法。有效性是指 Ic 卡和讀寫設備能區(qū)別當前有效合法的信息與前次有效的信息；對于有效性的保證一般是在通信信息內添加加密后的時間段信息。可見，數據的加密和解密的過程實際上就是通過一定的算法將信息加以偽裝和解除偽裝的過程