【正文】 d technology. Radio Frequency Identification technology is a new technology of auto identification in recent years. Wireless and bidirectional munication between reader and contactless card is their munication mode to identify the goal and to swap data by radio frequency identification. The power of IC card circuit is supplied by the power of electromagic wave from reader. Because contactless IC card has some advantages over mon IC card such as its high working speed， good anticollision quality and long working distance， there will be a good prospect for it in many fields， such as automatic pricing，identify distinguishing， electric wallet and so on. The contactless IC card reader is one of the key devices of a contactless IC card system. We developed one kind of contactless IC card Acess control system， which is one part of a project and has about 100mm working distance. On the basic of the development of Entrance Guard System， at first this paper generally introduces the contactless IC card， including its feature， type， posing and international standard. Then it introduces the technology of Entrance Guard System. Based on these， the paper discusses the design of the contactless IC card reader in detail， including the circuit design and software design. The reader39。 從門禁技術(shù)的發(fā)展出發(fā)，首先介紹了非接觸式 IC 卡的特點(diǎn)、種類、組成以及國際標(biāo)準(zhǔn)。它利用射頻方式在非接觸式 IC 卡和讀卡器之間進(jìn)行無線雙向通信，完成目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。射頻識(shí)別 (Radio Frequency identification，簡(jiǎn)稱 RFID)技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的一門新的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。基于實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目的需要，本課題開發(fā)了一種讀寫距離為 100mm 的非接觸式 IC 卡 門禁系統(tǒng) 。 根據(jù)以上的研究工作，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于非接觸式 IC 卡的門禁系統(tǒng) 。傳統(tǒng)的方法是工作人員對(duì)出入人員進(jìn)行登記放行，這種方法費(fèi)事、費(fèi)力又容易出錯(cuò)，而且管理不嚴(yán)格。對(duì)于工廠、機(jī)關(guān)等需要考勤的場(chǎng)所，門禁系統(tǒng)還可以記錄每個(gè)職工是否按時(shí)上下班。它將時(shí)刻自動(dòng)記錄人員的出入情況 ,限制內(nèi)部人員的出入?yún)^(qū)域 ,出 入時(shí)間 ,禮貌地拒絕不速之客 .同時(shí)也將有效的保護(hù)您的財(cái)產(chǎn)不受非法侵犯 ，并可以與 PC機(jī)通信，方便管理 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁 共 54 頁 1 緒論 課題研究背景和意義 在 IC卡應(yīng)用日益廣泛的今天， IC卡門禁系統(tǒng)以其管理的安全、可靠、高效、靈活和方便逐步取代其它現(xiàn)有各類門鎖成為目前門禁系統(tǒng)的主流方式。在數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，門禁系統(tǒng)也得到了迅猛發(fā)展。 先進(jìn)的門禁系統(tǒng)涉及保安、保密、防盜及系統(tǒng)安全等重大問題。 IC卡門禁系統(tǒng)以其門禁管理的安全、可靠、高效、靈活、方便 ，已逐步取代其他現(xiàn)有各類門鎖，成為目前門禁系統(tǒng)的主流方式 本論文專門為小區(qū)開發(fā)了一套門禁系統(tǒng)， 使用該系統(tǒng)，可以方便地管理和控制應(yīng)用場(chǎng)所的人員進(jìn)出情況，驗(yàn)明出入人員的身份和出入權(quán)限 ，防止非法行為的發(fā)生，使戶主的人身以及財(cái)產(chǎn)得到更好的保護(hù)， 其研究結(jié)果具有深切的實(shí)際意義。正是由于市場(chǎng)的不斷成熟，人們?cè)谄毡榻邮荛T禁系統(tǒng)的觀念之后，在采購方面就可以很方便地分別從不同公司采購到各部分設(shè)備，自己進(jìn)行系統(tǒng)集成安裝成整套系統(tǒng)。當(dāng)今世界上非接觸式 Ic卡主流產(chǎn)品是 Philips公司的 Mifare技術(shù)，己經(jīng)被制定為國際標(biāo)準(zhǔn) ISO／ IEC 14443 Type A標(biāo)準(zhǔn)。此外還有一種 MF3 ICD40卡，密碼機(jī)制更加完善，不是按塊而是按文件操作，波特率高達(dá) 106～ 424Kbps，有防撕扯功能、值文件功能等 28種用途。 Philips 半導(dǎo)體公司的 MIFARE 非接觸智能卡在非接觸卡應(yīng)用領(lǐng)域占有全球 80%的市場(chǎng)份額，是目前非接觸智能卡的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于公共交通、路橋收 費(fèi)、電子機(jī)票、身份證、付費(fèi)電話、付費(fèi)電視等領(lǐng)域，特別是在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用上。如 20xx年 12月份在上海推出的社會(huì)保障卡，存儲(chǔ)了持卡者的指紋、姓名、身份證號(hào)碼、照片、工作單位、婚姻狀況等信息，真正做到了個(gè)人信息電子化。 門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)部分：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。串口通信模塊主要由串行接口芯片組成，能實(shí)現(xiàn)串口與 PC機(jī)的通信。讀卡器讀取卡的信息，系統(tǒng)將卡的信息傳輸?shù)?PC 機(jī)，并將數(shù)據(jù)保存到 PC 機(jī)，以供查詢。它包括對(duì)各種元器件的功能和接法的了解，以及對(duì)各種元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。 （ 3）、可以把紀(jì)錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。它通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不需要電氣觸點(diǎn)，操作時(shí)無需接觸不會(huì)磨損，芯 片封裝在卡片內(nèi)，不會(huì)被腐蝕，所以經(jīng)久耐用。當(dāng)有人刷卡時(shí)，如果刷卡成功則蜂鳴器報(bào)警，表示開門信號(hào)。 （ 2） 門禁機(jī)主控模塊 智能門禁機(jī)主控模塊是智能門禁機(jī)系統(tǒng)的核心部分，主要包括 MCU、顯示、時(shí)鐘，有精確時(shí)間記時(shí)和顯示。 數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì) 通過 RS232 及串口完成中央控制電腦與門禁 模塊 之間的數(shù)據(jù)傳輸 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,成本較低且具有信息量大和安全保密性好等特點(diǎn)。 AT89S51 單片機(jī) AT89S51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀 存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 部分引腳的功能為： VCC:電源； GND:地； RST:復(fù)位輸入。而在芯片外部 1XTAL 和 2XTAL 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 圖 復(fù)位電路 報(bào)警模塊 設(shè)計(jì) 報(bào)警指示模塊： 選用晶體管組成晶體管驅(qū)動(dòng)電路。圖 為液晶與 AT89S51 接口電路 。10V電壓 (負(fù)邏輯 )。 通過單片機(jī)向TX522B模塊發(fā)送命令來對(duì) TX522B進(jìn)行讀寫控制 。軟件是一個(gè)系統(tǒng)的 “靈魂 ”，本章將詳細(xì)介紹系統(tǒng)的 各個(gè)模塊的 軟件設(shè)計(jì)。狀態(tài)字為一個(gè)字節(jié)，其中僅有 3 位有效位，它們是： BUSY：表示當(dāng)前 HD61202U 接口控制電路運(yùn)行狀態(tài)。 ON/OFF：表示當(dāng)前 HD61202U 的工作狀 態(tài)，即反映 RST 端的電平狀態(tài)。只有在 BUSY=0 時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì) HD61202U 的操作才能有效。 圖 61202 操作的流程 （ 2）顯示開設(shè)置（ Display on/off） 0 0 0 0 0 0 0 D 該指令設(shè)置顯示開 /關(guān)觸發(fā)器的狀態(tài)，由此控制顯示數(shù)據(jù)鎖存的工作方式，從而控制顯示位為開 /關(guān)的控制位。 （ 3）顯示起始行設(shè)置（ Display Start Line） 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。該指令規(guī)定了以后的讀 /寫操作將在哪一個(gè)頁面上進(jìn)行。 （ 6）寫顯示的數(shù)據(jù)（ Write Display Data） 1 0 數(shù) 據(jù) 該操作將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲(chǔ)器的單元內(nèi)。 另外， MCU 的 接液晶顯示模塊的 R/W，用來控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用 接液晶顯示模塊的 RS，用來區(qū)分是數(shù)據(jù)還是指令；用 接液晶顯示模塊的 E，控制模塊的使能； P0 口直接與液晶顯示模塊的雙向數(shù)據(jù) /地址端相連。由于 PC系列微機(jī)串行口為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為 TTL 電平的 AT89S51 單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此 TTL 電平到 RS232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用 MAX232 標(biāo)準(zhǔn) RS232 接口芯片，該芯片可以用單電壓 (+5 v)實(shí)現(xiàn) RS232 接口邏輯 “1”（ 15～ 3V）和邏輯 “0”(3～ 15 v)的電平轉(zhuǎn)換。 // 0101,0000 8 位數(shù)據(jù)位， 無奇偶校驗(yàn) T2CON = 0x34。 ES = 1。 讀卡 模塊 程序 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 Mifare S50 卡作為 IC 卡，使用 TX522 射頻模塊來實(shí)現(xiàn)讀卡功能。而其它卡片處于等待狀態(tài)。 讀卡器對(duì) Mifare 卡片的操作流程如圖 所示： 圖 讀卡器對(duì) MIFARE 卡片的操作流程圖 讀卡器主程序框圖如圖 所示 ： 復(fù)位應(yīng)答 防重疊 選擇卡片 認(rèn)證 寫卡 讀卡 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 共 54 頁 N Y 圖 讀卡器主程序框圖 讀卡器軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻卡的一系列操作，主要有：防碰撞程序、卡片的讀寫程序以及對(duì)卡片 block(數(shù)據(jù)塊 )的操作等。其管腳圖如圖 。 可將自動(dòng)尋卡配置為尋到卡后自動(dòng)回發(fā)，然后用 UART 接收中斷，就可以不使用INT_OUT 管腳。此時(shí)讀卡芯片完全被激活，所消耗的電流最大。 函數(shù)原型： uchar TX_Config(void)。在選擇一張新的卡時(shí)必須調(diào)用該函數(shù)。當(dāng)某一張卡片在天線的有效的工作范圍（距離）內(nèi)， TX_Request (IDLE)指令在成功地讀取這一張卡片之后，將一直等待卡片的使用者拿走這一張卡片，直到有新一張的卡片進(jìn)入天線的有效的工作范圍內(nèi)?？ǖ男蛄刑?hào)長度有三種： 4 字節(jié)、 7 字節(jié)和10 字節(jié)。此時(shí)，調(diào)用 TX_Request 后，直接調(diào)用 TX_Select 函數(shù)即可。在任意一個(gè)防碰撞函數(shù)成功執(zhí)行后，或在任何時(shí)候當(dāng)實(shí)際地與已知序列號(hào)的卡片進(jìn)行通信時(shí)，必須使用 TX_Casc_Select，以建立與所選卡的通信。該參數(shù)應(yīng)該與之前的 TX_Casc_Anticoll()中的 Select_Code參數(shù)相同。 輸出參數(shù)： *Sak：是否選擇成功的應(yīng)答 ,其意義如表 所示 表 *Sak 含義 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 RFU RFU 判斷是否選擇完成 RFU bit2位用來判斷是否還有序列號(hào)未讀出， bit2＝ 0時(shí)，表示所有序列號(hào)輸入完畢，選擇成功， bit2＝ 1時(shí)表示序列號(hào)沒有全部輸入，選擇沒有完全成功，還要進(jìn)行下一級(jí)的防碰撞和選擇操作。 此外，當(dāng)模塊成功選擇一張卡片后，模塊內(nèi)部會(huì)記錄下該卡片的的序列號(hào)，并供其它后續(xù)需要卡號(hào)的函數(shù)使用，因此后續(xù)的操作函數(shù)（如 TX_Auth）都不需再輸入卡片的序列號(hào)。 函數(shù)原型： uchar TX_Auth2(uchar KeyAB, uchar Sector, uchar Key_Sector)。 Key_Sector：模塊內(nèi)的密鑰區(qū)號(hào)（ 1字節(jié)）：取值范圍 0～ 15。所讀塊號(hào)必須與之前所驗(yàn)證的塊號(hào)在同一個(gè)扇區(qū)內(nèi)， mifare1 卡從塊號(hào) 0 開始按順序每 4 個(gè)塊 1 個(gè)扇區(qū)。 函數(shù)返回： TX522B 執(zhí)行命令后的狀態(tài)，可能的狀態(tài)值如下： OK， QUIT，NO_TAG_ERR， CRC_ERR， NOT_AUTH_ERR。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁 共 54 頁 4 通信 協(xié)議 讀 卡 模塊 串口 通信 協(xié)議 主機(jī)與 TX522B串行接口通信過程中一幀的數(shù)據(jù)格式采用 1個(gè)起始位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)位、 1個(gè)停止位