【正文】 穿及彎曲損壞等問(wèn)題；射頻卡使用時(shí)沒(méi)有正反面，而且射頻卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特點(diǎn)，由射頻卡所形成的讀寫(xiě)系統(tǒng)比接觸式 IC 卡構(gòu)成的讀寫(xiě)系統(tǒng)，從硬件結(jié)構(gòu)上和軟件操作控制流程都有了很大的簡(jiǎn)化 和改進(jìn)，并且可借助于智能管理軟件和網(wǎng)絡(luò)支持，在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用 [15， 16]。 本文的門(mén)禁控制器微控制器采用 AT89C52 單片機(jī) 。 門(mén) 禁控制器有 4 門(mén)的控制器和單門(mén)控制器，單門(mén)控制器由讀卡器、緊急出門(mén) 按鈕、電磁鎖和門(mén)磁組成。 射頻卡成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源和免接觸的難題；射頻卡無(wú)需專(zhuān)門(mén)的供電電源，它與讀寫(xiě)器間無(wú)機(jī)械接觸，避免了接觸故障。便攜式的讀寫(xiě)器可以一邊讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，一邊通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式向主計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的傳輸 數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，等到完成數(shù)據(jù)采集以后，再將數(shù)據(jù)傳輸給主計(jì)算機(jī)。圖書(shū)館、商店和數(shù)據(jù)中心等地方是這種技術(shù)典型的應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)未被授權(quán)的物品從這些地方的出入口非法出入時(shí)， EAS 系統(tǒng)會(huì)拉響警報(bào)。由讀寫(xiě)器發(fā)出相關(guān)的指令，射頻卡可以根據(jù)這些指令對(duì)卡內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作。在低頻段射頻識(shí)別技術(shù)耦合 模型是基于變壓器，即初級(jí)線(xiàn)圈與次級(jí)線(xiàn)圈通過(guò)電磁感應(yīng)的方式來(lái)傳遞信號(hào)和能量 [6]。人們對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)的了解還只停留在認(rèn)識(shí)教育和試用階段。但對(duì)于一般的企業(yè)、住宅小 區(qū)來(lái)說(shuō)，并不是最理想的選擇。門(mén)禁系統(tǒng)出入口安全管制系統(tǒng)在各企業(yè)的安全防范中占有舉足輕重的地位，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，已完全超出其“出入口安全管制”的概念。 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，門(mén)禁系統(tǒng)顯 示出了它強(qiáng)大的發(fā)展空間，電子鎖不斷成熟發(fā)展起來(lái)，接觸式的智能 IC 卡和通過(guò)輸入密碼的門(mén)禁系統(tǒng)逐漸得到人們的重視。 5）其它設(shè)備 包括對(duì)出門(mén)無(wú)限制的情況下安裝在門(mén)內(nèi)側(cè)的出門(mén)按鈕，檢測(cè)們的開(kāi) /關(guān)狀態(tài)的門(mén)磁，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)供電的電源等部分 [3]?；?RFID 技術(shù)的門(mén)禁系統(tǒng)作為一項(xiàng)先進(jìn)的高科技技術(shù)防范和管理手段，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)、博物館、酒店、商場(chǎng)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、銀行、監(jiān)獄等，正是因?yàn)殚T(mén)禁技術(shù)應(yīng)用的多樣性 ，功能的完善和廣泛的適應(yīng)性，已成為安防技術(shù) 重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)的方向 [1,2]。隨著高科技的發(fā)展，智能化管理已經(jīng)走進(jìn)了人們的社會(huì)生活，而門(mén)禁系統(tǒng)屬于智能化管理系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)，具有對(duì)門(mén)戶(hù)出入控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、保安防盜報(bào)警等多種功能。 MFRC500 目 錄 1 緒論 ............................................................. 1 課題研究的背景及意義 ........................................ 1 門(mén)禁系統(tǒng)的組成 .............................................. 1 門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)展 ................................................ 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................. 3 2 基于 RFID 的門(mén)禁系統(tǒng)理論研究基礎(chǔ) .................................. 5 射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 ............................................ 5 系統(tǒng)的組成 ........................................ 5 系統(tǒng)的分類(lèi) ........................................ 6 非接觸式 IC 卡技術(shù) ........................................... 7 系統(tǒng)的總體框圖 .............................................. 7 3 門(mén)禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................... 9 硬件的總體設(shè)計(jì) .............................................. 9 卡的選取 .................................................. 9 Mifare1 卡簡(jiǎn)介 ....................................... 10 Mifare1 射頻卡功能組成 ............................... 10 RF射頻接口電路 ...................................... 12 數(shù)字電路部分 ........................................ 12 Mifare1 的工作原理 ................................... 14 門(mén)禁控制器微處理器模塊的設(shè)計(jì) ............................... 15 AT89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ................................... 15 AT89C52 功能特性概述 ................................. 16 AT89C52 的接口電路 ................................... 18 ................................... 19 MFRC500 功能概述 ..................................... 19 MFRC500 特性 ......................................... 19 MFRC500 的管腳圖以及相關(guān)管腳描述 .................... 20 MFRC500 電路連接 ..................................... 21 RC500 匹配電路和天線(xiàn)的設(shè)計(jì) .............................. 22 下面著重介紹本設(shè)計(jì)采用的直接匹配天線(xiàn)電路。門(mén)禁系統(tǒng)通過(guò)在建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)的重要部位的通道口安裝門(mén)磁，電控鎖或控制器，讀卡器等控制裝置，并設(shè)有管理人員在中心控制室監(jiān)控，能夠?qū)Ω魍ǖ揽诘奈恢茫ㄐ袑?duì)象及通行時(shí)間，方向進(jìn)行實(shí)時(shí)控制或設(shè)定程序控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出 /入口的安全控制。 Entrance guard system。對(duì)安全感的追求導(dǎo)致現(xiàn)代化樓宇對(duì)保安系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。智能化門(mén)禁管理不僅方便了內(nèi)部管理，而且增強(qiáng)了內(nèi)部的保安，從而為用戶(hù)提供一個(gè)高效和具有經(jīng)濟(jì)效益的工作環(huán)境。它驗(yàn)證識(shí)別儀輸入信息的可靠性，并根據(jù)出入法則和管理規(guī)則判斷其有效性，若有效則對(duì)執(zhí)行部分發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的安全防范意識(shí)也不斷的提高，出現(xiàn)了安全性能越來(lái)越高的門(mén)鎖設(shè)備 。控制處理模塊是門(mén)禁控制系統(tǒng)所有功能和組態(tài)方式的靈魂，它能夠充分的表現(xiàn)出門(mén)禁系統(tǒng)的安全防范能力以及對(duì)日常工作的管理。 4)大流量人流的快速通過(guò)，快速計(jì)數(shù)、快速考勤、快速驗(yàn)證。但是，由于各大公司之間的競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了在門(mén)禁市場(chǎng)中能分得一杯羹，現(xiàn)在，門(mén)禁產(chǎn)品價(jià)格也在不斷的大幅下降，使得現(xiàn)今一套系統(tǒng)的報(bào)價(jià)在 1000 美元左右，已經(jīng)進(jìn)入了廣泛運(yùn)用的時(shí)代。它逐漸成為企業(yè)提高物流和供應(yīng)鏈的管理水平、降低成本、實(shí)現(xiàn)管理信息化、參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)循環(huán)和提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不可缺少的工具和手段。讀寫(xiě)器的控制單元不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻卡的控制，還具有 其他的強(qiáng)大的處理功能：認(rèn)證、數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)、出錯(cuò)報(bào)警以及與計(jì)算 機(jī)通信。 RFID 系統(tǒng)的分類(lèi) RFID 系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)完成的功能和系統(tǒng)特性分為不同的類(lèi)型。電子物品監(jiān)視器的工作原理是，在監(jiān)視器的一定監(jiān)視空間內(nèi)， 發(fā)射器向接收器發(fā)送一定的頻率的信號(hào)，在商場(chǎng)和圖書(shū)館的出入口安裝接收器和讀寫(xiě)器，形成一定的監(jiān)視區(qū)域。射頻卡由感應(yīng)天線(xiàn)、控制芯片、存儲(chǔ)單元組成，并完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PVC 卡片中，無(wú)外露部分。 管 理 主 機(jī)門(mén) 禁控 制器門(mén)讀 卡器 接口開(kāi)門(mén)按鈕電控鎖門(mén)磁R S 2 3 2電 源 圖 22 門(mén)禁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 由圖 22 可以看到門(mén)禁控制器的幾個(gè)組成部分，讀卡器 :用來(lái)讀寫(xiě)射頻標(biāo)簽 的信息 。當(dāng)使用非正常手段開(kāi)門(mén)時(shí)，會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)并傳輸給門(mén)禁控制器。射頻卡本身是無(wú)源體，當(dāng)射頻卡進(jìn)入讀卡器的讀寫(xiě)范圍，讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻信號(hào)被卡片所接收。 Mifare1 芯片內(nèi)建有高速的 CMOS EEPROM、 MCU 等。 Mifare1 射頻卡功能組成 首先，我們把一張卡片的 PVC膜剝開(kāi)，看看其內(nèi)部是什么樣的，如圖 32所示。首先把接收到的正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，最后通過(guò)電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電 壓進(jìn)行穩(wěn)壓等進(jìn)一步的處理，最終輸出供給卡片上的各電路。 (2) Anti Colision 模塊 防止 (卡片 )重疊功能。 (3) Select Application 模塊 主要用于卡片的選擇。 Mifare1 內(nèi)核中 16 個(gè)扇區(qū)有不同的控制密鑰，使一卡多用成為可能。 當(dāng)卡片失去工作電源后 (卡片離開(kāi)讀寫(xiě)器天線(xiàn)的有效工作范圍內(nèi) )， RAM中的數(shù)據(jù)將被清除。這一系列操作必須按固定的順序進(jìn)行。本系統(tǒng)選取 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)作為讀卡器的主控模塊?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 (IIL)。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能 (第二功能 )使用。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。需注意的是 ：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。系統(tǒng)單片機(jī)對(duì)讀寫(xiě)模塊的操作就是對(duì) MFRC500 進(jìn)行控制，通過(guò) MFRC500 實(shí)現(xiàn)對(duì) Mifare1 卡操作。此外它還支持快速 Crypto1 加密算法用于驗(yàn)證 Mifare 系列產(chǎn)品方便的并行接口可直接連接到 8位微處理器。 8)自動(dòng)檢測(cè)微處理器并行接口類(lèi)型。 5 TX1 發(fā)送器 1 :發(fā)送經(jīng) 過(guò)調(diào)制的 能量載波 。 NDS /數(shù)據(jù)選通 ： 讀和寫(xiě)周期的選通 。 24 A2 地址線(xiàn) 2； 寄存器地址位 2。 31 RSTPD 復(fù)位和掉電 ： 當(dāng)為高時(shí) ， 內(nèi)部灌電流關(guān)閉 ， 振蕩器停止 ， 輸入端與外部斷開(kāi)該管腳的下降沿啟動(dòng)內(nèi)部復(fù)位 。 下面著重介紹本設(shè)計(jì)采用的直接匹配天線(xiàn)電路。 另外，在天線(xiàn)線(xiàn)圈和分 壓器之間串連一個(gè)電容 。K為天線(xiàn)形狀因素 (環(huán)行天線(xiàn) K=,矩形天線(xiàn) K=)。2% Np0 材料 電容 Cs和 Cp的值由天線(xiàn)本身和環(huán)境影響來(lái) 決定 。圖 313為 MAX232 的芯片封裝圖 。 第三部分是供電。 對(duì)于大多數(shù) 8051 應(yīng)用使用像 C這樣的高級(jí)語(yǔ)言比使用匯編程序更具優(yōu)點(diǎn)，例如： 1)不需要了解處理器的指令集對(duì) 8051 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)也不必要了解。 因此在本設(shè)計(jì)中使用 C語(yǔ)言進(jìn)行射頻卡讀卡器程序設(shè)計(jì)。現(xiàn)今， RFID 技術(shù)正處于上升期，推動(dòng)自動(dòng)識(shí)別行業(yè)進(jìn)入了一場(chǎng) 技術(shù)革命進(jìn)程中。也可以杜絕同事蓄意偷用別人的卡入門(mén)作案 ,并栽贓陷害。本文通過(guò)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究，結(jié)合實(shí)際中門(mén)禁系統(tǒng)的要求，提出了一種實(shí)用的設(shè)計(jì)方案，易于操作，易于維護(hù)，安全性較強(qiáng)。在 MFRC500 復(fù)位期間，不能執(zhí)行任何 MCU賦予的命令，以保證初始化過(guò)程的正確性，并在初始化結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入 Idle 命令。 3)指定操作的變量 選擇組合提高了程序的可讀性。 4 門(mén)禁系統(tǒng)的相關(guān)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)編程使用的語(yǔ)言一般為匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 RS232 是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3～ 7k，適合本地設(shè)備之間的通信。 完整的直接匹配天線(xiàn)設(shè)置及元件選取 RXVMIDAGNDTX1TGNDTX2R1R2Rex1Rex1C?CapcsC3c0csCap2c0L0L0Cap1 圖 313 完整的直接匹配天線(xiàn)設(shè)置 表 32 EMC濾波和接收電路的值 元件 值 注釋 LO 177。 C3C4R1R2天線(xiàn)VMIDRX 圖 311 接收電路 3） 天線(xiàn)匹配電路 :其中的元器件參數(shù)與天線(xiàn)的電氣特性和環(huán)境有關(guān)。 1） EMC 低通濾波電路 :MIFARE 系統(tǒng)在 頻率下操作 ,石英晶振產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng) MFRC500以及作為驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)的 ,這樣會(huì)產(chǎn)生比該頻率 更高的諧波 ,因此對(duì)輸出信號(hào)必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波 ,低通濾波器元件包括 L0和 C0,如圖 310所示。 MFRC500 電路連接 MFRC500 的復(fù)位和掉電檢測(cè)引腳 RSTP