【正文】 ..........................................................................313. 7 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................353. 7. 1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的接口 .................................................................................363. 7. 2 I2C 總線協(xié)議 ..........................................................................................36 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì) ....................................................................................373. 8. 1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的接口 .....................................................................................373. 8. 2 時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?.............................................................................383. 8. 3 時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳送方式 .................................................................................38 非接觸式 IC 卡的選擇 .................................................................................39 門禁控制電路 ...............................................................................................40高校在職碩士論文V第 4 章 基于射頻識(shí)別的門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................................42 系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計(jì) ........................................................................................42 軟件設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)語言選擇 .................................................................42 系統(tǒng)總體程序流程設(shè)計(jì) .............................................................................42 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì) ........................................................................................42 射頻控制模塊 .............................................................................................43 看門狗模塊 .................................................................................................46 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 .............................................................................................46 通訊模塊 .....................................................................................................48 模塊子程序編譯調(diào)試 ........................................................................................54 實(shí)驗(yàn)樣機(jī) ............................................................................................................56總結(jié)與展望 ..................................................................................................................58參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................60附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 ............................................................................63附錄 B 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目 ....................................................................64附錄 C 部分電路圖 ....................................................................................................65附錄 D 模塊程序 ........................................................................................................68致謝 ..............................................................................................................................85高校教師碩士學(xué)位論文1第 1 章 緒論 課題背景及意義射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，作為條形碼的無線版本，RFID 技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。門禁系統(tǒng)屬于樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，具有對(duì)門戶出入控制，保安防盜，報(bào)警等多種功能，它主要方便內(nèi)部員工或住戶出入，杜絕外來人員隨意出入，既方便了內(nèi)部管理，又增強(qiáng)了內(nèi)部的保安?；谏漕l識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1．國外研究現(xiàn)狀目前，歐美門禁系統(tǒng)市場(chǎng)正逐漸進(jìn)入成熟階段，其產(chǎn)業(yè)的分工已進(jìn)人細(xì)分階段，生產(chǎn)卡和讀卡器的廠家就只生產(chǎn)卡和讀卡器，如美國的HID公司、Hldala公司、德國的Destele公司。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/IEC14443 Type A 標(biāo)準(zhǔn)。美國德州儀器公司（TI 公司）的 ID 卡是一種低頻只讀卡，內(nèi)部有 8 字節(jié)（64 位）ID 號(hào)碼，已經(jīng)應(yīng)用在門禁考勤系統(tǒng) [20]。由于其門禁系統(tǒng)的部件大多采用國外先進(jìn)集成電子工藝和原材料制造，○ 1因此其性能很高?；谏漕l識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4 本文主要研究?jī)?nèi)容本文針對(duì)國內(nèi)目前的市場(chǎng)需求情況，研發(fā)了一套基于 RFID 的門禁系統(tǒng)，論文在探討了基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)基礎(chǔ)上，研究射頻天線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用 RS485 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，給出制作射頻識(shí)別 IC 讀卡器的電路原理圖和 PCB 板，設(shè)計(jì)主程序流程圖和模塊子程序，并進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，完成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制工作。應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)前的RFID 系統(tǒng)有很多工作頻段，包括了低頻、高頻和超高頻段。讀寫器計(jì)算機(jī)射頻前端邏輯控制存儲(chǔ)器應(yīng)答器圖 射頻識(shí)別系統(tǒng)原理圖RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是 RFID 卡進(jìn)入讀寫器的射頻場(chǎng)后，由其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路作為芯片的電源，同時(shí)將帶信息的感應(yīng)電流通過基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6射頻前端電路檢得數(shù)字信號(hào)送入邏輯控制電路進(jìn)行信息處理，所需回復(fù)的信息則從存儲(chǔ)器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路，最后通過天線發(fā)回給讀寫器。而 1m 以上遠(yuǎn)距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的 RFID 天線，它們工作在高頻及微波頻段。某些應(yīng)用要求 RFID 天線線圈外形很小，且需一定的工作距離，如用于動(dòng)物識(shí)別的 RFID。偶極子天線及其演化形式見圖 ，其中偶極子天線由兩段同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成，信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入，在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流分布，這種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場(chǎng)。射頻卡中有存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量為幾個(gè)比特到幾十千比特。高校教師碩士學(xué)位論文9收 發(fā) 模 塊天 線天 線控 制 模 塊接 口 模 塊計(jì) 算 機(jī)存 儲(chǔ) 器控 制 模 塊收 發(fā) 模 塊數(shù) 據(jù)能 量射 頻 卡讀 寫 器圖 RFID 系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) 為RFID系統(tǒng)的工作過程，這是一個(gè)無源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡工作的能量是由射頻讀寫模塊發(fā)出的射頻脈沖提供 [1113]。讀寫器發(fā)送的射頻信號(hào)除提供能量外，通常還提供時(shí)鐘信號(hào)，使數(shù)據(jù)同步，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。而條碼、磁性條識(shí)別技術(shù)，IC卡識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等識(shí)別技術(shù)現(xiàn)在使用的較為廣泛，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適于應(yīng)用的場(chǎng)合 [5][7][9] 。表 幾種識(shí)別技術(shù)的區(qū)別高校教師碩士學(xué)位論文11信息載體信息量讀/寫性讀取方式保密性智能化環(huán)境適應(yīng)能力壽命ISO標(biāo)準(zhǔn)成本條碼紙、塑料薄膜、金屬表面小 只讀CCD 或激光束掃描差 無 差 較短有 最低磁性條磁性物質(zhì) 一般讀/寫電磁轉(zhuǎn)換一般無 較差短 有 低IC卡E2PROM 大 讀/寫電擦除 較好有 好 長(zhǎng) 有，不全較高RFID 卡E2PROM 大 讀/寫無線通訊最好有 很好最長(zhǎng)有 較高 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理在工廠、學(xué)校、辦公室、商店、金融系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、住宅、賓館等多種場(chǎng)合，為了學(xué)習(xí)、工作、生活的安全和有效，需要進(jìn)行封閉式管理。門禁系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)增加和刪除某一卡，而不必?fù)?dān)心某一卡丟失后造成什么損失 [8]。門禁控制器是門禁系統(tǒng)的核心。電控鎖是門禁系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有陽鎖、陰鎖之分。有效性是指 IC 卡和讀寫設(shè)備能區(qū)別當(dāng)前有效合法的信息與前次有效的信息；對(duì)于有效性的保證一般是在通信信息內(nèi)添加加密后的時(shí)間段信息。完成加密和解密的算法稱為密碼體制。加密算法與解密算法相同，分組的明文信息根據(jù)密鑰執(zhí)行一系列可逆的混亂與擴(kuò)散算法。它己被 ISO/TC97 的數(shù)據(jù)加密技術(shù)分委員會(huì) SC20 推薦為公開密鑰數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。②產(chǎn)生加密密鑰 ee 是與 Ф(n)互素的任意數(shù)，因此可以先選擇一數(shù) e，檢查它是否與 Ф(n)互素，若不是，則執(zhí)行 e=e+1，再次檢查，直到與 Ф(n)互素為止。上述算法即使對(duì)很大的整數(shù)，也只需要不多的步驟即可得到結(jié)果。下面以 p=5,q=17,e=19 為例，對(duì)密鑰。所以， 解密密鑰 d 的值為 27。(3) p11 和 q11 分別含有素因子 p2 和 q2。如果片面追求系統(tǒng)的超前 性，勢(shì)必造成投資過大，離實(shí)際需求偏離太遠(yuǎn)。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)真正做到 開電即可工作的程度。4 位 開 關(guān)量 輸 入處 理 器A T 8 9 C 5 24 位 開 關(guān)量 輸 出E2P R O MM F R C 5 0 0天 線液 晶 屏R S 4 8 5總 線 接 口看 門 狗時(shí) 鐘P C 機(jī)進(jìn) / 出 門 磁 信 號(hào)兩 路 按 鈕 信 號(hào)鎖 觸 點(diǎn)鎖 驅(qū) 動(dòng) 通 訊 燈工 作 燈圖 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)硬件模塊分析 射頻讀寫模塊分析從圖 可以看出系統(tǒng)最重要的部分是基于 MF RC500 的射頻讀寫模塊的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用看門狗芯片 x5045。時(shí)鐘芯片采用DS1302。該讀卡IC系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念， MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。 RC500 與MCU的接口原理。為了符合內(nèi)部電磁兼容性規(guī)則，、五次及五次以上的高階諧波必須適當(dāng)?shù)囊种?。此外，?yīng)當(dāng)在天線線圈和電壓驅(qū)動(dòng)之間使用