【正文】 天線本身可用電感L a、 Lb， Ra、 Rb，并聯(lián)電容C a、 Cb。設計直接匹配天線時，將天線線圈中央抽頭接地。表 3 .4 EMC 濾波接收電路的數值元件 參數 說明L0 10%?電磁層如 TDK ACL3225STC0 47pF 2% NP0 介質R1 820Ω 5% ——R2 kΩ 5%?——C3 15pF 2% NP0 介質C4 100nF 2% NP0 介質 直接匹配天線的天線匹配電路 首先設計天線線圈，天線本身是個低阻值的設備，為將天線線圈連接到 MF RC500，需要一個匹配電路，以天線等效電路評價和品質因素的計算為開始，最終得到匹配電路電容的最佳值。圖 顯示了接收電路。讀卡器的輸入單元需要在 RX 和 VMID 管腳間增加電壓驅動。使用內部產生的 VMID 電位作為 RX 管腳的輸入電位。 [30][31][32]。配置一低通濾波器。 R x 1T x 1 1T G N DT x 2 2R XV M I DA G N DT X 1T G N DT X 2R 1C 3C 4R 2L 0L 0C 0C 0C sC p 1C p 2R e x tR e x t讀卡器 天線濾波接收電路傳輸線 匹配電路MF RC500天線線圈圖 完全直接匹配天線配置 EMC電路 ，該頻率由石英晶振產生，與此同時還會產生高階諧波。下面將要描述必要的組件（EMC過濾器、接收電路以及天線匹配電路）和它們對MIFARE系統(tǒng)的功能性必要進行研究和優(yōu)化設計。 直接匹配天線 直接匹配天線可操作距離高達100mm。本系統(tǒng)采用中斷(INT0)工作模式，即MCU利用MF RC500提供中斷信息對其進行控制。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，這樣給讀卡器/終端的設計提供了極大的靈活性。CRC)。接收器部分提供一個堅固而有效的解調和解碼電路，用于ISO14443A兼容的應答器信號。MF RC500 支持 IS014443A所有的層。圖 MF RC500 與 89C52 的接口電路MF RC500是應用于 MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。整個系統(tǒng)由9V電源供電，再由穩(wěn)壓模塊7805 穩(wěn)壓成 5V的電源。x5045是串口工作方式，內置E 2PROM，可用來存儲一些系統(tǒng)參數。DS1302是Dallas公司生產的新型產品，內置電池，可連續(xù)使用10 年，可以方便記錄事件的發(fā)生時間。液晶屏采用帶字庫的ST7920，是因為它是并口操作方式的，操作方便。 E2PROM 采用24C64，用于存儲系統(tǒng)的數據。系統(tǒng)的工作方式是先由MCU 控制MF RC500 驅動天線Mifare卡，進行讀寫操作，然后，根據所得的數據對其它接口器件，如液晶屏、E 2PROM、時鐘芯片等，進行響應操作，最后，再與PC機之間進行通信，把數據傳給上位機。（2）根據 MF RC500 的特性，系統(tǒng)的電源模塊必須工作穩(wěn)定，在電源與讀寫器的模塊接口處要使用電感來穩(wěn)定電源，并且系統(tǒng)的模擬地和數字地必須分開。但是實際上，系統(tǒng)在實際操作時會出現(xiàn)很多不可預測的意外，這些意外可能造成系統(tǒng)“死機 ”，所以，為了防止這種情況出現(xiàn)，系統(tǒng)中必須配有看門狗電路。表 MF RC500 的復位特性模式 電流（uA） 時間（us ）上電 500通過復位腳實現(xiàn)的硬件復位 1 500通過寄存器設置的軟件復位 1 500 其他部分硬件分析由于系統(tǒng)比較復雜，使用的元件比較多，因此，必須從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、正確性、小巧性、低成本等方面來考慮。表 MF RC500 電壓特性電壓參數特征 最小電壓 典型電壓 最大電壓DVDD 數字工作電壓 AVDD 模擬工作電壓 TVDD 發(fā)射器工作電壓 （2）要有足夠大的電流消耗（見表 ） 。由于 MF RC500 的集成度很高，而且具有其獨有的特性，因此，在開發(fā)時要嚴格遵守 MF RC500 的特性 [69] 。系統(tǒng)的工作原理是先由微處理器 AT89C52 控制射頻識別讀寫器讀取非接觸式 IC卡的信號，接著，AT89C52 根據所得數據輸出四個開關量信號（門閥繼電器有兩個，分別控制進出） ，經放大后分別用于控制門鎖繼電器和讀取門磁信號，并且整個系統(tǒng)與上位 PC 機之間進行通訊，獲得指令以及傳輸系統(tǒng)狀態(tài)等，最后，對系統(tǒng)的輔助設備，如液晶屏、E 2PROM 等進行操作。（3） 系統(tǒng)在未來進行更改或搬遷以及改造升級時需要少量資金便可達成。主要體現(xiàn)在三方面：（1） 在滿足功能性和可靠性的前提下，初期的總投資要盡可能少。而且維護過程中無需使用過多專用的維護工具。門禁系統(tǒng)在運行過程中的維護應盡量做到簡單易行。另外，系統(tǒng)安全性還應 體現(xiàn)在信息傳輸及使用過程中不易被劫取等方面。功能完善，設備齊全，管理方便是設計應考慮的一個因素。如果門禁系統(tǒng)中任何一個關鍵系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤或停機將直接影響到整個系統(tǒng)的運作情況，因此，門禁系統(tǒng)各子系統(tǒng)應盡可能屬于 Nonstop（不停機）系統(tǒng)，以保證工作正常運行。門禁系統(tǒng)的內容應符合實際要求，不能華而不實。門禁系統(tǒng)既要處于技術的尖端，具有智能性、高可靠性、實時性，又要能符合實際需要。m＝D(c)= c d mod n 的解密過程。(4) p+l 和 q+1 分別含有素因子 p3 和 q3。(2)P－1 和 q－1 分別含有素因子 p1 和 q1。國際數字簽名標準 ISO/IEC9796 中規(guī)定 n 的長度為 512 比特。模 n 的長度至少為 512 比特。由以上確定 n、e 、d 數據的過程可知，若使 RSA 算法安全，p、q 必為足夠大的素數，使分析者無法分解出 n。X(5)=1 ，d(5)=27 。d(i +1)=d(i1)+q(i)*d(i)，則 d(2)=3同理， X(3)=5，d(3)=7。d(O)=0，d(1)=1。的值進行計算X(0)=Ф(n)=(p1)，(q1)=64，e=X(I)=19。遞歸計算，直到 X(i)=1,d(i)的值即為密鑰。d(0)=0，d(l)=1。X(i+l)為 X(i－1)/X(i) 的余數。③產生解密密鑰 d采用歐幾里德算法的一種變型產生解密密鑰 d。因此，gcd(40,31)= 1,40 與 31 互素。第二次運算:31=9*3+4，即 31/9 的余數為 4。如對 40,31 是否互素進行判斷，即計算 gcd(40,31)。檢查兩數是否互素的方法如下:檢查兩數的公約數 gcd 是否為 1，若是，則兩數互素。生素數的方法○ 1根據修改的歐拉定理，如 p 為素數，則對于 X 的所有整數值，應滿足 :XP1=1 mod p這是一個必要條件而非充分條件，不過，如果有 5 個以上的 X 值能滿足上述條件，則 p 可基本斷定為素數。如何實現(xiàn)加密算法和解密算法。RSA 密碼系統(tǒng)為每個用戶分配兩對密鑰，即(e,n) 和(d,n) ，其中(e,n) 用于加密報文，(d,n)用于與解密報文。 RSA 算法是由Ronald LRIVest 博士、AdiSh amir 博士、LeonardA dleman 博士創(chuàng)立，并以他們的名字命名的公開密鑰的算法。在公開密鑰密碼體制中，最有名的一種是 RSA 體制。另外，加密變換和解密變換可以交換，即滿足 Ek*Dk＝D k*Ek?！稷谟谑窃?1976 年，Diffie 和 Hellman 在其“密碼學新方向”，一文中提出了公開密鑰系統(tǒng)，即密碼系統(tǒng)中的加密密鑰、解密密鑰可以不同。(3) 非對稱密鑰密碼人們在使用對稱密鑰密碼系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)它有兩個主要缺陷:密鑰管理既復雜又困難，例如，在一個具有 n 個用戶的相互通訊系統(tǒng)中，○ 1就需要有 Cn2 個密鑰，當 n 很大時，就使得維護密鑰的安全變得十分困難?？梢园鸭用芘c解密過程表示為:(E k 表示加密算法，D k 表示解密算法，m∈M 明文空間 )C=Ek(m)m=Dk(C)m=Dk(Ek(m))對稱密鑰密碼算法中，最著名的就是 DES(Data Encryption Standard)算法，它是由 IBM 公司在 1975 年研究成功并公開發(fā)表的，它是一種分組加密算法，明文按比特分組加密，密鑰是 56 位密鑰加 8 位奇偶校驗位。這一體制是密碼學的基本方法。在本設計中主要采用了非對稱密鑰密碼體制。密碼體制的分類有很多種?？梢?，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。使用密碼進行通信的一般模型見圖 。從上面談到的 IC 卡邏輯安全中，我們可以清楚地看到密碼學在 IC 卡安全性中的重要地位。保密性是指通過對要交換的信息進行加密處理來防止非授權者讀到真實的明文內容。真實性是指 IC 卡和讀寫設備都必須有一種確證能力，能夠確證它們各自所收到的信息都由真實對方發(fā)出，自己發(fā)出的信息也確實被真實對方接收。具體而言，也就是要求相互傳送的信息具有完整性、真實性、有效性、保密性和不可否認性。對于通過指紋鑒別身份的門禁系統(tǒng)，通常用于保密性很強的出入控制場所 [11]。按照識別身份技術的不同，可以把門禁系統(tǒng)劃為磁卡門禁、非接觸式 IC 卡門禁系統(tǒng)、指紋門禁系統(tǒng)等。門磁傳感器則可以反映門的實時狀態(tài)，通過門磁信號微處理器可以判斷是否是合法開門，若是非法開門，則給出相應報警信號。（1） 非接觸式IC卡進入/退出射頻區(qū)的識別與控制；（2） 通過射頻方式向非接觸式IC卡提供穩(wěn)定的電源和時鐘信號；（3） 實現(xiàn)與IC卡的數據交換，并提供相應控制信號；（4） 對應加密數據系統(tǒng)，應提供相應加密/解密處理及密鑰管理機制；（5） 提供相應外部控制信息及與其他設備的信息交換；因此，本部分的性能非常重要。管 理 主 機通 信 管 理 器門 磁 傳 感 器開 門 / 關 門門禁控制器讀 卡 器電 控 鎖圖 典型門禁系統(tǒng)的構成門禁控制器是是整個系統(tǒng)的核心控制部分，對門鎖的一切操作均由它來控制完成，主機發(fā)下的控制命令、門鎖的狀態(tài)和記錄信息都經由門控器來傳送，并且控制讀寫器、接收讀寫器的資料等。如果將讀卡器比做系統(tǒng)的眼睛，將電控鎖比作系統(tǒng)的手，那么門禁控制器就是系統(tǒng)的大腦，由它來決定某一張是否為本系統(tǒng)已注冊的有效卡，該卡是否符合所限定的時間段和開門權限，從而控制電控鎖是否打開。其中門禁控制單元是由門禁控制器、讀卡器、電控鎖、門磁傳感器、開門/關門、識別卡等構成。（5） 控制中心通過管理軟件對所有遠端控制器進行實時監(jiān)控，隨時匯整數據 ， 并根據需要將資料打印出來。（3） 發(fā)生火災時，各遠端智能控制器能同時全局聯(lián)動，打開所有的門以緊急疏散 人群并發(fā)出報警信號 ，控制器對于非法闖入事件也能實時報警并處理 。門禁系統(tǒng)的功能如下：（1） 時刻自動記錄人員的進出情況，限制內部人員的進出區(qū)域和進出時間，禮貌地拒絕不速之客，同時也將有效地保護公共財產不受非法侵犯 。對于工廠、機關等需要考勤的場所，門禁系統(tǒng)還可以記錄每個職工是否按時上下班。給每個有權進入的人發(fā)一張個人識別卡，相當于一把鑰匙。隨著技術的進步，門禁系統(tǒng)逐漸由原來的鑰匙開門，到IC卡的門禁管理，最后到現(xiàn)在的非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)。傳統(tǒng)的方法是工作人員對出入人員進行登記放行。由于射頻卡是完全封裝的，不易損壞，適于在惡劣環(huán)境中使用，還可識別高速運動物體并且同時可以識別多個卡，因此操作快捷、方便 [14]。IC卡的價格稍高些，數據存儲量很大，數據可以加密，安全性好，但是由于它的接觸點在外面，有可能被損壞。一般的條碼是紙質的，較易磨損，且數據量很小。表21列舉了幾種識別技術各自的優(yōu)缺點。這些技術或正被淘汰，或只用于專業(yè)系統(tǒng)，所以這里不再討論。誤碼率是指對一組數據進行識別時，其中可能出現(xiàn)一個錯誤字符的統(tǒng)計概率，常用SER 表示。評價一種自動識別技術，通常有兩個重要指標，即首讀率和誤碼率。有源系統(tǒng)的工作原理與此大致相同，不同處只是卡的工作電源由電池提供的 [1418]?！?4 讀寫模塊接收到返回的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效○ 5性，然后進行處理，必要時可以通過RS232 或RS422或RS485或RJ45或無線接口將數據傳送到計算機。邏輯控制部分接收指令完成存儲、發(fā)送數據或其它操作。電容電壓經過穩(wěn)壓后作為工作電壓。射頻讀寫模塊在一個區(qū)域內發(fā)射能量形成電磁場，區(qū)域大小取決于發(fā)射○ 1功率、工作頻率和天線尺寸。計算機的功能是向讀寫器發(fā)送指令，并與讀寫器之間進行數據交換。射頻卡分無源卡和有源卡兩種，有源卡內置天線和電池，而無源卡只有內置天線沒有電池，其能量由讀寫器提供，由于無源卡無需電池因此其尺寸較小且使用壽命長，應用越來越廣泛。射頻卡可以根據讀寫器發(fā)出的指令對這些數據進行相應的實時讀寫操作?？梢源鎯τ谰眯詳祿头怯谰眯詳祿?。讀寫器同射頻卡之間通過無線方式通訊，因此它們都有無線收發(fā)模塊及天線（或感應線圈）。當要求偶極子天線有較大的輸入阻抗時，可采用圖 (b)的折合振子。當單個振子臂的長度 L =λ/ 4 時(半波振子) ，輸入阻抗的電抗分量為零，天線輸入阻抗可視為一個純電阻。利用麥克斯韋方程就可以求出其輻射場方程：Eθ = = ∫???????????∫?????60???????? sin??cos(????cos??)????式中 Iz 為沿振子臂分布的電流，α 為相位常數， r 是振子中點到觀察點的距離，θ 為振子軸到 r 的夾角， l 為單個振子臂的長度。 金屬地板介質基片