【正文】 以在執(zhí)行實(shí)際命令后自動(dòng)由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)改變位值。內(nèi)部寄存器共分 8 頁，每頁有 8 個(gè)寄存器，每頁的第一個(gè)寄存器稱為 頁寄存器，用于選擇該寄存器頁。 19） 短距離應(yīng)用中發(fā)送器天線驅(qū)動(dòng)器為 。 17） 內(nèi)部振蕩器緩沖連接 。 15） 位和字節(jié)定位幀 。 13） 唯一的序列號(hào) 。 11） 軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式 。 9） 方便的 64 字節(jié)發(fā)送和接收 FIFO緩沖區(qū) 。 7） 靈活的中斷處理 。 5） 加密并保護(hù)內(nèi)部非易失性密匙存儲(chǔ)器 。 3） 近距離操作 (可達(dá) 100mm)。 （ 2） MFRC500 特性 1）高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答的解 調(diào)和解碼 。系統(tǒng)單片機(jī)對(duì)讀寫模塊的操作就是對(duì) MFRC500 進(jìn)行控制，通過MFRC500 實(shí)現(xiàn)對(duì) Mifare1 卡操作。 19） 先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通 8051 指令集，有硬件乘法 / 除法指令 。 17） 高速 SPI串行通信端口 。 15） 4個(gè) 16位定時(shí)器，兼容普通 8051的定時(shí)器 T0/T1,2路 PCA實(shí)現(xiàn) 2個(gè)定時(shí)器 。 13） 8通道 ,10位高速 ADC，速度可達(dá) 25萬次 /秒 ,2路 PWM還可當(dāng) 2路 D/A使用 。 11） 芯片內(nèi) EEPROM功能 ,擦寫次數(shù) 10萬次以上 。 9） 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字節(jié)片內(nèi) Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù) 10萬次以上 。 7） 工作頻率： 0～ 35MHz，相當(dāng)于普通 8051： 0～ 420MHz。 5） 低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式 。 3） 增加第二復(fù)位功能腳 。 （ 1） STC12C5A32D 單片機(jī) 主要性能 ： 1） 高速： 1個(gè)時(shí)鐘 / 機(jī)器周期，增強(qiáng)型 8051內(nèi)核，速度比普通 8051快 8～ 12倍 。 （二） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與分析 1． 射頻讀卡器微處理器模塊的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的 射頻卡讀卡器主控模塊由單片機(jī)及其外圍電路組成。系統(tǒng)的工作原理是先由微處理器控制射頻識(shí)別讀寫器讀取非接觸式 IC卡的信號(hào)，接著，單片機(jī)根據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出四個(gè)開關(guān)量信號(hào)（門閥繼電器有兩個(gè)，分別控制進(jìn)出），經(jīng)放大后分別用于控制門鎖繼電器和讀取門磁信號(hào)，并且整系統(tǒng)與上位 PC機(jī)之間進(jìn)行通訊，獲得指令以及傳輸系統(tǒng)狀態(tài)等 ，最后，對(duì)系統(tǒng)的輔助設(shè)備，如液晶屏 等進(jìn)行操作。 3） 系統(tǒng)在未來進(jìn)行更改或搬遷以及改造升級(jí)時(shí)需要少量資金便可達(dá)成。這體現(xiàn)在三個(gè)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。 門禁系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合目前國內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用水平，使系統(tǒng)建成后能立即得到充分基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 的利用。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)真正做到開電即可工作，插上就能運(yùn)行的程度。 （ 5） 系統(tǒng)可擴(kuò)展性 門禁系統(tǒng)的技術(shù)不斷向前發(fā)展，用戶需求也在發(fā)生變化，因此門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)考慮到將來可擴(kuò)展的實(shí)際需要，即：可靈活增減或更新各子系統(tǒng)，滿足不同時(shí)期的需求，保持長時(shí)間領(lǐng)先地位，成為智能建筑的典范。 （ 4） 系統(tǒng)安全性 門禁系統(tǒng)中的所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還應(yīng)符合中國或國際有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并可在非理想環(huán)境下有效工作。 （ 3） 系統(tǒng)的完整性 一個(gè)完整的門禁系統(tǒng)是建筑 整體形象的重要標(biāo)志。因此， 系統(tǒng)的實(shí)用性是首先應(yīng)遵循的 原則。因此，本論文的設(shè)計(jì)遵循如下原則： （ 1） 系統(tǒng)的實(shí)用性 門禁系統(tǒng)的內(nèi)容應(yīng)符合實(shí)際要求，不能華而不實(shí)。 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 二、 門禁系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)與研究 （一） 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 1． 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 門禁系統(tǒng)作為一項(xiàng)先進(jìn)的高科技技術(shù)防范手段，在早期，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家就已經(jīng)應(yīng)用于科研、工業(yè)、博物館、酒館、商場、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、銀行、監(jiān)獄等，特別是由于系統(tǒng)本身具有隱蔽性 、 及時(shí)性等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣 泛。在此基礎(chǔ)上對(duì)門禁系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，如射頻識(shí)別讀寫器性能優(yōu)化、系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性、系統(tǒng)穩(wěn)定性等進(jìn)行研究。而且只要對(duì)單門進(jìn)行控制，方便以后開發(fā)成“一卡通”。同時(shí)要考慮到所采用的系統(tǒng)設(shè)備不但在日后運(yùn)行時(shí)起到對(duì)外防范作用，并且可長時(shí)間可靠運(yùn)行。 在產(chǎn)品的選用上則依據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能及價(jià)格為第一原則。 （四） 課題研究的目的與內(nèi)容 本 論文 主要是面向中小型 場合應(yīng)用 。比如在天線設(shè)計(jì)時(shí)要么就是參照國外公司的資料，要么就是通過實(shí)驗(yàn)對(duì)天線的參數(shù)進(jìn)行修改，從而得到較好的效果，很少把這部分的研究上升到理論的高度。 ４）成本高 由于注重系統(tǒng)的高性能和廣泛的適用性，這些門禁系統(tǒng)大多價(jià)格較高，這是國內(nèi)很多中小型廠家不能接受的。 對(duì)于很多企業(yè)，這些門禁系統(tǒng)同其他系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)集成，被做成企業(yè)“一卡通”系統(tǒng)，即員工可以憑一張卡來使用企業(yè)的多項(xiàng)非接觸式 IC項(xiàng)目；可管理的人員多，像美國西屋門禁最多可同時(shí)管理 一 個(gè) 10萬人的企業(yè)。這些門禁系統(tǒng)大致有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1） 高性能 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，因此其性能很高， 是高性能的代價(jià)是高價(jià)格。而在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 方面， 在國內(nèi)，大多以控制器為核心構(gòu)建，門控器大多由國外企業(yè)研制 [4]。 第二種 法是，除了核心芯片購 買 ，其余部件都是對(duì)國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行研制。 3）產(chǎn)品單一、開發(fā)成本較高；在技術(shù)方面，中國目前也有很多廠家，仿制國外優(yōu)秀的 門禁系統(tǒng)，主要的做法有兩種： 一種是購買國外的門禁系統(tǒng)配件，如讀寫器、門控器等，再對(duì)其進(jìn)行二次軟硬件的設(shè)計(jì)。這在門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程中主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： 1）采用國外已有的集成模塊，像讀寫器、門禁控制器、天線模板等。 管理主機(jī) 通信管理器 讀卡器 門磁 電控鎖 開門開關(guān) 門禁控制器 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 2． 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在亞洲和中國，門禁系統(tǒng)分別處于成長期和初始階段。在全世界，西屋有 300多個(gè)代理商 以及 800多個(gè)支持點(diǎn)，分布在 76個(gè)國家。生產(chǎn)控制器的公司就只研究生產(chǎn)控制器及其相應(yīng)的 軟件。在本論文 中的射頻讀寫芯片采用 Philip公司的 MF RC500，該芯片是 Philip公司的最新產(chǎn)品，比以往的射頻識(shí)別芯片具有更好的性能。 ５）提供相應(yīng)外部控制信息及與其他設(shè)備的信息交換 。 ３）實(shí)現(xiàn)與 IC卡的 數(shù)據(jù)交換，并提供相應(yīng)控制信號(hào) 。 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5 圖 讀寫器 是 用戶 與系統(tǒng)的一個(gè)接口，它必須具有如下的基本功能 ： １）非接觸式 IC卡進(jìn)入 或者退出射頻區(qū)域 的識(shí)別與控制 。系統(tǒng)的控制主機(jī)可以 是 PC 機(jī)，系統(tǒng)組 網(wǎng)情況下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用總線 型拓?fù)?結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)接入方便、輕載時(shí)延時(shí)小、 成本低、 可靠性高等。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 該卡 是否為本系統(tǒng) 已 注冊(cè)的有效卡，該卡是否擁有所限定的 開門權(quán)限。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、開門開關(guān)、識(shí)別卡構(gòu)成（如圖 所示）。 5）控制 中心通過管理軟件對(duì)所有遠(yuǎn)端控制器進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)匯總數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來 。 3）發(fā)生火災(zāi)時(shí)，各遠(yuǎn)端智能控制器能同時(shí)全局聯(lián)動(dòng)， 打開所有的門以緊急疏散人群并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制器對(duì)于非法闖入的事件 也能實(shí)時(shí)報(bào)警并 進(jìn)行 處理。 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 1． 門禁系統(tǒng)的功能 門禁系統(tǒng)的一般功能是： 1）實(shí)時(shí) 記錄人員的 進(jìn)出情況，限制內(nèi)部人員的進(jìn)出區(qū)域和進(jìn)出時(shí)間，禮貌地拒絕不速之客，同時(shí)也將有效地保護(hù)公共財(cái)產(chǎn)不受非法侵犯。對(duì)于工廠 等需要考勤的場所，門禁系統(tǒng)還可以記錄每個(gè)職工是否按時(shí)上下班。所以重點(diǎn)介紹非接觸式門禁系統(tǒng)，非接觸式門禁系統(tǒng)采用 IC 卡方式工作，給每個(gè)授權(quán)的人發(fā)一張個(gè)人識(shí)別卡，相當(dāng)于一把鑰匙，系統(tǒng)根據(jù)該卡的卡號(hào)和密碼等信息，判斷該卡持有人是否可以進(jìn)出。 隨著技術(shù)的 不斷 進(jìn)步，門禁系統(tǒng)逐漸由原來的鑰匙開門，到 接觸式 IC 卡的門禁管理，再 到現(xiàn)在的非接觸式 IC 卡 門禁 管理 系統(tǒng)。 （二） 門禁系統(tǒng)簡介 在學(xué)校、辦公室、商店、金融系統(tǒng)、 工廠、 住宅、 圖書館、賓館等多種場合， 為了實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、工作和 生活的安全 性 和有效 性 ，需要進(jìn)行封閉式 的管理。而 RFID技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就在于非接觸，因此完成識(shí)別工作時(shí)無須人工干預(yù)，適 用 于實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化和實(shí)時(shí)化的場合。磁性條的成本也很低，但是容易被偽造，數(shù)據(jù)量 也較 小。條碼成本最低，適用于需求量大 且數(shù)據(jù)不必更改的場合，例如用在商品包裝上。而條碼 識(shí)別技術(shù) 、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)劣及 應(yīng)用的場合。 OCR 技術(shù)由于 首讀率 不高，逐步被條碼技術(shù) 所 取代；磁字符識(shí)別技術(shù)專用于銀行業(yè)務(wù)中， 但是 閱讀設(shè)備 較復(fù)雜；機(jī)器視覺系統(tǒng)通常被用來檢查產(chǎn)品的制造業(yè)中。 誤碼率是指對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，其中可能出現(xiàn) 錯(cuò)誤字符的統(tǒng)計(jì)概率， 通 常用 SER 來 表示。 收發(fā)模塊 收發(fā)模塊 天 線 收發(fā)模塊 收發(fā)模塊 天 線 存儲(chǔ)器 接口模塊 計(jì)算機(jī) 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3 2. RFID 同其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷的涌現(xiàn)出 多種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，目前主要有以下幾種： 條碼識(shí)別技術(shù)、 磁字符識(shí)別技術(shù)（ MICR）、磁性條識(shí)別技術(shù)（ MBR）、 光符識(shí)別技術(shù)（ OCR） 機(jī)器視覺系統(tǒng)（ NIVS）、 IC 卡識(shí)別技術(shù)及射頻識(shí)別技術(shù)。讀寫器發(fā)送的射頻信號(hào)除提供能量外，通常還 可以 提供時(shí)鐘信號(hào)，使 上位機(jī)與下位機(jī)的 數(shù)據(jù) 達(dá)到 同步，從而簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 ４） 如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)調(diào)制然后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。 ３） 再把信息 從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出命令 和數(shù)據(jù)并送到邏輯控制部分。系統(tǒng)的工作過程如下： 1） 射頻讀寫模塊在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射恒定的頻率 形成電磁場，區(qū)域大小取決于發(fā)射功率、工作頻率和天線尺寸。上位機(jī) 的功能是向讀寫器發(fā)送指令，并與讀寫器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。射頻卡 分為有 源卡與 無 源卡兩種， 有源卡內(nèi)置天線和電池，而無源卡只有內(nèi)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 的這種特性， 因此其尺寸較小且使用壽命 較 長，應(yīng)用 范圍也越來越廣泛。射頻卡可以根據(jù)讀寫器發(fā)出的指令對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的 讀寫操作。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 不等，并且可以存儲(chǔ)永久性數(shù)據(jù)和非永久性數(shù)據(jù)。 1． 射頻識(shí)別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 射 頻識(shí)別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)見圖 ，主 要是由兩部分 組成：讀寫器和射頻卡。 RFID 射頻識(shí)別是一種非接觸式的 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)別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。 RFID 電子電梯合格證的閱讀器（讀寫器）通過天線與 RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌? （一） 射頻識(shí)別技術(shù)簡介 射頻識(shí)別即 RFID（ Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。本文研究的基于RFID的門禁系統(tǒng)就是這樣的一個(gè)系統(tǒng)。為了適應(yīng)信息時(shí)代的需要，保證安全性，滿足用戶的 需求，門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 RFID Technology。射頻識(shí)別技術(shù) 。 ２） 系統(tǒng)的對(duì) MF RC500 芯片的操作流程進(jìn)行研究，并使用 相應(yīng) 語言開發(fā)了讀寫器的底層控制軟件，并把對(duì)卡的不同的操作編程子程序模塊，方便系統(tǒng)升級(jí)。所開發(fā)的門禁系統(tǒng)已投入使用并獲得好的效果。它能夠時(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)也將有效地保護(hù)您的財(cái)產(chǎn)不受侵犯。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 審 閱 教 師： 完 成 日 期： Eastern Liaoning University 獨(dú)創(chuàng)性說明 作者鄭重聲明：本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下 進(jìn)行 的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得遼東學(xué)院或其他單位的學(xué)位或證書所使用過的材料。 作者簽名 ： ___________ 日期 ： __ _ 基于 RFID 門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) I 摘 要 門禁管理系統(tǒng)，又稱為出入口控制系統(tǒng)，屬于智能弱電系統(tǒng)中的一種