基于RFID平臺門禁系統(tǒng)的開發(fā)

引 言

隨著科技的進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的提高和安全文明小區(qū)、智能化大廈建設(shè)的普遍開展，將信息化從概念提升到了普遍應(yīng)用。隨著信息化的不斷深入發(fā)展，門禁系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了初步社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對提高現(xiàn)代化管理水平和人民生活質(zhì)量，對推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的信息化進(jìn)程都具有重要作用。

門禁系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是在門口裝有讀取信息的設(shè)備，只有進(jìn)出人員經(jīng)授權(quán)持有正確信息存儲(chǔ)裝置才可進(jìn)入?？捎行Ч芾沓鋈胪ǖ赖拈_啟和關(guān)閉，對進(jìn)出人員在第一時(shí)間進(jìn)行了控制監(jiān)督， 并將危險(xiǎn)系數(shù)降到最低。在長期發(fā)展的過程中，門禁系統(tǒng)種類繁多，大概可分為密碼控制門禁系統(tǒng) 、刷卡控制門禁系統(tǒng) 、生物識別門禁系統(tǒng)等幾類。其中刷卡門禁的使用較為廣泛。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

門禁系統(tǒng)由控制器、讀卡器、系統(tǒng)軟件、電鎖、感應(yīng)卡、鍵盤輸入裝置以及顯示器等組成：

控制器 ：控制器是門禁系統(tǒng)的大腦，所有動(dòng)作指令都由控制器發(fā)出；

讀卡器 ：讀卡器是門禁系統(tǒng)的輸入設(shè)備，分為感應(yīng)式和密碼加感應(yīng)式兩種；

系統(tǒng)軟件 ：控制器通過軟件控制整個(gè)系統(tǒng) ； 門控鎖 ：控制門的開關(guān) ；

IC 卡：通過門禁系統(tǒng)的憑證 ；

鍵盤輸入裝置 ：執(zhí)行密碼的輸入動(dòng)作；

顯示器 ：提示卡或密碼的合法性。

本系統(tǒng)將非接觸式IC 卡和鍵盤密碼相結(jié)合以控制門鎖， 通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：

(1) 設(shè)置 8位密碼并保存到存儲(chǔ)器中；

(2) 支持非接觸式IC卡添加功能；

(3) 自動(dòng)識別IC卡的功能；

(4) 若忘記攜帶 IC卡，可通過鍵盤輸入密碼開啟門禁。

2 詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件主要包括電源、門禁控制系統(tǒng)、讀卡模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、門控鎖等，通過各個(gè)模塊之間的合理連接，實(shí)現(xiàn)了硬件電路的設(shè)計(jì)。

主框圖如圖 1 所示。

2.2 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)將STC89LE52RC 作為主控制器，在程序循環(huán)中判斷是否有人刷卡或輸入密碼，對門級屏幕顯示進(jìn)行控制。當(dāng)IC卡接近讀卡器時(shí)，讀卡器與卡片發(fā)生共振產(chǎn)生電荷，將卡片內(nèi)的信息發(fā)送給讀卡器，單片機(jī)將讀取到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的合法信息進(jìn)行比對，若為合法卡，則驅(qū)使顯示屏顯示合法， 反之則顯示非法。輸入密碼時(shí)，做出判斷后返回一個(gè)結(jié)果給單片機(jī)，若密碼錯(cuò)誤顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，反之則顯示正確提示。門禁啟閉流程如圖 2 所示。

2.2.1 IC 卡讀卡程序

通過 switch 語句判斷當(dāng)前狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)處于 IC 卡讀卡 輸入狀態(tài)時(shí)，通過調(diào)用 UART_inquire（）函數(shù)去掉廠家代碼， 并檢驗(yàn)、提取出當(dāng)前卡號，將卡號轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼，便于比較。 讀卡程序如圖 3 所示。

將提取出的當(dāng)前卡號與數(shù)據(jù)庫中已登記的卡號進(jìn)行比較， 判斷是否相同，若相同則打開門鎖，否則不執(zhí)行打開程序。

2.2.2 密碼輸入

當(dāng)用戶忘記攜帶 IC 卡時(shí)，可使用密碼開啟門禁系統(tǒng)，當(dāng) 用戶輸入密碼時(shí)，檢測此時(shí)按鍵 0 ～ 9 是否被按下，并將該按 鍵的值存入數(shù)組中，當(dāng)檢測到退格鍵被按下時(shí)刪除數(shù)組中最后 一個(gè)被輸入的數(shù)字 ；當(dāng)輸入的數(shù)字達(dá)到 8 位時(shí)，判斷輸入的 密碼是否正確，若正確則打開門鎖，否則不執(zhí)行并提示錯(cuò)誤。 密碼判斷程序如圖 4 所示。

2.2.3 IC 卡添加 通過調(diào)用 UART_inquire（）函數(shù)獲取 IC 卡的卡號，并 將卡號存放于 Card_SN_BUF 數(shù)組中，便于匹配時(shí)使用。將卡 號寫入 E2PROM 程序，實(shí)現(xiàn)斷電保存已登記 IC 卡卡號的功能。 IC 卡添加程序如圖 5 所示。

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圖 5 IC 卡添加程序

2.2.4 密碼設(shè)置

與密碼輸入相同，先判斷 0～9 任意一個(gè)按鍵是否被按下， 并將按鍵值存入數(shù)組中；當(dāng)輸入的數(shù)字達(dá)到 8 位且按下確認(rèn) 鍵時(shí)，保存密碼并寫入 E2PROM 中。密碼設(shè)置程序如圖 6 所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

通過 STC 下載軟件將已完成編譯的門禁系統(tǒng)的 .hex 文件 下載到單片機(jī)中，按“下一項(xiàng)”2 次進(jìn)入 IC 卡登記頁面，將待 登記的 IC 卡放到讀卡模塊上，登記成功后顯示卡號。IC 卡登 記效果如圖 7 所示。

 通過按壓按鍵“上一項(xiàng)”2 次進(jìn)入讀卡頁面，將登記的 IC 卡放置于讀卡器模塊上，可以看到電子鎖打開（用繼電器 展示），重復(fù)放置，繼電器狀態(tài)將持續(xù)切換。IC 卡輸入效果如 圖 8 所示。

在首頁界面按“下一項(xiàng)”3 次，出現(xiàn)“密碼設(shè)置”字樣， 按提示輸入 8 位密碼（如 12345678），點(diǎn)擊“確認(rèn)”鍵，設(shè)置密碼。 密碼設(shè)置效果如圖 9 所示。

在首頁界面按“下一項(xiàng)”1 次，進(jìn)入密碼輸入模式，輸入 之前設(shè)置的密碼為 12345678，發(fā)現(xiàn)電子鎖被成功打開（繼電器）， 且界面顯示成功！密碼輸入成功如圖 10 所示。

若輸入錯(cuò)誤密碼（00000000），則顯示失敗，無法開鎖（繼 電器不執(zhí)行操作）。密碼輸入失敗效果如圖 11 所示。

當(dāng)我們斷電后重新上電，發(fā)現(xiàn)已登記的 IC 卡卡號和密碼 依然有效。

4 結(jié) 語

本項(xiàng)目主要利用 RFID 的工作原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 基于 RFID 技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 IC 卡技術(shù)，當(dāng) 用戶進(jìn)入門禁管理區(qū)域時(shí)需要刷卡并輸入密碼，讀卡器讀取信 息后判斷該信息是否合法，若合法則執(zhí)行開門指令，否則發(fā)出 警報(bào)，且該系統(tǒng)方便對 IC 卡卡號及密碼進(jìn)行管理。雖然該項(xiàng) 目實(shí)現(xiàn)了基本功能，但仍存在許多不足之處，如 IC 卡信息存 在被復(fù)制或修改的安全隱患，而今后也將著重對這方面的研 究，期望未來的門禁系統(tǒng)可以更加智能、安全。