毕业论文 基于射频识别技术的门禁系统设计(6)

基于射频识别技术的门禁系统设计

到开关作用，与三级管相连的1k电阻是为了保护三级管，防止电流过大而烧毁三级管。与LED灯相连的300Ω电阻也是起保护LED灯的作用。报警电路原理图如图2.8所示。

图2.8报警电路原理图

第3章IC卡与门禁主控器的选择

3.1非接触式IC卡的选择

基于MFRC500的射频模块可以采用Mifare1卡和MifareLight卡，它们都是Philips公司的Mifare系列产品。Mifare Light是一种小容量卡，其特性有： (1)容量为384位； (2)16位的数值计算； (3)128位的数据区； (4)用户可自定义控制权限； (5)唯一的32位序列号； (6)工作频率：13.56MHZ； (7)通信速率：106KB波特率； (8)防冲突：同一时间可处理多张卡； (9)读写距离：在10cm以内（与天线有关）； (10)卡内无需电源：

而 Mifare1 卡是较新的Mifare系列产品，其主要特性有： (1)容量为8K位E2PROM；

(2)分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位；

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(3)每个扇区有独立的一组密码及访问控制； (4)每张卡有唯一序列号，为32位； (5)具有防冲突机制，支持多卡操作；

(6)无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路； (7)工作温度：-20℃∽50℃ (8)工作频率：13.56MHZ； (9)通信速率：106KB波特率；

(10)读写距离：10mm以内（与读写器有关）；

(11)数据保存期为10年，可改写10万次，读不限次数；

从上面的特性可以看出，Mifare 1存储量更大，分区的存储结构适用于“一卡通”的系统，为了方便系统以后的升级，本系统采用Mifare 1卡。

3.2门禁控制电路

系统中门禁控制电路是系统一个动作执行部分，主要是由微处理器ATmega16根据射频读写器读得的数据对外部门磁开关、指示灯等进行操作。对门磁开关控制是由单片机对继电器的控制完成的，见图3.10

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图3.10门禁控制电路

在门禁读卡控制器内设有CPU、RS485通信电路、电子实时时钟电路、射频ID卡读卡解码电路，同时具备卡片资料存储器与进出数据缓冲器，它通过RS485通信转换器与计算机连接，计算机上安装上位机门禁系统软件平台，可用于对读写器进行参数设置、卡片

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授权、门口监控、人员考勤、出入数据等管理。当有读卡出入时，自动将该卡片信息进行校验，校验合法后将该卡数据、使用者、当前时间存入进出数据缓冲器内，并发出开门指令，通过电源线传送开门指令到电源端，电源启动继电器切换电源内部供电方向，使电锁自动打开，整个过程无须通过计算机，读卡机即可自行完成。非法卡被禁止访问，出门时只要按动出门按钮，

电锁自动打开。当非正常或暴力开门时，门磁输出报警信号，将报警信号传送到读卡机内，系统以弹出报警对话框提示报警。通过门禁系统软件平台对读卡器设置出入管理功能后，进出数据通过计算机处理可作为考勤数据。配件如下：

门禁电源可以采用EA公司EA-901门禁专用电源，它可提供DC12V3A电源，带一路电锁驱动接口、延时0-15秒。 输出电压：DC12V。 输出最大电流：3A。 驱动输出：COM、NC、NO。 外形尺寸：185mm x 80mm x 65mm。

电锁的种类很多，使用IBA 1555电插锁，它可支持木门、玻璃门等。 输入电压： 12VDC。 输入电流：450 mA。 重量：0.9kg。

主要性能：通电上锁，（断电开锁）。 外形尺寸：200mm x 34mm x 30mm 。

出门开关一般使用IBA-K10出门开关，它采用标准电工开关外型，按键是大板指甲按键灵敏度高。

3.3 读卡器选择

目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频、和超高频三种频率范围，不同频段的RFID产品有不同的特性[13]。

1.低频（从125KHz到134KHz）

该频段主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈件存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的而典雅被蒸馏，可作供电电压使用。磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快，且传输速率慢，价格高。

2.高频（工作频率为13.56MHz）

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在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。它的感应器一般是电子标签的形式，可以把某些数据信息写入标签中。传输速率高，价格合理。

3. 超高频（工作频率为860MHz到960MHz）

超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。这要是通过电容耦合的方式进行实现。

目前使用较多的是ISO14443协议，而ISO15693是对于ISO14443对应于高频范围的一种协议。因为ISO15693疏耦合卡在高频时读取距离可达1m，所以本系统采用基于ISO15693协议的高频读写器，它可以对13.56MHz高频电子标签进行数据读、写、锁操作[14]。它的功能特点如下： ? 工作频率：13.56MHz ? 阅读距离：6-10cm

? 电子标签标准：ISO15693(Tag-IT HF-I、IcodeⅡ) ? 对电子标签多个数据块的内容进行读、写、锁操作 ? 具有防冲撞读写功能，最多可检测16张电子标签 ? 具有RS232、RS485、USB2.0多种通讯接口

它的卡结构为64位ID号，共计64个数据块，每个块都可读，没被锁的快可写。 串口通讯，默认波特率为19200bps，8位数据位，1位起始位，1位停止位，无校验。读卡模块引脚图见图3-4

图3.3读卡模块引脚图

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第4章 门禁系统软件设计

4.1系统总体程序流程设计

系统一共有三种开门方式：按钮、PC机指令、非接触式IC卡。其中按钮开门方式需要密码。非接触式IC卡开门方式是最主要的方式，这里主要对这种方式的系统工作流程进行介绍。流程图见图4.1, 整个过程中系统都与PC机之间进行数据交换。

开始开机响铃三次，并进行初始化N有感应卡？Y验证卡的权限和时间权限权限满足YN响铃1分钟报警响铃2次，并开门，显示系统信息延时后，自动关门

图4.1 系统感应卡开门方式工作流程图

4.2 射频控制模块

射频控制模块就是对MF RC500的控制模块，本部分是系统最关键的部分。 （1）MF RC500复位操作

在上电之后一定要对MF RC500进行复位操作，MF RC500是高电平复位有效的，可以由ATmega16的I/O口直接复位，要注意的是：

○1必须在ATmega16成功复位150ms以后，再对MF RC500进行复位操作； ○2复位高电平必须保持200us以上。

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