《信息识别技术》期末考试

《信息识别技术》期末考试题目基于RFID技术的门禁管理系统的设计学名专业班级电子信息工程11-01学号院（系）电气信息工程学院完成时间2014/4/10

基于RFID技术的门禁管理系统的设计1系统简介1.1系统总体概述通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启；对RFID标签信息进行管理；对用户信息进行管理。同时记录进出信息作为考勤管理。实现自动，安全的智能门禁管理目标。该门禁系统的设计目的是实现人员进出控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便人员进出开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况。1.2系统功能设计门禁控制器卡片使用的模式：采用非接触式RFID卡；门禁控制器的刷卡开门：门禁采用的是白名单模式，例如某个用户想要进入某个门禁控制的门，需在此门的白名单中事先将其加入白名单，用户进入门禁管制区域的时侯需刷卡，读卡器读取用户的信息后，将用户的信息传输到工作站，工作站首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，如不合法则发出报警；2系统硬件的设计2.1硬件系统的设计系统采用分层次的分布式集中控制方案，将所有门禁读卡器组成一个分布式的网络。整个系统包括管理中心服务器、门禁工作站、门禁读卡器三个层次的结构[1]。门禁中心服务器是整个门禁系统的管理和控制的心脏，并且同时运行所有门禁管理系统的程序和数据库。数据库采用的是支持网络通讯数据库结构，方便功能扩展。为了达到对所有出入口进行统一管理的目的，使所有出入口的学生要用学生一卡通在管理中心通过出入口管理系统登记，并将学生个人信息存入数据库。以便考勤及查询。通过管理系统程序可以清楚的查询每个出入口使用状态、进出记录等。门禁工作站上运行门禁控制服务程序，门禁控制服务程序实现数据的转发功能，它是门禁读卡器和管理中心服务器沟通的桥梁。实现RS485和TCP/IP通讯协议的转换，门禁工作站本身并不直接控制门禁读卡器的动作。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器采集数据的时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器通讯，长时间以后一定会丢弃掉过时的读卡数据。向上它是通过局域网以TCP/IP协议与管理中心服务器进行的通讯，传递门禁读卡器的刷卡请求及管理中心服务器的各种控制命令。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器数据的采集时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器通讯，华科技开发的超高频一体式读写器（TW-RC70SIM）、天线以及射频卡。 3.2系统软体总体设计用户将持有的RFID卡接近读卡器时，读卡器识别卡片用户信息并通过串口将卡片用户信息传送给单片机控制器。单片机控制器将卡信与外部EEPROM中存储的信息比较，验证用户权限，进而控制门状态。单片机可以通过另一个串口通信经由RS485收发器与中央控制器进行通信，将卡片的信息、各时刻的操作信息、键盘的信息等传送到总线上，中央控制器可以通过总线对这些信息进行文件和数据库的存储；同时，中央控制器对各用户的卡片、密码和个人信息的注册或者注销等形式进行数据库的管理，方便于查询。门禁管理系统软件功能结构图如图3.4所示： 图3.4门禁管理系统软件结构图3.3系统主要功能模块设计系统开发的总体任务是实现各种信息的系统化、规范化和自动化。系统功能分析是在系统开发的总体任务的基础上完成[8]。基于RFID的校园一卡通管理系统，是建立在VisualBasic6.0开发平台和MicrosoftAcces数据库基础上。能够对于校园内学生及教工的学习、工作及生活进行现代化的管理，极大的方便了学生及教工的生活。该校园一卡通管理系统主要包括身卡片查询、实验室管理、卡片维护、卡片管理和系统管理五大功能，其结构设计图如图3.1所示：图3.1校园一卡通系统结构设计图4系统功能设计4.1登陆模块设计在数据库存放一张管理员表，字段字户名和密码，在登陆界面中，提取文本框数据与数据库表中内容进行匹配，若数据库表中存在用户信息，且密码正确，则进入系统主界面，否则提示错误并回到重新登陆。4.2天线连接模块设计本模块采用的函数结构如图4.2所示图4.2天线连接主要流程图主要函数介绍：1)打开COM口调用此函数用于根据串口号打开串口。apiStatusWINAPIrfidapi03_open(OUTHANDLE&hCom,char*com_port);参数：hCom:输出的COM口句柄。Com_port:需要打开的COM口，如：COM1、COM2、COM3…。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。2)关闭COM口调用此函数用于关闭已打开串口句柄。apiStatusWINAPIrfidapi03_close(INHANDLEhCom);参数hCom:传入读写器的串口句柄。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。3）获取读写器的功率调用此函数用于获取读写器当前功率。apiStatusWINAPIrfidapi03_getrfpower(HANDLEhCom,unsignedshort&rf_power,int*ms_count);参数：hCom:传入读写器的串口句柄。rf_power:返回读写器的当前功率。ms_count:返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。4)设置读写器的功率调用此函数用于设置读写器RF功率。apiStatusWINAPIrfidapi03_setrfpower(HANDLEhCom,unsignedshortrf_power,int*ms_count);参数:hCom:传入读写器的串口句柄。rf_power:设置读写器RF功率值（0－300），以0.1dBm为单位，即280为28dBm。ms_count:返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。5)查询读写器的当前工作频率调用此函数用于获取读写器的当前工作频道索引值。apiStatusWINAPIrfidapi03_getfreq(HANDLEhCom,unsignedchar*channel,int*ms_count);参数:hCom:传入读写器的串口句柄。channel:返回读写器当前工作频率的索引值，如FCC频段（0、1、2、…，其中索引0对应FrequencyHopping，1对应902.750MHz，2对应903.250MHz）,ms_count:返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录。6)设置读写器工作频率调用此函数用于设置读写器的工作频道索引值。apiStatusWINAPIrfidapi03_setfreq(HANDLEhCom,unsignedcharchannel,int*ms_count)；参数：hCom:传入读写器的串口句柄。channel:指定传入读写器的工作频道索引值，如FCC频段（0、1、2、…，其中索引0对应FrequencyHopping，1对应902.750MHz，2对应903.250MHz）；ms_count:返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。4.3读标签模块设计在系统初始化，首先连接读写器，完读卡器的配置，包括对天线端口。比特率，天线功率参数进行初始化。在完成之后，天线开始处于就绪态，当系统向读写器发送读命令时，读写器先接收读取命令，并通过控制器向天线发送一定频率的射频信号，当此时标签进入磁场感应电流从而获得能量，向读写器发送自身的编码区数据。读写器接到发来的数剧后，进行解码压缩，并转换数据格式等操作。最终将标准的数据或信息传到到计算机程序，在系统的主界面显示出来.通过直观的界面，用户可以看到标签里的信息，4.4写标签模块设计第一阶段：1）提取：从存储器或高速缓冲存储器中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器（ProgramCounter）指定存储器的位置，程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后，程序计数器根据指令长度增加存储器单元。指令的提取必须常常从相对较慢的存储器寻找，因此导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构。2）解码：CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段，指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构（ISA）定义将数值解译为指令。一部分的指令数值为运算码（Opcode），其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息，诸如一个加法（Addition）运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值（即立即值），或是一个空间的定址值：暂存器或存储器位址，以定址模式决定。在旧的设计中，CPU里的指令解码部分是无法改变的硬件设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中，一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写，方便变更解码指令。3）执行：在提取和解码阶段之后，接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。例如，要求一个加法运算，算数逻辑单元（ALU，ArithmeticLogicUnit）将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值，而输出将含有总和的结果。ALU内含电路系统，易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算（比如加法和位元运算）。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果，在标志暂存器里，运算溢出（ArithmeticOverflow）标志可能会被设置。最终阶段：写回，以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器，以供随后指令快速存取。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量较大且较便宜的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果。这些一般称作“跳转”（Jumps），并在程式中带来循环行为、条件性执行（透过条件跳转）和函式。许多指令也会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，以一个“比较”指令判断两个值的大小，根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后的跳转指令来决定程式动向。在执行指令并写回结果之后，程序计数器的值会递增，反覆整个过程，下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令，程序计数器将会修改成跳转到的指令位址，且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码，并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”，那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及（常称为微控制（Microcontrollers））。4.5用户信息管理模块设计在这个模块中，主要对数据库进行操作。1）修改：修改用户人员的信息：年龄，性别，职位等。2）删除：若要撤消人员的通过门禁的权限，可以通过删除该用户实现。被删除的人员即使持有卡，但也无法通过门禁。若要恢复该人员，则重新进行发卡操作。4.6门禁控制模块设计此由三个部分组成：1）并口驱动系统用计算机并口两个引脚：一个作为电平控制一个接的线2）继电器继电器接收并口引脚信号，控制门锁的开关；这里规定：高电平1：关锁低电平0：开锁3）门锁门锁的响应时间为0.5秒，当门锁打开后隔5秒则自动关闭。门禁控制示意图如下：4.7考勤模块设计考勤是门禁系统的重要组成部分，它实时记录人员的进出情况，在事故发生后可以起到追溯作用，达到人员监控，和财产安全的实用效果。RFID射频识别卡写入想要写入学生的数据信息；每一个学生的标签卡都有一个唯一的标识ID，RFID阅读射频识别卡中当前贮存的各类数据信息，包括学生姓名、班级、老师、家庭住址等等信息，也可以方便的修改或（重新写入）射频识别卡中的数据信息。系统分为两种查询方式，按姓名查询和按卡号查询。并且系统支持模糊搜索，输入起止日期查询到学