基于RFID技术的智能门禁系统设计毕设论文

基RFID术能禁设毕文

基于RFID技术的智门禁系设计（制部分摘要随着社经济和科技飞速发，射频识别术越来广泛的应用各种行，如：商流、流、信息和金等方重要单元越越得到视。门禁安管理系统是型现代安全管理系，集自动别技术和现安全管措施为一你在哪里的dsfdf某些部位如眼睛指纹）的识来确认人是否经过权。这门禁系统相射频识的系统安全数有很提高，但其本较高在日常生活中还未泛应用。文章从禁技术面，以前所有的速度迅发展，起了许多国的重视特别是身份识和安防等行。门禁统作为智能筑的发出发，首先绍了射识别技术的概念、分类工作原，后介绍本次使用的频芯片MFRC522本系统设计分为硬件分和软件部。硬件分以MFRC522射频识模块为心，结合主模块STC89C52设计系统的外硬件电路实现对频卡控制与MCU间的互。软件分采用C语进行系统的位机程的开发，完与IC之间的信，现数据换功能。关键字射频识别门禁系，MFRC522RFID-basedIntelligentAccessControlSystem

(ControlPart)Abstractwiththesocialanddevelopmentscience，identificationarebecomingmorewidelyvarious，astradelogisticsinformationcapital,etc.Andwithmanycountrieshaveattentiontoit.controlmanagementisnewtypemodernsafetymanagementsystem,identificationmodernsafetymeasure.AccesscontrolsystemcontrolthetoclosethedoormonitoringmanagementofRFID-basedIntelligentAccesscontrolthosepeopledocumentstotheorthosenotprovideenter.AndsomeAccessofbiometrictechnology,byidentifyhumanasfingerprints)toconfirmpeoplewhetherkindofcontrolisthanRFID,butithasnotusedourlifeitshightheofthedevelopmentEntranceGuard，atfirstpaertheRFID，concepts、categoriesitRFchipMFRC522usedsystem.systemcanbedividedintosoftwareTheonRFIDmoduleMFRC522,withmainmoduleSTC89C52makesthecommunicationbetweenthecontrolmachinecometrue.partusesCtolowerprogrammeandcompletedread/ICcardissuingcommunicationbetweendatacapabilities.Keywords:RFID,GuardControlSystem,MFRC522,STC89C52

基RFID技术智门禁统计控部）目录摘要.......................................................................Abstract..................................................................II第1章绪论...............................................................11.1课题研的背景及意............................................11.2课题研现状....................................................1..................................................................1国外研现状..................................................21.3门禁系发展趋势................................................31.4课题设任务....................................................31.5论文结........................................................3第2章基于技术的禁系统论基础....................................42.1频识别术概述................................................4..................................................................4分类..........................................................................................................................5...............................................................52.2接触式卡芯片MFRC522.........................................62.2.1述..............................................2.2.2性..............................................2.2.3脚排列..........................................72.3章小结........................................................7第3章门禁系统硬件计...................................................3.1STC89C52主控模块..............................................................................................................93.1.2要特性........................................103.1.3脚说明.....................................103.3.4小系统口电路..............................3.2LCD12864液晶显示模块.............................................113.2.1介..........................................113.2.2类..........................................113.2.3管脚说明...........................................120

基RFID技术智门禁统计控部）3.2.4本特性........................................123.2.5与89C52口.......................................133.3按键.............................................................133.4本章小.......................................................14第4章门禁系统软件计..................................................154.1C51发系统.................................................4.2LCD显示程序计..................................................164.2.1LCD初始化...............................................16.................................................................174.3按键程设计...................................................22..............................................................22..............................................................244.4本章小.......................................................27结论.....................................................................28谢辞.....................................................................29参考文.................................................................1

基RFID技术智门禁统计控部）第1绪论1.1课题研究的背景及意义门禁系，又称出人控制系。在何时允某些人出，拒绝某人进出什么情况下要出警报，记人员出情况，是门系统最本的功能。禁系统发展是随着人类社的发展一起步的。原始社会开，随着余价值的产，人们了自己的财产有的人觊觎他的财产进行盗抢等罪行为直接危害人们的财产至生命全。为了保自己的财产受他人侵犯人们用木或铁链门锁起门禁也随之产了。随着社的发展和人安全意的提高，产了铁锁暗锁等门锁备[1]。随着社经济的发展城市面发生了巨大变化，楼大厦越来多，安隐患也越来越，出现了更的高科的犯罪，直威胁到个人的人身产安全仅仅靠传统的门锁防盗门是远不够的智能禁系统应运生。智能门系统是对楼中的重通道进行管。在门、电梯、等员来往繁或重要的地安装控制装，例如读卡器、键等，人要想进入，须有卡输入密码正确，才通过，大大强了安性。而传统机械门仅仅是单纯机械装，无论结构设计多合理，材料么坚固人们总能通各种手把它打开。小区等流量大的地方由人充当保安控和监控员流动更是际意义大。能化门禁管方便了部管理，而比传统的门系统的全性更高。基于FID技术的门系统作智能门禁系中的“干”经成为项先进的高技技术范和管理手，在一经济发达的家已经泛应用于科、工业博物馆、酒店、商、医疗监护银行、狱等，已成安防技重点研究和发的方。1.2课题研究现状1994术进入中引发了中国RFID技的应用革命在国内，其应用域越来越，涉及到交、商场银行、物流各多个域。智能门就是其一个重要的组成部。国内从门禁系统有吉利、顺、北京青等公司在技术方面中国目也有很多厂家仿制国外优的门禁统，但生产IC卡读卡器关键技术则欧美国和部2

基RFID技术智门禁统计控部）分亚洲家所垄断，且真正成大批量生的厂家只有美国；国、英次之。虽然虽然国已经实行“卡工程并着力于发非接触IC卡的技术，是基于射频别的智能禁系统的使在国内处于发展状，此对射识别技术在禁系统面应的理论实际可行及用性进研究是重中重

[2]

。2005的门禁行业在整个防行业集成、络化数字化推动下不断善的一年。随中国房地产的发展智能建筑的广和智小区安全防工作的强，门禁应用领域进一步拓展2006的门禁业是高发展的一年双总线的通模式、指纹生物识设备的集成理及DVR系统的集成成为门禁统发展亮点另外，为蓬勃展的生物识技术，着其辨别的别速度辨别的准确的提高以及人们对这类产的进一步了，若价因素能保持人们可接受的范围，那这术的应用前景将会非常广阔的国外研究现欧美门系统市场的展已经趋成熟，产分工细，并且在国市场上有较大的份额国外门禁系的知识牌有美国的斯(HID)、屋(WSE)、泰克(NTK)，以色列的英的集宝品牌当今世上非接式IC主流产是PhiliPs公司技术，经被制定为际标准150/IEC14443TypeA标准。欧一些IC卡读卡器造商大都以Mifare术为标发展自己的事业。随着其业化的形成各大公由于其财力雄厚、术的先进、场的导以及专业知识权，市场逐被垄断大公司越做大，中公司被淘汰兼并。目前全球门禁系统前端输入设的水平发展方向来，虽然卡和接触式IC卡在禁系统应用中还一部分市场但从发趋势上看，宾馆锁，磁卡和接式IC卡在逐步退出门系统市场。ATMEL司生产的Temic非接触式IC卡一种ID(身识别卡片，信息容量为264位EEPROM，用作频率是一种频无源卡，作距离5-10cm相应的写基站芯片U2270B此芯片身份识别考勤控等方面得到应用瑞士司的非接触卡，信容量为位EEPROM，用作频率，也低频无卡。美国TI司的ID卡是一种低只读，部有8字节64)ID码己应用门禁考勤系中。Philips公司的MifareIC卡系列产品三大类MifareStandard，Mifarelight，MifarePLUS(一代)和MifarePRO(二代。最近推出一新型Mifare，即Mifareultralight非接触式IC卡，512字节EEpROM，用于车系统，此卡大的特是交易时间有31.4ms，比其它Mifare要短得多3]3

。

基RFID技术智门禁统计控部）1.3门禁系统发展趋势随着现科学技术的展，传的门禁被逐取代并智能化发展基于RFID智能门禁统绝对是未的主流已占据目前9的市场生物识别虽安全性也许更高些，其价格的高阻碍了走入人们的常生活在非接触式IC卡门系统销额中，卡和读卡器占3成上，利浦的Mifare卡是目前国市场最主产品[4]

。RFID术以其更快响应速和更高的频成为目的潮流未来内门禁统发展方向为基于容量IC基于开式通道、于消费统基于传门禁系统基于LAN／WAN网络管，真正实现一卡通统。虽然这，但不厂家认为，味地追新技术和一卡通的念实现，并能给实应用带来成，反而造成资金的费，造整个系统的不稳定所以，前中国场上一卡通准还不很规范，所以需要家一起来制标准，推动行的发展[5]

。1.4课题设计任务智能门系统设计主分为两部分围硬件系和软件统。件系统括射频系统外电路的设计软件系统包非接触读写程、显示程序密码验证及重置程的设计编写此门禁统基于射频别技术可实现IC卡识别并可完显示IC卡号、进行码验证重置密码的能。1.5论文结构第1章简要概述了题研究状、课题研的相关容和论文主结构。第2章介绍基于技的门禁统理论基础第章基于技术的禁系统硬件计，主介绍单片机STC89C52及LCD12864块及其口电路。第4章基于RFID技的门禁系统件设计4

基RFID技术智门禁统计控部）第2基于术的禁系统论基础2.1射频识别技术概述射频识别技射频识(RadioFrequencyIdentification,RFID)术是从八十代逐渐向成熟的一种动识别技术它是一利用射频信通过空耦合

(交磁场电磁场)实无接触息传递并通所传递信息达到识目的的术。射频识是无线识别的简称它源于无线通信技，综合了现计算机能控制、智识别等新技术，顺了电子商务交通运、物流管理发展需。是当前最人们关的技术之一射频识别技具有非触、自动完识别过、不易损坏可识别速运动物体数据存储量等优点极大地加速有关信的收集和处，在近来获得了极迅速的发展

[6]

。射频识别技的分类RFID统的分类方主要有下几种：根据系采用的频率同可分低频系统和频系统低频系统的作频率般小30MHz，典的工作频率：125KHz、13.56MHz，其基本特是成本低、电子标内存储的据量较少、应范围小（无源情，与读器距离约为10cm才可感、电子标签形多样（卡、环状笔状），不适合速运动物体等。高系统的作频一般大400MHz，型的作频段：915MHz等，基本点是电标签及阅读器成较高、标签保存的据量较大、应距离远（可达几至十几）外形一般为卡、适应物体速运动能好等[7]

。按射频有无电池可为无源统和有源系。有源统中电子标内装有池，一般具有远的阅读距，使用命取决于电容量。源系统中电标签内电池，一般识别距短，但与有系统相，对工作环要求不并且寿命较。根据工方式的不同可分为动式和被动。动式系主要用于有碍物的用中，距更远(可达米；被动式统主要门禁或交通用中。根据射卡读写方式不同可成可读写(RW)卡、次写入次读出WORM)卡只读(RO)。卡成本较和RO相比要高,而且入数据花费的时间远大于取数据所费的时间。用户以一次将信息写入WORM卡,写入后据不能变RO存有一个唯的号码。只读取，能修改,然安全性较，但用有限。5

基RFID技术智门禁统计控部）射频识别系的典型结构典结

图RFID系典型系（如图2-1示）由应答（Tag、写器（ReadandWriteDevice）以及计机系统等组。读写由无线收发块、天、控制模块接口电等组成。应答器也电子标签，具有可储读写信息对信息行加密的能，是射识别系统主要的核。在阅读器感应范之外，电子签无源法工作，只在阅读感应范围之内，电标签才是有的。应器工作所需能量，通过读写器耦合单传输给应答器的。答器如果是源系统即应答器内含电池则应答器工的能量由读写器发出的射脉冲提供[8]应答器果是有源系，即应器内含有电，则应器工作能量和工作命有电池决。实用RFID统为无源系，即射卡能量由读器发出射频冲信号供。无源系统的信优劣取决读写器出的脉冲信能否被频卡完整接当射频卡进读卡器接受围后，如果收到读器发出的射信号，能凭借产生感应电所获得的能量发送存储在卡片的信息通过读卡器处理，信息送至信管理系进行有关数据处理9]

。6

基RFID技术智门禁统计控部）2.2非接触式读卡芯片MFRC522MFRC522是应用于13.56MHz非接式通信中高成度读卡系列芯片的一员是NXP司推出一款接触式写卡芯片。MFRC522利用了进的调和解调的技，完全集成了13.56MHz下有类型通信协议支持多工作13.56MHz下射频卡读写作[10]

。其内发送器部分驱动读器天线与射卡和应机的通信，需其它电路。1高集成度的制解调电路2支持ISO/IECTypeA和MIFARE®通信协议3支持多种工频率为3.56M的射频卡信息读4支持在线SPI程5双向数据传速率高达24kbit/s6节的发和接收冲区7灵活的中断式8可编程定时9内部振荡器晶振频率为27.12MHz10采用相互立的多电源供电，高工作稳定及安全11采用硬件电、软掉电和发送掉电3种节电式11]脚如所示：7

基RFID技术智门禁统计控部）图2-2MFRC522引2.3本章小结本章对于RFID技术的门禁统的理基础进行简的介绍，点讲述RFID技概念和原，并介绍了频芯片FRC5228

基RFID技术智门禁统计控部）第3门禁系硬件设本电路由STC89C52单机为制核心射卡信息由块读出通过MCU在LCD12864显示，通过键完成码验证和修密码的能。个门禁统框图如图3-1示。图3-1门禁统框3.1STC89C52主控模块STC89C52是宏晶科技发的一款容标准CS-51指令统，工业80C51产指令引脚完全容的51片机。传统8051系单片机只有28-256字节RAM可使用对于工量较大程序设计时往会不用。STC89C52RC系列单片机扩展了256个字AM拓展的容量在应用中渐取代传单片机被广应用STC89C52还有K节在线编程的Flash存储、支持在线PI程32双向数I/O口、两个6定时器计数器全双工UART串通道[STC89C52主特性1与兼容2寿命：擦写3据保留时间年4全静态工作0Hz-24Hz9

基RFID技术智门禁统计控部）5内部RAM6向数据I/O7两个定时器/计数器8中断源9可编程串行道10芯片内自振荡器时钟电路[13]STC89C52管说明图3-2STC89C52管图VCC电源电。GND接地。P0P0为一个双向I/O口，内部不供上电阻连接电时需外接上电阻。P0缓冲器能受输出TTL门电流。当0的管脚第一写入“1”时，被义为高输入。够作为部程数据存器，时存储部输入数据不需反输入。P1P1是一个内提供上电阻的8双向/OP1口冲器接收输TTL电流。于内部上拉缘故，口管脚写入“1”后，管脚电被上电阻拉，此时管脚用输入。P1被上拉电下拉为电平时，此管脚作将输出电流口用。P2P2为一个内上拉电的8位双向/OP2缓冲器接收出TTL电10

基RFID技术智门禁统计控部）流。由内部上拉的故，当2口被写“”时，管脚电平被拉电阻高，作为输入。被上拉阻下为低电时，时管脚为将输出电端口用在FLASH程和校验时P2口用来接收高位地址控制信号。P3P3口是一个有内部上拉阻的位双向/O口P3缓冲器可收输出个TTL电流。P3管脚写“1时，其脚电被上拉阻拉高，此可以作输入口使用。口也作为STC89C52的二功使用[。具功能如表3示：表3-1P3口功能端口引P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

第二功RXD（串行输入口）TXD（串行输出口INT0外部中INT1外部中T0记时器0）T1记时器1）WR外部数据存器写选通）RD（外部据存储读选通）RST复位输入，电平有。当需对器进行复时，要保持RST脚两个器周期的高平时间。ALE/PROG：是地址存允许信号，低电有效。在

FLASH编程期间，此引脚于输入编程冲。为编程脉冲的入端。接上低电平的时候，片机对外部储器进数据读取时用来锁地址线的低地址。：外部程序储器选通信。在由外部序存储取指期间，个机器期两次有。但在问外部数据储器时这两次有效/PSEN信号不出现/EA/VPP当/EA保持低电平时在此期间数输入都入外部程序储器，管内部程序储器是否有间存储据。：向振荡大器的输入外部时工作电路的入。：向振荡大器的输出外部时工作电路的出。11

基RFID技术智门禁统计控部）单片机小系统接口路如图3-3所示：图最系接3.2LCD12864液晶显示模块图最系接带中文库的12864是一种有4位8位并、线或串行多接口方式，部含有简体中字库的图形晶显示块，内部含8192个汉字，显示分率为28×64

[15]

。利用该模灵活的接口式，通简单的代码写，可界面上显示字和图。而且由于其工作压和功率较类型显图形汉字的阵模块，且硬件电和程序简单的多，因此CD12864与类型点相比，有更阔的市。128×64阵液晶显屏有三控制器，分是KS0107（KS0108、T6963CT7920。三种控器主要区别：KS0107（KS0108）不带任字库、T6963C带ASCII码使用前种LCD若要示汉字则需通过字软件，将汉取模后行编译才可示，而ST7920自带国二级字库（千多个字，自动显汉字。以此在需要示字的情况，使用ST7920控制器12864更受欢迎12

数据基RFID技术智门禁统计控部）数据能

表12864管脚管脚号1234567891011121314151617181920

管脚名VSSVOE(SCLK)DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7PSBNC/RESETNCAK

方向———H/LH/LH/LH/LH/LH/LH/LH/LH/LH/LH/LH/L—H/L—VSS

管脚功描述电源地电源正驱动电输入端并行的令/数据择信号串行的片选号并行的写选择信号串行的据口并行的能信号；串的同步钟数据数据数据数据数据数据数据--行式并串行择口：H并口方式L空脚复位端低电平有效空脚背光源端（+5V）背光源端（-0V）LCD接电路，侧1和20分别接和+动电压输入，与一个端滑动变阻相连，样通过调整V0端输电压，实现对LCD液晶屏比度的调整它决定了LCD否正常显示据及显的效果[。（1）示分辨率:128×64点13

--基RFID技术智门禁统计控部）--（2）置16×8点阵字（3）部含有繁体简体中字库，包括个汉字（4）电源电压（VDD:+3.0+5.5V）（5）2MHZ钟频率（6）示方式：、正显、半（7）作温度:0℃℃存储温度:-20℃（8）讯方式：串、并行（9）置转换电路无需转电压或外加压

℃[17]图3-412864与MCU接电14

基RFID技术智门禁统计控部）3.3按键本系统用三个按键序控制非键盘实现码输入证及修改功。个按键分别接P3.5、P3.7口通过软件程，实现个按实现+1多次按则多次一个按键-1多次按则多-1另一按键为功能，实现数位动及确定功。3.4本章小结本章对统的外围电进行了析。图3-5完整的路图：15

基RFID技术智门禁统计控部）图3-5体计第4门禁系软件设4.1KeilC51开发系统KeilC51美国Software公出品的51列兼容片机C语言软件开发统。KeilC51软件以其丰的库函、强的开发能和超高的码生成成为单片机C51开发所到的主要调工具

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。C51有6种编译间库，持绝大部分ANSIC-C函数它们适于不同的应存储模式。库文件表4-1所示

表C51六库文库文件C51S.LIBC51L.LIBC51C.LIBC51FPS.LIBC51FPL.LIBC51FPC.LIBKeilC51程序编译面：

说明小模式无浮点计算大模式无浮点计算紧凑模，无浮点计小模式有浮点计算大模式有浮点计算紧凑模，有浮点计16

基RFID技术智门禁统计控部）图4-1Keil编面4.2LCD显示序设计这里采8并行接口方对进行作，D0-D7与单机P0.0-P0.7对接，由的端口作为数据的入端口对、等制引脚进行义：=P1^0;WRDP1^1;E=PSB=P1^3;P1^4;17

基RFID技术智门禁统计控部）图LCD初始流LCDdelay(40);//于的延时程序PSB=1;//设置为并口作模式LCDdelay(1);//时RES=0;//复位//于的时程序TransferData(0x30,0);Set//大于100uS延时程TransferData(0x10,0);//CursorControl光设置//大于100uS延时程TransferData(0x0C,0);//DisplayControl,D=1,显开//于的时程序TransferData(0x01,0);//Display//大于100uS延时程1）判断bitisbusy(void)//判断是忙？busy=1，表示忙busy=0，表示不忙{bitbusy;18

基RFID技术智门禁统计控部）RS=0;RW=1;EP=1;delay1ms(4);Busy=(P1&0x80);EP=0;Return(busy);本程序用是用来判前状态BF态字决定LCD模块的作状态当处于忙态时此时模不接外部指和数据,模块准备状,对外部令和数据行处理。因，对进行作之前，要其工作态进行判断2）指令和据//写据模式{while(isbusy()==1);//判BF是否忙RS=1;RW=0;EP=0;delay1ms(2);P1=dat;writecode(unsigned//指令模式{while(isbusy()==1);//判BF是否忙RS=0;RW=0;EP=0;delay1ms(2);P1=dat;Delay1ms(5);EP=1;delay在写数和指令之前先对LCD状态进行判。当BF=0，即LCD忙时，可进行写入指和数据的操。入指令是数据由三个引脚来定当三个脚分别为1,0,0，为写数据模；三个引脚时，为写入指令式。3）示19

基RFID技术智门禁统计控部）图4-3LCD显示流图codei;TransferData(0x80,0);GraphicDisplayRAMAddressfor(i=0;i<32;i++)TransferData(*adder1,1);adder1++;TransferData(0x90,0);GraphicRAMAddressfor(i=32;i<64;i++)TransferData(*adder1,1);adder1++;//*******示上屏内容置fo20

基RFID技术智门禁统计控部）统始5）卡界面示while(K1==1&&K2==1&&K3==1)//任意键进入

图4-4系图4-5卡面4.3按程序设计21

基RFID技术智门禁统计控部）charMenu_2[]={"欢您使用系统"

图4-6密码证程//0x80ok"

密码正

"

//0x90ok"

是否修密码"

//0x88ok"YESNO"

//0x98ok//密码输入完毕if(Mode==5)//认证成功lcd_init_T();Delay_ms(250);//显示菜单22

基RFID技术智门禁统计控部）图4-7密验显23

基RFID技术智门禁统计控部）图密码改流图//按下++if(K1==0)K1实现相加能，连按下实现0-9间切换。//按下-if(K2==0)K2实现相减能，连按下实现9-0间切换。//按下功能键if(K3==0)24

基RFID技术智门禁统计控部）while(K3==0)Mode++;K3功能键，三次按功能键实现位功能光标分别切至1、3、4位。四次按实现确定功，即输完毕后将数输入MCU并行处理。codeMenu_3[]={"

请输入密码

"

//0x80ok"卡:""================""密:"initinal();

//0x88ok//0x90ok//0x98ok//用LCD字初始化序lcd_init_T();//显示菜单修改密界面如图4-9所：25

基RFID技术智门禁统计控部）图4-9输新码图修改码界4.4本小结本章介了系统软件分的设。画出各模的框图可使整个设流程一了然，比如要现什么功能在哪块有问题需要决和改。软件编