基于RFID的门禁系统

基于RFID的门禁系统摘要：本文主要介绍了门禁系统设计的基本背景和设计方法。门禁系统的硬件主要包括六个部分：分别为供电电源、1602液晶屏、按键锁、矩阵键盘、RFID射频模块和STC89C52微控制器。系统软件主要由1602液晶显示程序、RFID射频程序和键盘扫描程序等组成。社区RFID门禁管理系统以51单片机为系统的基础，加上12864液晶屏幕、RFID射频模块和上位机等主要的器件，做到了从下位机刷卡读取从上位机屏幕上显示相关信息的功能。其中，STC89C52作为该系统的“大脑”，它是主控制器，作用是实现把采集到射频信号转化成计算机数据，然后经过串口传输，数据传到电脑后然后通过屏幕进行相关信息的显示。在这个过程中，上位机要调用数据库的数据做比对，假若下位机的数据与数据库中的数据匹配时，将同时发送指令给下位机，此时门禁系统随即开启，上位机把从数据库调用的个人信息显示在屏幕上，用户每次刷卡信息都会由上位机存储到数据库，管理员随时可以查询相关信息。如果数据库中没有匹配的信息，此时上位机就会发出报警提示同时下位机蜂鸣器将做报警提示。关键词：STC89C52单片机；门控装置；RFID射频；上位机AccessControlSystemBasedOnRFIDAbstract:Thisarticlemainlyintroducesthebasicbackgroundanddesignmethodoftheaccesscontrolsystem.Theaccesscontrolsystemmainlyincludessixparts:keylock,RFIDradiofrequencymodule，STC89C52microcontroller，Matrixkeyboard,1602LCDdisplay,powersupplyandsoon.Thesystemsoftwareismainlycomposedof1602LCDdisplayprogram,RFIDradiofrequencyprogramandkeyboardscanningprogram.ThecommunityRFIDaccesscontrolmanagementsystemisbasedonthe51single-chipmicrocomputersystem,plus12864LCDscreen,RFIDradiofrequencymoduleandhostcomputerandothermaindevices.Ithasachievedthefunctionofreadingrelatedinformationfromthehostcomputerscreenbyswipingfromthelowercomputer.Amongthem,STC89C52asthe"brain"ofthesystem,itisthemaincontroller,theroleistoachievethecollectionofradiofrequencysignalsintocomputerdata,andthentransmittedthroughtheserialport,thedataistransmittedtothecomputerandthenthroughthescreentodisplayrelatedinformation.Inthisprocess,thehostcomputerneedstocallthedatabasedataforcomparison.Ifthedataofthelowercomputermatchesthedatainthedatabase,itwillsendinstructionstothelowercomputeratthesametime.Atthistime,theaccesscontrolsystemwillbeopenedimmediately,andtheuppercomputerwillcallthedatabase.Personalinformationisdisplayedonthescreen,theuserwillbestoredinthedatabasebythehostcomputereverytimetheuserswipesthecard,andtheadministratorcanquerytherelevantinformationatanytime.Ifthereisnomatchinginformation,thealarmwillbedisplayedandthealarmwillbepromptedbythelowercomputerbuzzer.Keywords:STC89C52singlechipmicrocomputer;gatingdevice;RFID;hostcomputer目录第1章概述 [15]。并且其最小系统是由复位电路、晶振电路两部分组成。晶振电路是单片机中最重要的一部分，就如同人体的心脏，当晶振起振后单片机才可以工作，如何让晶振电路正常起振，其决定影响因素是什么呢？答案是电容，起振取决于晶振电路中的电容的数值，其电容大小正常情况下会在22~30uf范围内，在焊接时晶振离着单片机近一点为最佳，是由于离单片机远了后焊接线路可能致使寄生电阻大而限制起振电流，导致电流太小，最终晶振没法正常工作。复位电路的最主要的作用是防止单片机程序进入死胡同，他可以将单片机恢复到刚才上电的状态。在该电路中，复位引脚是单片机RST、电容大小为10UF,为，默认接低电平，当按下复位键时VDD和单片机RES连通，此时整个系统恢复上电状态。10K电阻的作用是防止短路。如图3.2所示。图3.2STC89C52最小系统3.3IC卡读卡器工作原理使用RFID射频模块，当IC卡被RFID模块检测到读入时，两者之间会产生共振，在电磁波的激励作用下内部电容器进行连续充电，产生大约2V的电压，然后将电压发送到单片机识别来读取IC卡的号码。工作原理如图3.3所示。图3.3RFID射频工作原理图3.4蜂鸣器报警蜂鸣器报警主要是为了提醒人们刷卡错误以及对其他人使用无效卡提出警告并同时提醒其他人采取相对应的措施。我们都知道蜂鸣器正常工作所需要的电流比I/O口驱动电流大得多，是由于三极管可以扩大电流，此处需要用到。常见的三级为PNP和NPN两种类型，不同三极管的基级各不相同，相应地它所驱动的电平也不一样。我们选用NPN三极管S8550，当单片机的接口为低电平时导通，这个时候电流可以经过蜂鸣器发出系统报警声；相反，如果单片机的接口为高电平时，此时三极管截止电流无法经过蜂鸣器，无法产生报警声。所以我们可以通过程序来控制引脚的高低电平，实现蜂鸣器声音的开或关。蜂鸣器报警的模块如图3.4所示。图3.4蜂鸣器3.5独立按键模块智能门禁检测系统的按键包括打开门禁、注册、撤销、菜单、修改密码以及0~9这十六个独立按键，独立按键一端接到电源GND，另一端接到I/O端口，其默认I/O为高电平。当按下独立按键时，按键与单片机的连接端此时将和GND端连通，单片机I/O变成低电平，同时系统将执行相关的指令。如图3.5所示。图3.5独立按键电路图3.6电源模块电源模块为整个系统提供电能，本文设计的系统选定5V电源电压，当开关闭合电源的正极和整个电路的正极连通，系统开始处于工作的状态；电源给独立按键模块、射频模块、主控芯片等系统中所有的模块开始供电。而当电源开关断开后，系统随即停止工作，同时在电源的正负极加了一个大小为10uF的电容，它可以起到滤波的作用，从而避免因为电源电压小幅度的波动而影响系统的应用功能。如图3.6所示。图3.6电源电路3.7串口传输模块串口采用RS232模块传输，单片机的P30和RS232模块TXD_R连接，P31和RXD_R连接，RS232使用MAX232芯片做电平转化，它把单片机的电平转成RS232串口电平，然后经过串口线与PC端连接起来，实现了单片机与上位机相通信。图3.7为串口模块电路图。图3.7串口模块电路第4章软件部分4.1主程序流程框对门禁系统执行上电操作，初始化系统中的每个模块。下位机将不停地检测是否按下了独立键中的菜单键。门禁系统将随着菜单按键被按下时进入主页面，液晶屏上也会显示出请输入密码，这时，用户可以通过使用IC卡或者在独立按键上输入密码，来打开门禁。当用户使用IC卡打开门禁，且将IC放到了射频模块上时，射频模块能够检测到IC卡的读入动作，随后主控制芯片将射频信号转化成数字，然后在液晶界面上显示出来，同时它将数字经过串口模块传送给上位机调用数据库，从access中查找对应的那个卡号。当找到时，上位机将调用对应个人信息在上位机界面上显示出来，同时就会发送对应的指令，以此来控制门禁的开关；假如没有找到符合的信息，上位机触发报警程序使蜂鸣器长响一声，以此来达到提示的作用。4.2液晶显示程序对于智能门禁信息管理系统来说，它的液晶屏显示用户的卡号是其主要用处，IC卡靠近时射频模块会检测到读入信息，个人的相关信息将通过它显示出来，当IC卡远离时液晶屏幕将恢复到初始的主界面状态。在液晶屏幕上用户的注册和撤销的状态也能够显示出来，液晶显示流程图，如图4.2所示。1开始1开始 LCD初始化功能设置预设数据显示在指定区域中LCD初始化功能设置预设数据显示在指定区域中清显示RAM区清显示RAM区调整指针，指向LCD调整指针，指向LCD的下一行显示结束否？置显示显示结束否？置显示行初值，显示指针指向第一行NN待显示数据送入缓冲区待显示数据送入缓冲区Y1Y1结束结束图4.2液晶显示流程图4.3上位机上位机在系统中主要起到了存储功能，另外用户可以通过上位机对信息进行增加、删除、查询、修改等。上位机工作流程：每次刷卡会通过串口，从下位机把数据传送到上位机中去，而且上位机将调用存储的数据然后将用户信息显示到上位的机界面上去，同时把用户的刷卡信息存储到数据库里面，方便信息的查询。如图4.3所示。图4.3上位机界面。4.4门禁信息管理点击上位机信息管理则出现如图实验室系统的界面，界面显示姓名、密码、刷卡时间和卡号等信息；用户可以菜单按键对门禁的信息修正，包括删除、修改和增加，待对门禁信息编辑检查好后再点击确定按键，此时系统将编辑好的信息自动保存到数据库ACCESS里面,然后点击刷新，之后按钮界面将立马自动更新，此时刚才编辑内容将显示出来。如图4.4所示。图4.4门禁管理总结与展望本次毕业设计设计了一款简单的智能门禁管理系统，主要分为硬件和软件部分：智能门禁系统硬件包括电源供电模块、RFID射频模块、按键模块、主控芯片模块，报警模块、上位机模块和液晶显示模块七个主要的部分构成。门禁系统中起到主要控制作用的是STC89C52；每张IC卡的卡号通过液晶显示模块来显示；上位机和下位机的相互通信通过串口模块用来实现；检测IC卡和读出卡号使用射频模块实现；用户的信息用上位机来显示出来，上位机也对用户信息实现管理；刷卡出现错误则由报警模块来进行提示。软件部分;门禁系统将随着菜单按键被按下时进入主页面，液晶屏上也会显示出请输入密码，这时，用户可以通过使用IC卡或者在独立按键上输入密码，来打开门禁。当用户使用IC卡打开门禁，且将IC卡放到了射频模块附近时，射频模块能够检测到IC卡的读入动作，随后主控制芯片将射频信号转化成数字，然后在液晶界面上显示出来，同时它将数字经过串口模块传送给上位机调用数据库，从access中查找对应的那个卡号。当找到时，并调出储存在上位机的信息显示在显示屏上，如果不符合上位机中的数据库中存储的信息，则蜂鸣器会发生警告，如果信息符合上位机中的数据库中存储的信息，但是用户密码输入错误，则蜂鸣器依旧会发出警告。这次的毕业设计对于我个人来说是一个非常大的挑战，特别是结合了硬件和软件的设计。因为自己的动手能力不是特别强，在硬件设计和画图的过程当中吃到了不少的苦头，在程序的编写上面也经历了各种语法错误等等。毕业设计虽然要求独立完成，但是我想说的是，如果没有老师的帮助，和朋友间的相互交流我可能也没有机会站在大家面前。特别是在准备毕业设计的过程中遇到了新型肺炎疫情的影响导致我们迟迟不能返校，做毕业设计时有诸多的不便，再次感谢老师和同学们的帮助。接下来我再来谈一下本次设计的不足之处，在上位机的信息录入方面还可以添加更多的用户信息，在门禁方面还可以添加指纹解锁人脸识别或瞳孔识别等新型解锁方式，另外使用IC卡也同样存在着一些潜在危险如

RFID的标签加密问题：有些DST

RFID标签配备了40位加密功能，并且是半被动的，网络罪犯使用各种加密方法恢复了密钥，然后他们设法收集了一个大型阵列，可以在1.

5小时内解密45个密钥REF_Ref40606716\r\hREF_Ref40606716\r\h[16]。解决方法：在一个对象中使用多个标签以增加对手发起攻击的难度REF_Ref40551030\r\h[17]。致谢本次毕业设计让我感受到了学以致用的骄傲，在我往后的生活中我也一定会牢牢地记住这份自豪与骄傲，让其成为我工作中的动力源泉，让我有自信地去面对处理任何事情和困难。在这次的毕业设计里我懂得了不管做什么事情都要持之以恒的道理！做的过程碰到了许多问题，每次都有一种坚持不下去的感觉，在大学里的四年时光，说实话备战考研和准备毕业设计是最令我感到充实的时光，在准备毕业设计的过程中，我很后悔自己在大一大二的时候没有参加学院里的实验室，没有跟着老师做项目，没有参加竞赛，真的是书到用时方恨少，在每一次要坚持不下去的时候，想想当时大一大二浪费的时光，真的从内心产生了深深的懊悔，如果当时的我没有那么自卑，有勇气，有自信，勇敢的去学院里的实验室报名，那肯定比现在的我优秀多了吧。如果可以，我想要劝戒学弟学妹们，大把的时间不要浪费在在宿舍玩游戏或看电影，每天上课也不要在教室玩手机，其实认真听讲真的很有用，特别是对未来有追求的同学。在课堂上老师教的都是大部分理论知识，这为实际操作奠定了理论基础，但是相比较与理论课实际操作相对少很多，然而这次毕业设计是要理论和实际相结合的过程，能顺利的完成多亏了老师和同学们的帮助，在老师和同学的帮助下我受益匪浅，从中了解到了很多也学习到了许多，真的非常感谢老师们和同学们的帮助。在这里我要感谢我的毕设指导老师对我的指导。从论文的选题、框架构思、草稿撰写到最终的定稿等，毕业设计中遇到的很多问题，老师都会耐心的指导和帮助我，让我的毕业设计能够顺利的完成。老师平时对指导学生认真负责和风趣幽默的态度、对专业性知识的求真精神以及严谨的学风；这些都是值得我终生学习的。其次，感谢学院的全体领导和老师，正是他们的辛勤的教导，让我学到了专业的自动化知识，掌握了扎实的专业技能，为将来的工作打好基础。虽说其中也遇到很多没有想象到的困难，但是这次的毕业设计让我深刻体会到了遇到难题就一定要尽快解决，一拖再拖只能让难题变得更加困难，老师们对我们提出的很多疑难问题都非常及时地解答，这也让我们养成了不拖延问题马上解决问题的好习惯。当然，我的同学们、朋友们都给予我了很大的帮助！他们的一个小举动小关心都是我能够顺利做完这次作品设计的一个强大助力，在今后，我会带着对大家的感谢以及大家的对期望去创造属于我的一片天空，再次谢谢各位！文献引用郇新,李海玉.RFID技术探索[J].科学与财富,2011,23(8)：132—133．张殿东.无线射频识别（RFID）技术[J].电信技术,2005(2):86-88.游战清,李苏建.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004:23-25.叶晨.基于RFID的智能门禁系统设计[J].信息系统工程,2018(06):34-36.贺彩玲,张翠花.RFID国内外发展现状与趋势探究[J].电子测试,2013(4X)