基于RFID的智能门禁系统

摘要射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术是一种一种旨在自动检测非传输的双向无线电频率以识别和交换数据的技术。具有高精度、比较强大的环境适应能力、强大的抗干扰能力、运行速度高等特点，这些特点都是RFID的优势。常用于智能门禁系统。本文设计一个基于RFID的智能门禁系统，系统利用射频IC卡的身份识别，保证持卡人自由进出，防止外人进入或无法提供有效证件的人进入。本设计被分为硬件部分和软件两部分。硬件部分主要采用STM32F103C8T6作为系统主控MCU芯片，基于MFRC522非接触式读写卡芯片的智能门禁系统，使用OLED进行对功能模式的选择和门禁状态的显示，控制舵机角度的转动进行门禁开关门的效果展示，使用4×4的薄膜按键进行对功能模式的选择以及时间的设置，此外还使用有源蜂鸣器进行警告处理。软件部分采用C51语言开发系统，完成与IC卡的通讯和数据交换功能。实现门禁系统的安全便捷，达到预期目标。关键词：STM32F103；RFID；门禁系统；单片机

设计说明本设计主要是用于执行RFID卡进行登记、识别、有效期管理及实现门禁控制功能的实现。MFRC522读卡器模块用于在读卡器范围内有IC卡时读取射频卡的信息，以便立即读取相应的卡片序列号，并根据卡序列号做出相应的操作。在此之前，需要对射频卡进行登记，系统将会对射频卡进行识别功能，若是射频卡的序列号已经做了登记，则门禁系统将会识别到序列卡号并进行开门操作；如果卡号没有注册，系统会判断为读卡失败，拒绝开门。本设计是以STM32F103作为主控芯片，与RC522和OLED进行通信。通过MFRC522读取IC卡数据，将数据通过STM32F103传送到OLED门禁系统，在OLED上设计一个智能门禁系统，可以在用户界面上对IC卡的信息进行管理，例如，用户IC卡的使用期限、用户密码等。当用户IC卡的信息已经录入系统，则刷卡时舵机转动，代表开门成功；若是用户IC卡所设定的使用期限已过，则系统删除该卡的用户信息，在刷卡时则蜂鸣器报警响动，代表开门失败；若是使用未录入系统的IC卡刷门禁系统，则蜂鸣器报警显示读卡失败；若用户IC卡使用期限已过，卡片信息已被删除，可以选择重新录入卡片信息，重新录入信息之后该IC卡又能进行开门的功能，这样卡片就达到能重复利用的作用。在选择设计用户界面的方法时，有考虑过使用QT进行用户界面设计，在windows系统上连接硬件，进行用户数据的录入，使门禁卡功能多样化。但是本设计不仅是追求功能多样，更追求便捷，简约化，实际运用到每一个地方，每一个人都能够更便捷地使用到智能门禁系统。把操作简单化，不需要经过windows系统的数据整理录入，可以把系统更小地浓缩在一个屏幕上，这样能更方便地运用到每个人的现实生活中。关键词：STM32F103；智能门禁；无线射频；OLED；单片机目录1引言 系统整机调试及功能测试硬件制作常见故障：（1）硬件焊接：焊接的质量将直接影响到产品的正常运作。造成焊接质量差的经常遇到的问题是：①焊锡的使用量太多，容易造成焊点的位置锡堆积；焊锡的使用量太少，导致焊点地方锡的覆盖率低。②焊锡连桥，是指焊锡用量太多，导致元器件的焊点之间容易产生短路现象。这种情况会经常出现在焊接超小元器件及细小印刷电路板的时候，需要尤为注意。③混合焊料上的焊料形成一个尖锐的点。这主要是由于烙铁加热温度不足或锡焊剂很低以及金属焊料离开焊点的角度不正确。④在焊接过程中，电烙铁距离芯片太近，高温会导致芯片烧坏，在焊接靠近芯片的排针时，应该焊完一个脚就先停止焊接，等板子温度降下来之后再继续焊下一个脚。（2）可靠性差：有很多情况会导致可靠性差，比如系统的稳定性会被芯片的质量直接影响到，而这些外部因素都可以导致实验的不成功。（3）烧录代码进芯片时，Keil一直显示ST_LINK连接错误，可以检查一下线路是否有接错。ST_LINK的接口相对应与STM32的SWIO口和SWCLK口，也可以检查一下驱动软件版本是否过于陈旧。（4）调试方法：这可以分为多级调试以及联机调试。调试时，要仔细观察，认真检查，面对问题逐一排查和检查，找到原因，去修复问题，修复错误。在硬件调试的过程中，可以对存在的问题进行全面分析和仔细修改，只要有这样才能完成最终的设计方案，取得更好的效果。软件调试软件错误排除一般有一下四个流程步骤：（1）编写程序和最初的错误检查；（2）在KeilMDK编译系统中编译源码；（3）烧写程序进入硬件进行调试，与此同时能发现源码中所存在的问题；（4）改正源码中的错误内容。设计效果调试实验整体系统设计完成之后，进行本次设计作品最终调试。对智能门禁系统的功能实现进行展示，对MFRC522进行相对应的操作，观察IC卡的状态对舵机的控制是否与当初设计的目的效果一致。录入IC卡模式：（1）在OLED菜单中选择录入卡片。（2）IC卡进入MFRC522的读卡范围内，进行对IC卡信息读取，通过SPI通信传输给主控芯片STM32中。（3）STM32会寻找一个空闲的寄存器储存IC卡信息，达到录入到库的目的，OLED屏幕会显示录入成功。读IC卡开门模式：（1）IC卡进入MFRC522的读卡范围，OLED显示读卡成功。（2）读卡成功后，舵机转动90°代表门锁已开，2秒后舵机转动回原位置，代表门已经锁上。删除IC卡信息：（1）在OLED菜单中选择删除卡片。（2）IC卡进入MFRC522的读卡范围内，进行对IC卡信息读取，通过SPI通信传输给主控芯片STM32中。（3）STM32会寻找该IC卡的储存位置进行清空该区的信息，达到删除卡片的作用。（4）用该IC卡再次靠近MFRC522读卡范围时，库里已经无法找到该卡信息，显示读卡失败，舵机不转动。设置IC卡使用期限：（1）对该IC卡进行读卡开门模式，验证此卡已经储存在库，能正常开门，在OLED菜单中选择设置使用期限。（2）IC卡进入MFRC522的读卡范围内，进行对IC卡信息读取，通过SPI通信传输给主控芯片STM32中。（3）STM32会寻找该IC卡的储存位置写入该卡的信息，通过按键输入使用时间。（4）设置好时间后，使用期限一过，便自动删除该IC卡的信息，再次读卡时显示读卡失败，舵机不转动。结语智能门禁系统有着非常广泛的应用领域，随着处理芯片的不断创新不断提高，门禁系统的可靠性安全性，能够满足生活中的各种应用。本文的主要设计是基于RFID的智能门禁系统，使用非接触IC卡进行对开关门的控制，以及IC卡的有效管理。使用MFRC522进行对非接触IC卡的读写从而有效对门禁系统进行管理。本设计的着重点在于用户卡期限管理，能够有效进行对卡使用时间的设置，这设计能更好在短时间流动人员进出门禁的管理。在“钥匙”的选择上，选择了非接触IC卡，系统安全性更强，更符合现在的社会环境，非接触IC卡能够减少人与人之间接触，减少了现疫情环境下病毒的传播。本系统的不足之处是没有更详细的用户信息录入以及刷卡记录，若在现实生活中，门禁管理系统的用户信息应该更详细，包括用户的个人信息，刷卡次数等都应该记录在库，这些更适合现实使用需求，并且能够有效增高智能门禁系统的安全性。在更大型的智能门禁系统中，更应该区分管理员身份和用户身份，管理员能够更有效管理用户信息，同时也提高了用户信息安全，用户也可以有对IC卡部分的管理权限，对自身的IC卡进行身份验证，无需事事都找管理员进行操作，从而使智能门禁系统在日常生活中更方便快捷。

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