基于RFID的门禁管理系统设计的开发与实现.doc

河南机电高等专科学校 毕业设计（论文） 基于 RFID 的门禁管理系统 系 部: xxx 专 业: xxxx 班 级: xxxx 姓 名: xxxx 学 号:xxxx 指导老师: xxxxx 二零一二年五月八日 编编 号号 摘摘 要要 门禁管理系统，又称为出入口控制系统，属于智能弱电系统中的一种安防 系统,它作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措 施为一体。它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、 出入时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。 本系统基于 Windows 操作系统 Microsoft Visual C+平台，模拟门禁控制 器。硬件采用深圳先施公司提拱的 Sense ISO18000-6C I 系列读写器，以及串口 通迅 API 软件开发包。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,同时系统可以对 RFID 标签信息进行修改删除管理。 本文分析了门禁系统功能需求和 RFID 的工作原理和特点，对基于 RFID 技术的停车场的门禁管理系统进行了设计。系统实现车辆的出入控制、数据统 计和信息查询过程的自动化，实现自动，安全的智能门禁管理目标。 关键字：关键字：RFID；停车场管理系统；道闸 ABSTRACT Access control system, also known as import and export control system, is a smart weak security system, it as a new type of modern safety management system, set automatic identification technology and modern safety measures as a whole. The system can automatically record time staff out of the situation, restrictions on internal staff access area, access time, and politely refuse uninvited guest, it effectively protect your property from infringement as well. The system is based on Windows XP operating system, using Microsoft Visual C + + platform, simulating Access Controller. Hardware by Shenzhen Sense Company provided Sense ISO18000-6C I Series reader and Serial Communication API Software Development Kit. Through RFID technology, electronic key authentication (RFID tags) the legality, control electronic door locks opened. The system do RFID tag information manage as well. This thesis analyzes the RFID access control system functional requirements and the working principle and characteristics of RFID technology-based access control management system design and implementation. System to achieve personnel access control, time and attendance data collection, data statistics and information inquiry process automation, secure intelligent access management objectives. keyword ：RFID；Parking management system ；Way gate 目目 录录 第 1 章 绪论.1 1.1 项目概述1 1.2 行业背景1 1.3 系统特色2 第 2 章 门禁管理系统的总体概述3 2.1 项目目标3 2.2 功能需求3 2.3 开发平台简介.3 2.3.1 MICROSOFT VISUAL C+ 介绍.4 2.3.2 S1864I 读写器介绍4 第 3 章 RFID 系统技术与产业概要7 3.1 RFID 系统组成7 3.2 RFID 基本工作原理7 3.3 读签模块11 3.4 门禁控制模块.12 3.5 数据库模块.10 3.5 车感线圈10 3.6 RFID 关键技术11 3.7 RFID 在中国的发展现状12 第 4 章 硬件及软件设计.14 4.1 系统的硬件设计14 4.2 管理软件的设计14 4.3 停车场入口和出口的流程16 第 5 章 论文总结.18 参考文献19 致谢.20 附录 A 天线连接模块.20 附录 B 用户信息管理模块.24 第第1章章 绪论绪论 1.1 项目概述项目概述 门禁系统，又称为出入口控制系统，在科学技术发达的今天，已发展成为一 套现代化的、功能齐全的管理系统，它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯 的对门锁及钥匙的管理。 随着中国工业的发展，城市机动车辆迅猛曾加，为加快停车场的现代化建设， 将 RFID 技术应用到现代化停车场的管理中可以有效管理停车场，具有使车辆进 出有序、手续简便、速度快、安全防盗、管理自动化、收费公正合理、应收费不 流失以及减少管理人员等特点。将远距离 RFID 系统以及数据库、因特网应用于 停车场管理，继承了以往磁卡、条码卡、接触式 IC 卡，近距离感应 IC 卡的所有 优点。另外数据库、因特网的引入，使本系统形成了立体化的停车场管理系统， 通过因特网甚至可以扩展至整个城市甚至整个国家的停车场统一管理，解决了以 往停车场管理单一、不能通用等缺点。 门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以 往安防产品如闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动地控制替代了被动 监视的方式，通过对主要通道的控制大大地防止了罪犯从正常通道的侵入，并且 可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围制止犯罪或减少损失。 RFID 是射频识别技术，是 20 世纪 90 年代随着网络技术普及而被重新认识 和得到普遍重视的一种自动 ID 识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合 （电磁感应或电磁传播），实现无接触信息传递并得到被标识物的 ID 信息以做 到识别目的物的技术。近年，全球范围内掀起了一场无线射频识别热潮，包括沃 尔玛、保洁、波音公司在内的商业巨头无不积极推动 RFID 在制造、零售、交通 等行业的应用。RFID 技术及应用正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世 纪最有潜力的技术之一，它的发展和应用推广将是自动识别行业的一场技术革命。 与此同时，无线射频识别在门禁管理系统方面的应用也己逐渐成熟。 1.2 行业背景行业背景 目前门禁系统的规模越来越大，建筑面积几十万平方米的大型、超大型建筑 群的系统、跨地域的集团性企业统一数据库管理整合型系统、超大型连锁企业的 系统，这些庞大系统的控制点往往都在一千点以上，甚至三、四千点，门禁系统 的结构也随着这些系统的需求发生着构架建设革命和控制设备升级。也对停车系 统提出了严峻的考验，这正是我们研究的主要方向。 尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年 中国已有 40 多家企业闯入世界 500 强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企 业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企 业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给 RFID 带来良好的发展机遇。随着 中国企业信息化的进程，RFID 的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。 RFID 应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID 的应用将会从目前的托盘 或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看， 国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润 产品，而这些领域，正是 RFID 用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞 争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。今后几年，一批国产 RFID 企业,如：创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团。迅速发展壮大，在未 来几年，我们会看到，RFID 的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现 为企业所在整个供应链的协同实施，RFID 的益处将会得到最大程度的发挥。 随着用户对系统了解的深入，系统功能的需求正向着大型化、管理型系统变 化，一卡通系统也在智能卡应用类型、认证方式、应用子系统扩展和系统构架等 各方面得到了全面发展。期望未来的门禁一卡通系统可以做得完美无缺，为安防 增添薄力，使中国的智能化事业更上一层楼。 1.3 系统特色系统特色 本系统最大特色是基于 RFID 先进技术。RFID 是一项易于操控，简单实用且 特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它多用于 交通上，识别距离可达几十米，如本文所讲的自动收费系统和识别车辆身份等。 其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。 对于门禁系统在一些特定场所（需远距离感应或开放式通道管理）的应用(如 会议签到系统、大人流量考勤、学生的出入管理，其人员通常具有相当的身份或 特殊性，如果采用近距离持卡刷卡进出模式在礼节和可实施性上就完全不可取)， 其原有的 IC 卡系统已经远远不能满足应用需求；而基于 RFID 无线射频识别技术， 这些问题便可以迎刃而解了。RFID 技术解决了 IC 无源卡不能远距离感应问题： 读写距离 1.0m-1.5m；也解决了车流快速通过的问题：每秒钟可同时识别 50 张卡 片。 第第 2 章章 门禁管理系统总体概述门禁管理系统总体概述 2.1 项目目标项目目标 通过 RFID 技术，验证电子钥匙（RFID 标签）的合法性，控制电子道闸的开 启；对 RFID 标签信息进行管理；对用户信息进行管理。同时记录出入信息作为 出入车辆的管理. 实现自动，安全的智能化的现代停车场门禁管理目标。 该门禁系统的设计目的是实现车辆出入控制、数据统计和信息查询过程的自 动化；方便停车场的收费管理，方便管理人员的统计。 2.2 功能需求功能需求 市场应用门禁系统具体的功能需求如下： 卡片使用模式：采用非接触式 RFID 卡； 刷卡开门：用户进入停车场时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主 机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则人为干涉 发放临时的计时卡； 报警功能：如发生控制器异常、非法卡开门、强制开门、开门超时、读卡器 或者控制器被破坏等事件时则系统将发出报警信号、并记录事件； 局域网互联功能：门禁控制器可通过局域网与管理系统互联，共同完成对出 入车辆的监控和停车场的管理。上位机管理系统可对控制器进行参数的设置和初 始化，并对控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息，节假日 信息、时段信息等； 远程控制：门禁管理系统通过网络可远程控制道闸的开启和关闭； 实时监控：门禁管理系统实时监控各出入的状态和用户的刷卡信息； 时间校正：上位机管理系统可对门禁控制器进行时间的校正； 记录存储功能：系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时 间等记录，便于进行用户的信息进行管理和发生事故后及时进行处理。 2.3 开发平台简介开发平台简介 RFID 门禁管理系统分软件和硬件两部分，软件部分基于 Visual C+6.0,应用 MFC 进行界面设计，以先施提拱串口通信 API 软件开发组件，完成读标签和写 标签等功能操作。硬件部分是采用深圳先施公司提拱的 Sense ISO18000-6C I 系列 读写器，天线，以及射频卡。 2.3.1 Microsoft Visual C+ 介绍介绍 Microsoft Visual C+，简称 MSVC、VC+或 VC，是微软公司的 C+开发 工具，具有集成开发环境，具有编辑 C 语言，C+ 以及 C+/CLI 等编程语言的 能力。 VC+整合了便利的除错工具，特别是整合了 Windows API、DirectX API 和 Microsoft .NET 框架（6.0 没有）。目前最新的版本是 Microsoft Visual C+ 2008，Visual C+ 6.0 是其经典版本。 Visual C+以拥有“语法高亮”，IntelliSense（自动编译功能）以及高级除错功能 而著称。比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。还有允许用户在调试期 间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。其编译及建置系统 以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。这些特征明显缩短程式编辑、 编译及连结的时间花费，在大型软件计划上尤其显著。其运行界面如 21 和 2 2 所示。 2.3.2 S1864I 读写器介绍读写器介绍 S1864I UHF RFID 固定式多通道读写器是先施科技完全拥有自主知识产权，针 对ISO18000-6C 协议的多通道电子标签读写器。可以通过高频电缆外接最多4 个 不同增益的平板天线，扩展读卡有效范围，降低用户硬件成本。此读写器提供三 种工作方式（主从、定时、触发），读写器I/O 接口具有四路触发功能，可以外 接光电或者机械触发装置，控制读写器的工作状态。对标签具有 ID 号列举、数 据读、写、锁定等功能，并提供适合具体应用的 API 函数，方便用户的二次开发。 本产品是需要安装在室内或防水箱内的工业级产品，铝合金外壳，具有很好的 抗干扰、防雷击和防水能力，适合于物流、车辆、人员管理等多种场合使用。 图 2-1 Microsoft Visual C+ 主界面 图 2-2 Microsoft Visual C+ 主界面 图 2-3 S1864I 指示灯示意图 读写器指示灯功能说明： Power：+12V 电源指示灯； RF TX：射频工作指示灯，读写器在发射射频功率时，指示灯点亮； COM：串口通信指示灯，读写器与其他设备进行 RS-232 串口通讯时，指 示灯点亮； Ethernet：网口通讯指示灯，读写器与网络连接并进行通讯时，指示灯点 亮； ANT.14：天线连接指示灯，当有闭路天线连接到天线口上同时天线在工 作时，对应的天线指示灯点亮。 第第 3 章章 RFIDRFID 系统技术与产业概要系统技术与产业概要 3.1 RFID 系统组成系统组成 阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或 固定式； 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。 标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在 物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的 ID 号码UID，UID 是在 制作芯片时放在 ROM 中的，无法修改。用户数据区(DATA)是供用户存放数据的， 可以进行读写、覆盖、增加的操作。读写器对标签的操作有三类： 识别(Identify):读取 UID； 读取(Read):读取用户数据； 写入(Write):写入用户数据 电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着 在待识别物体的表面。读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据， 从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送 到电脑上进行下一步处理。 3.2 RFID 基本工作原理基本工作原理 基于 RFID 的门禁管理系统的基本工作原理：用于标识车辆的标签附于汽车 风挡玻璃上，并将汽车识别信息进行编码，校准标签使其与系统一致。当带有标 签的汽车进入阅读区域时，读头向其发射射频信号；标签调节所接受的一部分信 号并反射回阅读器；反射信号含有该物体的识别密码；经过预处理和放大，阅读 器将反射至读码器，读码器从信号中分解出识别密码，并根据用户确定的标准确 认密码、读码器还可将时间、日期等有用信息加入密码，将密码存入存储缓冲区， 并将密码传递至计算机或其他数据记录设备中。 一套完整的 RFID 系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的 应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是 Reader 发射 一特定频率的无线电波能量给 Transponder, 用以驱动 Transponder 电路将内部的 数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。 以 RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以 分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的 RFID 大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是 RFID 系统信息 控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。 阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦 合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过 Ethernet 或 WLAN 等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是 RFID 系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和 微芯片组成无源单元。 接 口 模 块 读 写 模 块 天 线 收 发 模 块 存 储 器 485转换器 管 理 系 统 主 机 天 线 读写器射频卡 数据 能量 图 3-1 RFID 系统原理图 图 3-2 RFID 系统组成图 3.3 读标签模块读标签模块 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，如卡号。 3.4 门禁控制模块门禁控制模块 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 一个接地线 2）继电器(单片机) 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： 图 3-3 门禁控制示意图 开启开锁函数实现: void CUserDlg:OnBtnLock() /m_Port.SetPinLogic(2,1); SetTimer(1,200, 0); bReadTimer=true; GetDlgItem(IDC_BTN_LOCK)-EnableWindow(FALSE); GetDlgItem(IDC_BTN_UNLOCK)-EnableWindow(TRUE); 禁止开锁函数实现: void CUserDlg:OnBtnUnlock() bReadTimer=false; KillTimer(1); if (bStartedRunning) SeRFIDGen2_End(g_hCom,g_RAddr); bStartedRunning = false; GetDlgItem(IDC_BTN_LOCK)-EnableWindow(true); GetDlgItem(IDC_BTN_UNLOCK)-EnableWindow(false); 3.5 车感线圈车感线圈 车感线圈选用 PBD232 地感环形圈式检测器。该检测器是一种基于电磁感应 原理的车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下并通过一定工作电流的环形线 圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通 线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车 辆存在。该检测器的响应时间为 100ms，它各项性能特点能够保证系统准确、快 速地检测到车辆到来，并通过数字 IO 卡输出信号给计算机，启动读写器工作。 3.6 数据库模块数据库模块 随着现代计算机软硬件及网络技术的发展，在网上查找资料已成为现在获取 信息的最重要手段之一。众所周知，所有的网上信息都是储存在网站数据库中的， 这些信息的查询、更新等操作的功能则是由数据库服务器提供的，显然，数据库 服务器的性能将直接关系到网站的生存。网站搭建中用的最多的数据库服务器是 oracle 和 MySQL，前者功能强大，属于旗舰型数据库服务器，但前期投入太大； 后者功能不断完善，简单易用而又不失性能，并且可以免费获得。因此，许多中 小型网站的数据库服务器选用 MySQL，而且，由于 MySQL 性能出色，一些大型 网站也选用了 MySQL。 由此可见，MySQL 数据库服务器在网站建设中的表现是十分出色的。但是， 正因为这样，几乎很少有人将 MySQL 用于应用软件的开发中。本文将详细介绍 VC 环境中 MySQL 数据库服务器不同接口的应用，并最终将产生一个 CDatabase 类封装 MySQL 数据库接口功能。 数据库接口实现与应用的计算机环境：硬件，C466、128M、15G；软件及操 作系统，VISUAL C+ 6.0、MySQL 3.23.22-beta for win32、WIN98。 对于 MySQL 数据库服务器来说，它的制造商同样提供了相应的 ODBC 驱动 程序，其最新版本为 myodbc-2.50.31-win95。在 WIN98 环境下进行安装后，就可 以利用编程语言通过 ODBC API 对 MySQL 数据库进行各种 ODBC 所支持的操作。 因为 ODBC 屏蔽了各种数据库的差异，所以，原来用于对其它数据库进行操作的 程序，通过 ODBC 同样能够对 MySQL 数据库进行操作。也就是说，ODBC 使程 序对数据库的通用性提高了。 数据库中有两张表，各字段如下 标签信息表：包括持卡人姓名，卡号，持卡人证件号，有效期，发卡人姓名， 发卡时间。 用户信息表：用户名，密码。 这两张表中发卡人的姓名与用户名一致。 3.7 RFID 关键技术关键技术 主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面，其中 RFID 产业化关键技 术主要包括： 标签芯片设计与制造：例如低成本、低功耗的 RFID 芯片设计与制 造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片 安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。 天线设计与制造：例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的 RFID 标签 天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束 扫描天线阵技术，以及 RFID 标签天线设计仿真软件等。 RFID 标签封装技术与装备：例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计 优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及 在线检测技术等。 RFID 标签集成：例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配 技术，标签加工过程中的一致性技术等。 读写器设计：例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成 技术，以及读写器安全认证技术等。 RFID 应用关键技术主要包括： RFID 应用体系架构：例如 RFID 应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及 服务技术等。 RFID 系统集成与数据管理：例如 RFID 与无线通信、传感网络、信息安全、 工业控制等的集成技术，RFID 应用系统中间件技术，海量 RFID 信息资源的组织、 存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。 RFID 公共服务体系：提供支持 RFID 社会性应用的基础服务体系的认证、注 册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。 RFID 检测技术与规范：例如面向不同行业应用的 RFID 标签及相关产品物理 特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术 与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。 3.8 RFID 在中国的发展现状在中国的发展现状 本世纪初，RFID 已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大 力支持，2006 年 6 月，中国发布了中国 RFID 技术政策白皮书， 标志着 RFID 的发展已经提高到国家产业发展战略层面。到 2008 年底，中国 参与 RFID 的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发 集成等一个较为完整的 RFID 产业链， 据专家估计，2008 年中国 RFID 相关产值 达到 80 亿元左右，并将在未来 5-10 年保持快速发展。 目前，RFID 在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、 身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像 RFID 还 是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到 RFID 在我们生活中的 在。这到底是什么原因呢？其实道理很简单，尽管 RFID 正快速在各个领域得到 实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度， 即便在 RFID 应用比较多的交通物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到 面的状态。往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率先尝试采用这种新技 术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。还是以物流产业为例，应用 RFID 技术可以大幅提高物流运作效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员， 实现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等，但时至今日，在中国真 正实施 RFID 技术的物流企业还屈指可数。 经济危机爆发以来，很多业内人士也开始对 RFID 产业的未来发展产生怀疑 和失望。其因为分: 首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了 RFID 充分 发挥其作用。其次，RFID 实施成本还比较高，使很多企业望而却步。再次，行 业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。最后，我国产业供应链发展还处 于初级阶段，也阻碍了 RFID 的实际应用。 第第 4 章章 硬件及软件设计硬件及软件设计 4.1 系统的硬件设计系统的硬件设计 系统的总体硬件结构如图 41 所示。 1）管理系统：监控管理中心包含监控主机和数据库服务器。监控主机对停 车场实施监控，数据库存储和更新停车场的数据信息。 2）射频卡读写器：读写器主要由射频发射接收电路和接口模块组成。当地 感线圈感应到车辆进出时，相应地，读写器发射信号，激活进入工作区的射频识 别卡，同时把卡片传输器送来的 2.45GHz 高频载波信号经过放大解调解码后变成 数字信号送给计算机。 3)道闸控制系统：采用 8051 微处理器作为主控制芯片，实现道闸控制系统与 管理系统的通信，对计算机发出的命令做出相应的反应。车感线圈用于汽车的防 砸保护。 4）辅助系统：辅助系统包含摄像机，LED 提示牌和警报器以及打印设备等。 系统的工作原理：每辆车上均安装有一张预先在系统注册的无源射频卡。射 频卡被读写器传输的能量激活后，向读写器发射信号，当安装在出入口附近的远 距离读写器接收到感应卡信号后，读写器通过 485（或者韦根）接口将射频卡信 息发给管理系统。管理系统计算机进行数据处理，判断卡片的合法性：如果合法， 则指示道闸控制器上的继电器动作，驱动道闸开启，允许车辆出入；否则不予放 行。道闸控制系统可配合图像抓拍模块，在车辆出入时，实时抓拍当前车辆照片 并保存在数据库中。这样，管理系统可以实时监控车辆出入记录，包括卡号、车 辆部门、牌照以及照片、进场时间等信息。 4.2 管理软件的设计管理软件的设计 管理软件可以直接运行于本地计算机。在 Windows 环境下运行，首先建立 MS SQL Server-2000 数据库表，并在本机上设置好 ODBC 数据源。以 Visual C+6.0 开发工具为基础，基于 RFID 技术的停车场管理系统包括系统管理，维护， 发卡、数据采集、记录查询等环节，其主要功能模块如图 4-1 所示。 道闸 控制 系统 地感线圈读写器 车辆出 管 理 系 统 辅助 设备 读写器 辅助 设备 地感线圈 道闸 控制 系统 车辆进 车感线圈 车感线圈 图4-1 系统的总体硬件结构 停车场管理系统菜单 系统管理巡检系统历史数据发卡系统终端管理系统维护与帮助 登 录 系 统 设 置 退 出 车 辆 进 出 实 时 监 控 数 据 查 询 数 据 总 汇 报 表 打 印 关 于 系 统 帮 助 用 户 信 息 发 卡 信 息 L E D 摄 像 报 警 器 数 据 维 护 设 备 维 护 道 闸 控 制 图4-2 系统的软件模块 1）系统管理：管理权限设置，密码设置等。通过网络连接，上一级系统授 权各个分停车场管理系统管理权限，可进行分时段、分级别管理，能够对车辆进 行不同时区限制管理，而且每个时区可以单独灵活设置。不同级别的管理员有不 同的操作权限，便于对系统数据的安全管理。 2）巡检系统：系统处于自动监控、信号采集状态，当持卡车辆进出系统大 门设置的识别区域时，其随身携带的射频卡被应用系统快速识别，数据采集系统 自动采集电子标签内数据，进人系统数据库查询并判断该车辆是否为合法车辆。 若是合法的车辆，系统监控界面上可显示出当前车辆的出/入状态、通行车辆的卡 号及牌号、读卡时间和通行是否成功等信息，并自动将该条出人的详细记录存人 后台系统数据库。若为无效电子车牌的临时车辆，则由管理员人工下发临时电子 标签卡。 3）历史数据：数据库中存储有车辆用户基本信息以及车辆出入记录，缴费 日志记录等各种数据库表。系统管理员可以根据时间段，出入状态，车辆卡信息 等多种组合条件，查询车辆通行的所有出入记录，并以报表的形式打印，满足用 户管理上的需求。 4）发卡系统：电子标签发放管理包括用户注册管理和标签发放管理两个部 分内容。在系统运行之前，需要先将车辆用户的基本信息录人数据库中。 5）终端管理：报警和 LED 装置可以完成各种功能的声音和文字提示。摄像 机主要是完成图像采集，便于进出口图像自身以及与车辆特征信息对比，实现车 场的安全管理。 6）系统的维护与帮助：为操作员提供系统的操作手册信息和一些有用的帮 助信息，便于系统的维护。 4.3 停车场入口和出口的流程停车场入口和出口的流程 停车用户分为固定用户和临时用户，用户身份的差异要考虑在内，避免流失 潜在的客户。 1）车辆进场管理：用户开车入场时，通过地感线圈，读写器感应到用户卡， 自动判断该卡是否有效。如果有效，把用户信息传递给计算机，通过与数据库信 息对比，信息一致，电动道闸将自动抬起放行，否则按特殊情况处理。如果无效 (过期或非本场卡)，系统通过声音报警，LED提示，道闸不抬起，这时保安可通 过内部通话系统与监控管理中心联系，及时进行特殊处理，可以给车主发放临时 卡进场停车。道闸抬起后，车辆通过道闸时，系统启动防砸车检测装置，防止砸 车。车辆通过道闸，道闸自动落下，系统将入场车辆信息（卡号、进场时间、图 像等）自动保存到数据库，完成一次进场过程。汽车进场流程如图4-4和4-5所示。 2）车辆出场管理：车辆出场时，用户开车到出口读写器感应范围内，通过 数据库里的信息检索，查到相应的车辆相关记录，系统界面显示出记录提供的用 户类型、车牌号码、车辆照片等信息。同时摄像头再次抓拍车辆照片，系统界面 并排显示车辆原始照片和当前照片，并醒目地显示车牌号，以便员工进行核对检 验，以防盗车。对于固定用户，系统将自动刷去相应停车费用，然后才允许出场； 如果余额不足则系统报警提示，采取特殊处理。临时用户缴付停车费用后，归还 临时卡，然后出口道闸启动，用户可以出场。汽车出场流程如图4-3和4-4所示。 数据库链接 Y 是否有效 系统初始化 开启道闸车辆入场 阅读电子标签 数据对比 是否一致 关闭道闸更新数据库 报警特殊处理 Y Y N N 图4-3 汽车进场流程 关闭道闸更新数据库 卡内余额足否 阅读电子标签 系统初始化 数据库链接 是否一致 是否固定用户 数据对比 开启道闸车辆出场 报警特殊处理 Y Y Y N N N 图4-4 汽车出场流程 第第 5 章章 论文总结论文总结 利用 RFID 技术, 在门禁系统中，能够将身份的快速识别和安全管理。本文 分析了 RFID 的工作原理和特点, 对基于 RFID 技术的门禁管理系统在停车管理 系统中的应用进行了设计。 系统可采用非接触式 RFID 卡，用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读 取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开 门指令，不合法则通过人为的干涉，同时记录用户刷卡事件。系统设计数据库， 可增加、删除、更新用户信息，同时系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷 卡事件、报警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。 为了提高停车场系统管理过程中的效率和安全性，实现停车场不停车就可以 进出场，本文利用当前比较先进的射频识别技术设计了停车场的智能化管理系统。 系统不但实现了固定用户无人化管理，而且充分考虑到了临时用户的停车问题， 提高车辆的通行效率和安全性，另外还可以统计车辆出入数据，方便管理人员进 行调度，减轻了管理人员的劳动强度。目前，系统已经初步完成了设计，经实验 结果验证，其具有友好的人机界面，操作方便，满足了停车场管理系统的设计要 求。未来可与标签生产商以及读写器生产商联合生产专门的标签和读写器，进一 步完善系统的硬件设备后，可适用于军队营区，智能大厦，企业园区，大型商场 等各企事业单位。 经过长期的努力，虽然项目实现了基本的功能，但仍还有许多不足之处。首 先射频卡是无线非接触 ID 卡，所以如何确定射频卡与天线之间的距离是个难题， 它必须保证卡的识别能力和读卡准确性；其次，卡信息存在被复制或修改的安全 隐患；再者，考虑到门禁控制方式单调，目前只能“识卡不识人”，若用户无卡 则无其它开门方式。这些局限于现有的技术和设备的缺乏，目有尚有待以后的研 究和攻克。 随着用户对系统了解的深入，系统功能的需求正向着大型化、管理型系统变 化，一卡通系统也在智能卡应用类型、认证方式、应用子系统扩展和系统构架等 各方面得到了全面发展。期望未来的门禁一卡通系统可以做得完美无缺，为安防 增添薄力，使中国的智能化事业更上一层楼。 参考文献参考文献 1施平安，段超，郝清赋：C+程序设计教程M，冶金工业出版社，2007 年版。 2周晓光，王晓华：射频识别（RFID）技术原理与应用实例M, 人民邮 电出版社 2006 版。 3袁启昌，袁海宁，华飞君：C+语言程序设计M,清华大学出版社，2004 年版。 4石秀民，魏洪兴：嵌入式系统原理与应用基于 Xscale 与 LinuxM，北 京航空航天大学出版社，2007 年版。 5李凤霞：C 语言程序设计教程（第二版）M，北京理工大学出版社， 2004 年版。 6 中国站长之家：/Program/Mysql/050RUE2008.html EB/OL 7 周治国等.基于 RFID 的新型机动车号牌及自动识别系统J.吉林大学学报 (信息科学版),2008(4):374-378. 8 徐轶群,万隆君.基于 RFID 的流程工业物流管理与产品质量管理系统J. 管 理信息化,2003(1):15-19. 9 Klaus Finkenzeller.射频识别(RFID)技术M.北京:电子工业出版社,2002 10 昌华,路小波.无线射频识别技术在车辆识别系统中的应用研究J.交通科 技与经济,2006(1):89. 致谢致谢 在此毕业论文完成之际，我衷心感谢在大学三年来所有老师的辛勤教诲，感 谢项目组指导老师段朝伟，在大三时就开始一直指导带领我们。此论文能够有幸 落成，老师们为人亲切热情，严谨的治学态度、渊博的学识和人文的关注，令我 在大学期间受益菲浅，同时亦让我在今后在职业生涯中留下深刻的影响。 最后，感谢论文评审委员会的老师们对我的论文给予悉心指点。 附录附录 A A 天线连接模块天线连接模块 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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_open(OUT HANDLE 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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_close(IN HANDLE hCom); 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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_getrfpower( HANDLE hCom, unsigned short 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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_setrfpower( HANDLE hCom, unsigned short rf_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（0300），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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_getfreq( HANDLE hCom, unsigned char* 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 Frequency Hopping，1 对应 902.750 MHz，2 对 应 903.250 MHz）, 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。 apiStatus WINAPI rfidapi03_setfreq( HANDLE hCom, unsigned char channel, 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 Frequency Hopping，1 对应 902.750 MHz，2 对 应 903.250 MHz）； 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。 天线连接函数实现: void CConnectDLG:OnConnectBTN() /连接函数 CString str; / comm name CComboBox* pCombo1 = (CComboBox*)GetDlgItem(IDC_COMBO_COM); pCombo1-GetLBText(pCombo1-GetCurSel(),str); str.MakeUpper(); if (g_hCom != NULL) GetUID(C_HINT),MB_OK);