基于ic卡的楼宇门禁系统的设计研究

农业工程学院毕业设计基于IC卡的楼宇门禁系统的设计研究姓名院（系）信息学院专业班级电子信息工程041班学号指导教师职称助教硕士论文答辩日期2008年4月18日农业工程学院教务处制学生承诺书本人声明所呈交的论文是个人在指导老师的指导下进行的，除了文中特别加以标注的地方外，论文中不包含其他已经发表或写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的成果。相关文献的引用已在论文中作了明确的说明。本学位论文成果是本人在仲恺农业工程学院读书期间取得的，论文和设计成果归仲恺农业工程学院所有。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。特此声明。签名_摘要在楼宇中实行门禁系统是非常有益的，它可以使楼宇管理真正做到变被动为主动，预防潜在的突发事件可能性。本文介绍了楼宇门禁系统的工作原理和软件设计，该系统采用射频别技术识别用户身份和权限，依此来控制门的开启或关闭，实现管理中心对各门的实时监控，并可进行进出查询、修改用户资料等信息管理操作。此系统结合IC卡与数据库技术，使用VISUALBASIC60语言进行编程开发，从而实现其各个功能。关键词门禁系统IC卡数据库射频识别目录1前言111门禁系统发展状况1111门禁系统应用1112门禁系统发展趋势112设计背景及设计意义2121设计背景2122设计意义22开发依据221软件开发工具222身份信息载体323射频识别技术424VB连接数据库4241ADOACTIVEXDATAOBJECT对象的数据库操作4242数据库开发软件的比较63总体设计731系统结构及功能7311软件结构及需求7312硬件结构及需求732系统界面及实现8321软件运行流程8322登陆界面8323主窗体124主体功能及实现1341实时门禁监控1342信息管理185总结与展望2251总结2252展望22参考文献24英文摘要25致谢26仲恺农业工程学院毕业论文设计成绩评定表271前言11门禁系统发展状况随着INTERNET信息技术的发展，越来越多企业建立了网络系统并进人世界网组织。企业将管理挂接在网络上，以求实现简单化、无人化、智能化系统的发展。门禁系统出入口安全管制系统在各企业的安全防范中占有举足轻重的地位，其应用领域越来越广，已完全超出其“出人口安全管制”的概念。111门禁系统应用目前国内门禁系统的应用还未发展成熟，在很多方面都无特定的解决方案，如1对于一些智能大厦，智能小区，要实现远距离感应停车和近距离刷卡门禁、消费，实现小区内一卡通系统。2对于一些特定场所、开放式通道进行验证管理。3工厂大人流快速考勤。4在物流中的应用。5在零售行业中的应用。国内门禁系统的应用走向成熟还需要一段很长的路要走。112门禁系统发展趋势对于门禁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，如果采用近距璃持卡刷卡进出模式在礼节和可实施性上就完全不可取，其原有的门禁系统已经远远不能满足应用需求。根据国内门禁系统需求发展和国内门禁系统的发展状态，可以发现国内门禁系统的未来需求有如下几个方面1ICINTEGRATEDCIRCUIT卡的发展趋势为可读写的大容量IC卡，实现一卡通系统，对于指纹等要求高安全性的门禁系统只适用于一些特定的场合。2国内门禁系统在新的领域物流应用提出了新的待解决方案。3一些开放式通道实现门禁验证安全管理会议签到、公园/地铁出人口验证。4大流量人流的快速通过，快速计数、快速考勤、快速验证。5基于全国/全世界连锁企业，基于LAN/WAN网络的异地化管理、数据共享门禁管理系统。可归结为未来国内门禁系统发展方向为基于开放式通道、物流跟踪管理、消费系统、传统门禁系统及LAN/WAN网络，真正实现一卡、一线、一库的一卡通系统。12设计背景及设计意义121设计背景安居才能乐业，治安问题一直是困扰着小区百姓、业主、楼宇管理人员等的一大问题，越来越多的楼宇管理者为了方便自己的管理，寻求通过智能手段控制楼宇来往人员的在重要关口的权利，也就是说产生了安防产品的市场。而门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展；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1。针对这一状况，借助计算机技术和数据库管理系统，对整个楼宇的门禁进行智能管理是可行的。本设计采用IC卡做为身份信息载体，数据库做为数据仓库，并通过编程进行软件编制，来设计实现楼宇自动化安全防范管理，方便楼宇管理，制成IC卡楼宇门禁系统。122设计意义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。在楼宇中实行智能门禁系统具体体现为1增强人身安全；2对突发事件立即做出反应；3财产保护；4加强通道出入口有效控制管理；5降低保安费用，增强设施管理。可以真正做到改被动变为主动，预防潜在的可能性。2开发依据21软件开发工具VISUALBASIC60是微软公司系列可视化开发工具VISUA1STUDIO60中的产品之一。它的主要思想是用现有的部件组装应用程序，因此VISUALBASIC是创建WINDOWS应用程序最简便、最快捷的开发工具之一，VISUA1BASIC60作为一个功能强大的开发工具，程序员不仅可以用它来开发小型的桌面管理系统和应用程序，更可以用它来创建企业级的、分布式的，高性能的应用程序和部件。除了VB之外，当前能够编制WINDOWS应用程序的可视化编程工具还有很多，所针对的编程领域也各有侧重，就微软系列的可视化开发工具而言，就有VISUALC，VISUALFOXPRO等，其中VISUALFOXPRO是针对数据库编程的开发工；VISUALC是为专业程序设计员提供的开发工具，变量声明和定义严密，功能强大灵活，必须经过相当的努力才能掌握，相对而言VB简单易学，变量定义不太严密，对于非专业程序员而言功能足够强大，同VISUALC一样也支持数据库编程。可方便的使用标准的ACTIVE部件，调用标准的接口，实现特定的功能。ACTIVE技术发展了原有的OLE技术，他使开发人员摆脱了特定语言的束缚。在选择所需要的应用程序开发工具时，不但要考虑开发工具的功能是否强大，还要考虑所花费的时间和效果。本设计需要开发一个小型的桌面管理系统和应用程序，必要时可以制作成企业级的应用程序，选用VB更符合要求。22身份信息载体本系统使用MIFAREMF1ICS50即MIFARE1K作为用户身份信息载体。MIFARE1K是第一个在韩国汉城大型运输项目中被运用于高容量的公共交通票务的IC卡。目前，继于这个成功运用的城市有伦敦，北京，台北，釜山等更是采用MIFARE作为非接触式接口平台，未来会更多。MIFARE1K，主要是用于封闭的系统，由服务提供商提供作为固定值的票据如每周或月的旅行通行证，或作为票据而价值是来自卡中信息。主要应用领域公共交通，存取管理，活动票务，游戏，身份验证。主要功能1K的EEPROM768字节可用；具有唯一的序列号4字节；16个可靠扇区支持多种应用；每个扇区包括4个长度为16字节的数据块；每扇区有248字节作为键位字；2层键位字准入条件自由配置；可进行100000次单一写操作；数据保存期10年2。与传统的接触式IC卡、磁卡相比较，利用射频识别技术开发的非接触式IC卡读写器，成功地将射频识别技术、磁电技术、计算机技术和IC卡技术结合起来，解决了卡中无电源、低功耗和免接触这一难题，克服了接触式IC卡由于存在机械接触，容易造成磨损以及由于接触而产生各种故障的问题而且非接触式IC卡表现出来的防监听、防解密性能也超出一般的IC卡，不论非接触式IC卡本身，还是非接触式IC卡读写设备，均防水、防油、防污、防腐蚀、防扭曲、防静电，具有高安全、高可靠、高快捷、高适用等性能，是现代电子技术领域的一大突破3。23射频识别技术射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。为ERPENTERPRISERESOURCEPLANNING、CRMCUSTOMERRELATIONSHIPMANAGEMENT等业务系统完美实现提供了可能，并且能对业务与商业模式有较大提升。射频识别技术诞生于第二次世界大战期间，它是传统条码技术的继承者，又称为“电子标签”4。一个典型的射频识别技术系统一般由射频识别标签、阅读器以及计算机系统等部分组成标签TAG，即IC卡由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。阅卡器读取在读写卡中还可以写入标签信息的设备。天线在标签和读取器间传递射频信号。有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机上位机主系统连接，进行数据交换。计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性。以上过程都会自动完成5。24VB连接数据库241ADOACTIVEXDATAOBJECT对象的数据库操作在本系统中，对数据库的操作使用了ADO对象，ADO的含义和特点如下ADO是为MICROSOFT最新的和最强大的数据访问范例OLEDB而设计的数据库应用程序开发的接口，是建立在OLEDBOBJECTLINKINGANDEMBEDDING之上的高层数据库访问技术。它封装了OLEDB所提供的接口，比起OLEDB提供者，ADO的接口可以使程序员在更高级别上进行数据交互。ADO技术不仅可以应用于关系数据库，也可以应用于非关系数据库。可以用统一的方法对不同的文件系统进行访问，大大简化了程序编制，增加了程序的可移植性6。ADO客户端应用程序能够通过OLEDB提供者访问和操作在数据库服务器中的数据。ADO支持用于建立基于客户端/服务器和WEB的应用程序的主要功能。其主要优点是易于使用、高速度、低内存支出和占用磁盘空间较少。ADO同时具有远程数据服务RDSREMOTEDATASERVICES功能，通过RDS可以在一次往返过程中实现将数据从服务器移动到客户端应用程序或WEB页、在客户端对数据进行处理然后将更新结果返回服务器的操作7。ADO提供执行以下操作的方式1连接到数据源。同时，可确定对数据源的所有更改是否已成功或没有发生。指定访问数据源的命令，同时可带变量参数，或优化执行。2如果这个命令使数据按表中的行的形式返回，则将这些行存储在易于检查、操作或更改的缓存中。3适当情况下，可使用缓存行的更改内容来更新数据源。4提供常规方法检测错误通常由建立连接或执行命令造成。在典型情况下，需要在编程模型中采用所有这些步骤。但是，由于ADO有很强的灵活性，所以最后只需执行部分模块就能做一些有用的工作。以下元素是ADO编程模型中的关键部分1连接通过“连接”可从应用程序访问数据源，连接是交换数据所必需的环境。对象模型使用CONNECTION对象使连接概念得以具体化。CONNECTION对象用于指定专门的提供者和任意参数。2命令通过已建立的连接发出的“命令”可以某种方式来操作数据源。一般情况下，命令可以在数据源中添加、删除或更新数据，或者在表中以行的格式检索数据。对象模型用COMMAND对象来体现命令概念。COMMAND对象使ADO能够优化对命令的执行。3参数通常，命令需要的变量部分即“参数”可以在命令发布之前进行更改。例如，可重复发出相同的数据检索命令，但每一次均可更改指定的检索信息。参数对执行其行为类似函数的命令非常有用，这样就可知道命令是做什么的，但不必知道它如何工作。例如，可发出一项银行过户命令，从一方借出贷给另一方。可将要过户的款额设置为参数。对象模型用PARAMETER对象来体现参数概念。4记录集如果命令是在表中按信息行返回数据的查询行返回查询，则这些行将会存储在本地。对象模型将该存储体现为RECORDSET对象。但是，不存在仅代表单独一个RECORDSET行的对象。记录集是在行中检查和修改数据最主要的方法。5字段一个记录集行包含一个或多个“字段”。如果将记录集看作二维网格，字段将排列构成“列”。每一字段列都分别包含有名称、数据类型和值的属性，正是在该值中包含了来自数据源的真实数据。对象模型以FIELD对象体现字段。要修改数据源中的数据，可在记录集行中修改FIELD对象的值，对记录集的更改最终被传送给数据源。6错误错误随时可在应用程序中发生，通常是由于无法建立连接、执行命令或对某些状态例如，试图使用没有初始化的记录集的对象进行操作。对象模型以ERROR对象体现错误。ADO的目标是访问、编辑和更新数据源，而编程模型体现了为完成该目标所必需的系列动作的顺序。ADO提供类和对象以完成以下活动1连接到数据源CONNECTION，并可选择开始一个事务。2可选择创建对象来表示SQLSTRUCTUREDQUERYLANGUAGE命令COMMAND。3可选择在SQL命令中指定列、表和值作为变量参数PARAMETER。4执行命令COMMAND、CONNECTION或RECORDSET。5如果命令按行返回，则将行存储在缓存中RECORDSET。6可选择创建缓存视图，以便能对数据进行排序、筛选和定位RECORDSET。7通过添加、删除或更改行和列编辑数据RECORDSET。8在适当情况下，使用缓存中的更改内容来更新数据源RECORDSET。9如果使用了事务，则可以接受或拒绝在完成事务期间所作的更改。结束事务CONNECTION8。242数据库开发软件的比较SQLSERVER系列与ACCESS都是关系型数据库管理系统。在关系型数据库中，信息被存放在二维结构的表中，一个关系型数据库包括多表，每一个标都由行又称为记录和列又称为字段组成。ACCESS是桌面型的小数据库应用，ACCESS中的数据存储在文件系统内，不适合海量数据的存储，ACCESS最大支持2GB左右，SQLSERVER可以更大。SQLSERVER是大数据库，它也属于中型数据库，应用于中小型企业。SQLSERVER的分布式、复制、全文检索、DTS都可以满足中型的应用，一般在WINDOWS体系下，中小型的应用都使用SQLSERVERS。此外，SQLSERVER支持存储国耻、触发器、自定义函数等操作；SQLSERVER具有易于维护的特点，它采用客户/服务器计算模型，即中央服务器用来存放数据库，该服务器可以被多台客户机访问，数据库应用的处理过程分布在客户机和服务器上，这样便具有数据集中存储、业务逻辑和安全规则的定义在服务器上定义，而后被所有用户使用，节省硬件开销等；另外安全性、并发控制能力、数据挖掘、联机操作等方面都是ACCESS无法超越的9。所以本设计决定使用SQLSERVER系列中的SQLSERVER2000作为数据库开发工具。3总体设计31系统结构及功能311软件结构及需求本门禁管理系统软件部分采用C/SSYSTEM模式10，由门禁软件，数据库构成。使用本管理系统，必须将门禁软件安装在WINDOWS2000及以上操作系统中，由于数据库采用SQLSERVER2000，使用的计算机必须安装有此数据库，并且可以进行同网联机同网联机必须将需要联机的机器上的SQLSERVER进行联机设置，并设置防火墙等WINDOWS防御软件允许远程操作，本设计主要讲述使用本机。整个系统的开发软件采用VISUALBASIC60。312硬件结构及需求图1系统结构系统的硬件由计算机，YKE280非接触IC卡读卡器，MIFARE1S50/S70U10IC卡，电子锁构成；对计算机配置的最低要求内存256M，硬盘40G，奔腾。系统结构如图1所示。32系统界面及实现321软件运行流程本软件运行流程由图2所示，主要分为登陆界面，主窗体；主窗体又分为实时监控和信息管理。下面将一一介绍具体流程是怎样实现及工作的。图2系统流程322登陆界面软件运行时，程序首先只加载这一界面，它以独占方式享有系统资源。当使用者登陆软件时，需输入用户名及验证码，默认选择本机做为门禁系统的主机。软件登陆界面如图3所示。为避免使用者输入错误的服务器名称，导致软件联接数据库时无法找到对应的服务器，造成较长时间的系统忙，自动在服务器框输入本机的IP地址，实现自动获得本机IP的方法为在窗体中添加一个WINSOCK控件，方法为在工程部件中添加MICROSOFTWINSOCKCONTROL60SP6，然后在窗体LOAD事件中添加代码TEXT3TEXTWINSOCK1LOCALIPTEXT3TEXT为服务器框内的内容WINSOCK1CLOSE图3登陆界面当使用者点进入按钮或者回车时，首先判断用户名和验证码的格式是否符合规定，然后通过ADO模式打开指定的SQLSERVER数据库，如图4所示。调用ADO对象必须在工程引用中添加MICROSOFTACTIVEXDATAOBJECTS28LIBRARY及MICROSOFTACTIVEXDATAOBJECTSRECORDSET28LIBRARY通过程序的返回值判断所输入的用户名是否存在，然后再检索验证码是否与数据库中记录的一致，如果都无误则进入主窗体。在进入主窗体时，登陆窗体只是隐藏在其背后，而且只将验证码栏清空，如果使用者在其后又连续10分钟默认10分钟，具体时限由使用者设定，也可无此限制无操作，后返回时，则再次调用登陆界面，需再次输入密码方可操作，在输入正确密码前门禁依然正常运行。图4门禁软件通过ADO方式访问数据库“进入”按钮的事件代码如下，重要代码意图已注释，现名为XQH的登陆PRIVATESUBCOMMAND1_CLICKDIMSQLASSTRINGDIMCONNASSTRINGDIMRSASNEWADODBRECORDSETCONN“PROVIDERSQLOLEDB1PASSWORDSAPERSISTSECURITYINFOTRUEUSERIDSAINITIALCATALOGLYMJXTDATASOURCE“PASSWORDSAPERSISTSECURITYINFOTRUEUSERIDSAINITIALCATALOGLYMJXTDATASOURCE“ICCARDDATABASERADIOFREQUENCYIDENTIFICATION致谢在我即将完成我的学业之际，我要向我的导师老师表示我真诚的感谢和崇高的敬意。导师在我做毕业设计期间给了我很大的鼓励、指导和帮助。从楼宇门禁系统基本理论到楼宇门禁系统的整体架构以及其实践研究，都离不开导师的教诲和严格的要求。在导师的帮助下，我基本上完成了楼宇门禁系统的设计。导师渊博的学识，严谨的治学态度和工作作风将给我以后的学习和工作起模范和激励作用。在此对铁凤莲老师表示衷心的感谢。在软件设计和调试过程中，还要特别感谢赵爱芹老师的精心指导，在赵老师孜孜不倦的指导下，我才能突破某些开发过程中的关键问题。也感谢信息学院为我提供良好的学习和实践环境。最后，真诚的感谢在过去的四年里每一位教导过我、帮助过我、激励过我的恩