软件工程毕业论文 基于RFID门禁管理系统的设计.doc

I 基于 RFID 门禁管理系统的设计 摘 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 XP 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 术的门禁管理系统进行了设计和实现 系统实现人员出入控制 考勤数据采集 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 门禁 考勤 安防 II DESIGN FOR ACCESS CONTROL SYSTEM BASED ON RFID 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 Access control Record Safety III 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1 1 项目概述 1 1 2 项目背景 2 1 2 1 学院背景 2 1 2 2 行业背景 2 1 3 开发环境 3 1 4 系统特色 3 2 总体概述 4 2 1 项目目标 4 2 2 研发内容 4 2 3 功能需求 4 2 4 开发平台简介 5 2 4 1 Microsoft Visual C 介绍 5 2 4 2 MFC 概述 6 2 4 3 S1864I 读写器介绍 10 3 RFID 系统技术与产业概要 12 IV 3 1 RFID 系统组成 12 3 2 RFID 基本工作原理 12 3 3 RFID 关键技术 14 3 4 RFID 在中国的发展现状 15 4 详细设计 16 4 1 系统软体总体设计 16 4 2 登陆模块设计 17 4 3 天线连接模块设计 19 4 4 读标签模块设计 23 4 5 写标签模块设计 25 4 6 用户信息管理模块设计 26 4 7 门禁控制模块设计 29 4 8 考勤模块设计 30 4 9 数据库模块设计 32 4 9 1 MySQL 数据库简介 32 4 9 2 利用 ODBC API 实现 MySQL 数据库功能调用 33 4 9 3 CDatabase 类的实现 33 4 9 4 数据库表的设计 35 5 测试及运行结果 36 5 1 测试目标 36 5 2 预期测试结果 36 V 5 3 运行结果 37 6 论文总结 41 参考文献 42 附 录 43 谢 辞 45 1 1 前言 1 1 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 它不止是作为进出口管理使用 而且还能有助于 内部的有序化管理 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 门禁管理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 它正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展 广泛应用在智能大厦 智能小区 办公室 宾馆等各种房间门 大门 人行通道的管理方面在国内 门禁系统也己悄然兴起 包括邮电系统 供电系统 银行系统 住宅小区 度 假村等各种类型的场所都已有使用门禁系统的范例 并且呈现出高速发展的态 势 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 是射频识别技术的英文 Radio Frequency Indenfification 缩写 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 自 2004 年 起 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 2 1 2 项目背景 1 2 1 学院背景 本软件以我院在校大学生为研发主体 RFID 实验室老师提供技术指导 通 过本项目的研发 能够达到以下几个目标 1 理论与实践相结合 培养学生的实际动手能力 使学生熟悉软件的开 发规范 方法和技巧 为使其成为合格的 优秀的大学毕业生打下良好基 础 2 紧跟当前科技发展前沿 熟悉 RFID 技术工作原理 行业应用 发展方 向 能够进行 RFID 相关的应用型项目开发 拓宽学生的知识面 使其更 加贴近社会需求 3 提升我院的科学研究水平和项目管理能力 使更多的教师加入到科学 研究的队伍 提升教师的科研能力 从而更好的为教学服务 1 2 2 行业背景 目前一卡通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 门禁一卡通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 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 3 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 开发环境 RFID 门禁管理系统分软件和硬件两部分 软件是在 Windows xp 操作系统 下设计实现 其包括两部分 1 门禁系统管理系统 这部分基于 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 2 数据库设计 这部分用 MySQL 数据库设计完成 其中 Visual C 6 0 利用 ODBC API 实现 MySQL 数据库功能调用 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 1 4 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 它既可 支持只读工作模式也可支持读写工作模式 且无需接触或瞄准 可自由工作在 各种恶劣环境下 短距离射频产品不怕油渍 灰尘污染等恶劣的环境 可以替 代条码 例如用在工厂的流水线上跟踪物体 长距射频产品多用于交通上 识 别距离可达几十米 如自动收费或识别车辆身份等 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 也解决了大人流快速通过的问题 每秒钟可 同时识别 50 张卡片 4 2 总体概述 2 1 项目目标 通过 RFID 技术 验证电子钥匙 RFID 标签 的合法性 控制电子门锁的开 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 考勤管理 实现自动 安全的智能门禁管理目标 该门禁系统的设计目的是实现人员出入控制 考勤数据采集 数据统计和 信息查询过程的自动化 方便人员进出开锁与报到 方便管理人员统计 考核 实验室人员出勤情况 2 2 研发内容 本课题出自研发中心 RFID 射频技术实验室学生创新项目 本课题完成基于 RFID 射频技术的门禁管理系统 硬件方面 前端采用 RFID 天线及读卡器完成标签感应功能 然后将读取的 标签信息通过串口传送给计算机处理 在计算机上设计门禁系统软件 并完成 软件方面内容 软件方面 使用 Visual C 6 0 编写门禁管理系统 完成系统登陆 读卡 器的连接 发卡 修改卡 记录卡 控制门锁闭合 语音提示 考勤记录查询 数据库和门禁系统通讯及将数据库中的记录显示等功能 2 3 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 可采用非接触式 RFID 卡和韦根卡 刷卡开门 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 不合法则发出报警 同时记录用户 刷卡事件 按钮开门 对于安全级别较低的门禁管制区域或者不需双向管制的区域 用户可选择按钮开关门 出入等级控制 系统可任意对卡片的使用时间 使用 地点进行设定 即对不同的卡片进行时区管制和节假日管制 有效期管制 访 问区域的管制 具有合法权限的用户才可开门 对非法行为系统将会报警 时间段设置 不同的用户的时段和访问区域可编程设置 同时对某些安全 性较高的门禁区域 必须有多卡认证功能 必须多用户在规定时间内刷卡才能 开门 5 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 定时事件 系统可设置定时事件 对某些门禁管制区域实施定时开关门处 理 互锁判断功能 系统可对某些管制区域设置互锁条件 当输人端口状态满 足互锁条件的时候方可进行开关门处理 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 出入口的监控和管理 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门锁的开启和关闭 实时监控 门禁管理系统实时监控各个门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 便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理 本次项目实施的需求功能如下 卡片使用模式 可采用非接触式 RFID 卡 刷卡开门 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 不合法则发出报警 同时记录用户刷卡事件 控制器的记录进行收集管理 可增加 删除 更新用户信息 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 2 4 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 4 1 Microsoft Visual C 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 6 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 如下 图 2 1 Microsoft Visual C 主界面 图 2 2 Microsoft Visual C 主界面 7 2 4 2 MFC 概述 1 MFC 是一个编程框架 MFC Microsoft Foundation Class Library 中的各种类结合起来构成了一个 应用程序框架 它的目的就是让程序员在此基础上来建立 Windows 下的应用程 序 这是一种相对 SDK 来说更为简单的方法 因为总体上 MFC 框架定义了应 用程的轮廓 并提供了用户接口的标准实现方法 程序员所要做的就是通过预 定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓 Microsoft Visual C 提供 了相应的工具来完成这个工作 AppWizard 可以用来生成初步的框架文件 代 码和资源等 资源编辑器用于帮助直观地设计用户接口 ClassWizard 用来协 助添加代码到框架文件 最后 编译 则通过类库实现了应用程序特定的逻辑 MFC 封装了 Win32 API OLE API ODBC API 等底层函数的功能 并提供更 高一层的接口 简化了 Windows 编程 同时 MFC 支持对底层 API 的直接调用 MFC 提供了一个 Windows 应用程序开发模式 对程序的控制主要是由 MFC 框架完成的 而且 MFC 也完成了大部分的功能 预定义或实现了许多事件和消 息处理 等等 框架或者由其本身处理事件 不依赖程序员的代码 或者调用 程序员的代码来处理应用程序特定的事件 MFC 是 C 类库 程序员就是通过使用 继承和扩展适当的类来实现特定 的目的 例如 继承时 应用程序特定的事件由程序员的派生类来处理 不感 兴趣的由基类处理 实现这种功能的基础是 C 对继承的支持 对虚拟函数的 支持 以及 MFC 实现的消息映射机制 2 MDI 应用程序的构成 本节解释一个典型的 MDI 应用程序的构成 用 AppWizard 产生一个 MDI 工程 无 OLE 等支持 AppWizard 创建了一 系列文件 构成了一个应用程序框架 这些文件分四类 头文件 h 实现 文件 cpp 资源文件 rc 模块定义文件 def 等 构成应用程序的对象 图 2 3 解释了该应用程序的结构 箭头表示信息流向 8 图 2 3 MDI 应用程序结构图 从 CWinApp CDocument CView CMDIFrameWnd CMDIChildWnd 类对 应地派生出 CTApp CTDoc CTView CMainFrame CChildFrame 五个类 这五 个类的实例分别是应用程序对象 文档对象 视对象 主框架窗口对象和文档 边框窗口对象 主框架窗口包含了视窗口 工具条和状态栏 对这些类或者对 象解释如下 1 应用程序 应用程序类派生于 CWinApp 基于框架的应用程序必须有且只有一个应用 程序对象 它负责应用程序的初始化 运行和结束 2 边框窗口 如果是 SDI 应用程序 从 CFrameWnd 类派生边框窗口类 边框窗口的客户 子窗口 MDIClient 直接包含视窗口 如果是 MDI 应用程序 从 CMDIFrameWnd 类派生边框窗口类 边框窗口的客户子窗口 MDIClient 直接包含文档边框窗口 如果要支持工具条 状态栏 则派生的边框窗口类还要添加 CToolBar 和 CStatusBar 类型的成员变量 以及在一个 OnCreate 消息处理函数中初始化这两 个控制窗口 边框窗口用来管理文档边框窗口 视窗口 工具条 菜单 加速键等 协 调半模式状态 如上下文的帮助 SHIFT F1 模式 和打印预览 3 文档边框窗口 文档边框窗口类从 CMDIChildWnd 类派生 MDI 应用程序使用文档边框窗 口来包含视窗口 4 文档 9 文档类从 CDocument 类派生 用来管理数据 数据的变化 存取都是通过 文档实现的 视窗口通过文档对象来访问和更新数据 5 视图类 视图类从 CView 或它的派生类派生 视和文档联系在一起 在文档和用户 之间起中介作用 即视在屏幕上显示文档的内容 并把用户输入转换成对文档 的操作 6 文档模板 文档模板类一般不需要派生 MDI 应用程序使用多文档模板类 CMultiDocTemplate SDI 应用程序使用单文档模板类 CSingleDocTemplate 应用 程序通过文档模板类对象来管理上述对象 应用程序对象 文档对象 主边框 窗口对象 文档边框窗口对象 视对象 的创建 这里 用图的形式可直观地表示所涉及的 MFC 类的继承或者派生关系 如 图 2 4 所示意 图 2 4 MFC 类结构图 图 2 4 所示的类都是从 CObject 类派生出来的 所有处理消息的类都是从 CCmdTarget 类派生的 如果是多文档应用程序 文档模板使用 CMultiDocTemplae 主框架窗口从 CMdiFarmeWnd 派生 它包含工具条 状态 栏和文档框架窗口 文档框架窗口从 CMdiChildWnd 派生 文档框架窗口包含 视 视从 CView 或其派生类派生 10 2 4 3 S1864I 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 其外形如图 2 5 图 2 6 所示 图 2 5 S1864I 前面板示意图 图 2 6 S1864I 背板示意图 11 图 2 7 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 1 4 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 12 3 RFID 系统技术与产业概要 3 1 RFID 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 图 3 1 RFID 系统组成图 3 2 RFID 基本工作原理 RFID 技术的基本工作原理并不复杂 标签进入磁场后 接收解读器发 出的射频信号 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 Passive Tag 无源标签或被动标签 或者主动发送某一频率的信号 13 Active Tag 有源标签或主动标签 解读器读取信息并解码后 送至中 央信息系统进行有关数据处理 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 图 3 2 RFID 系统原理图 14 图 3 3 RFID 系统组成图 3 3 RFID 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 15 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 4 RFID 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 16 4 4 详细设计详细设计 4 1 系统软体总体设计 用户将持有的 RFID 卡接近读卡器时 读卡器识别卡信息并通过串口将卡 信息传送给单片机控制器 单片机控制器将卡信与外部 EEPROM 中存储的信息 比较 验证用户权限 进而控制门状态 单片机通过另一个串口经由 RS485 收 发器通过总线与中央控制器通信 将卡信息 各时刻操作信息 键盘信息等传 送到总线上 中央控制器通过总线对这些信息进行文件和数据库的存储 同时 中央控制器对各用户的卡 密码及个人信息以注册或者注销等形式进行数据库 管理 以便于查询 门禁管理系统软件功能结构图如下 门禁管理系 统 登陆读取标签 用户信息管理刷卡事件记录 发卡 标签修改 修改 删除 卡号查询 姓名查询 门锁控制 开锁闭锁 图 4 1 门禁管理系统软件结构图 门禁管理系统软件主界面函数设计 CFrameWnd GateCtrSysDlgUserDlgMotTagDLGConnectDLGEditRecord Login OnBtnConnectOnReadtagBtnOnModtagBtnwritedata 图 4 2 门禁管理系统软件函数图 门禁系统软件主界面是由 VC 可视化界面设计 主要应用按扭和列表控件 17 图 4 3 门禁管理系统软件主界面图 界面设计为简洁实用型 其上半部分为功能按扭 读取标签前必需首先连接读 写器 连接成功后方可读取标签 对正确读取并且执行开锁功能的标签 系统将会 把其标签数据内容记录在数据库中 从而实现考勤功能 感应开锁按扭是启动门锁 监听 一旦有授权用户标签读取 则实现开锁 而禁用开锁按扭是关闭相对应的此 功能 主界面中分两个列表控件 上面一个显示正在读取的标签信息 下面一个显示 系统中已有的所有用户信息 4 2 登陆模块设计 在数据库存放一张管理员表 字段字户名和密码 在登陆界面中 提取文本 框数据与数据库表中内容进行匹配 若数据库表中存在用户信息 且密码正确 则 进入系统主界面 否则提示错误并回到重新登陆 登陆函数主要实现 while rs IsEOF 遍历数据库 18 rs GetFieldValue name varName rs GetFieldValue code varCode if GetDlgItem IDC EDITNAME GetWindowText name name varName if GetDlgItem IDC EDITCODE GetWindowText code code varCode CDialog OnOK 用户与密码检验正确刚跳进主界面 Shell NotifyIcon NIM DELETE dlg DoModal b login TRUE rs MoveNext if b login FALSE 用户与密码检验错误 MessageBox 密码或用户名错误 rs Close db Close 系统主界面图 图 4 4 门禁管理系统用户登录界面 19 4 3 天线连接模块设计 本模块采用的函数结构 ConnectDLG OnConnectBTN OnDisconnectBTN GetReaderVersion 图 4 5 天线连接主要流程图 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 20 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 0 300 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 21 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 图 4 6 天线连接配置图 天线连接函数实现 void CConnectDLG OnConnectBTN 连接函数 CString str comm name 22 CComboBox pCombo1 CComboBox GetDlgItem IDC COMBO COM pCombo1 GetLBText pCombo1 GetCurSel str str MakeUpper if g hCom NULL GetUID C HINT MB OK IsWindowEnabled GetDlgItem IDC BUTTON CLOSE GetSafeHwnd int i 1 status rfidapi03 open g hCom str GetBuffer 0 if status ERR NONE pstr GetUID C OPEN COM FAIL ShowInfo pstr GetBuffer 0 OnDisconnectBTN b connect FALSE GetDlgItem IDC ConnectBTN EnableWindow TRUE GetDlgItem IDC DisconnectBTN EnableWindow FALSE 断开连接函数实现 void CConnectDLG OnDisconnectBTN if g hCom NULL rfidapi03 Close g hCom g RAddr 再 listbox 显示文字 g hCom NULL pstr GetUID C READER IS CLOSED ShowInfo pstr GetBuffer 0 b connect FALSE GetDlgItem IDC ConnectBTN EnableWindow TRUE GetDlgItem IDC DisconnectBTN EnableWindow FALSE 23 4 4 读标签模块设计 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 图 4 7 标签读取示意图 该模块中的函数结构图 CUserDlg GetTagRecord OnReadtagBtn ReadTimeRecord 图 4 8 标签读取函数结构图 该模块中应用到的 API 函数 1 读标签数据 此命令用于读写器读取标签 读写器读到标签将立即返回标签数据 24 apiStatus WINAPI rfidapi03 6c read id HANDLE hCom unsigned char mask len unsigned char mask unsigned char tag count unsigned char tags id unsigned char ant no int ms count 参数 hCom 传入读写器的串口句柄 mask len mask 数组的位 bit 长 即用于标识传入 mask 参数的值共有 多少二进位 bit 有效 如果不指定匹配条件 则 mask len 0 mask 指定匹配条件的数组值 tag count 返回读出的标签数 参考表 4 1 表 4 1 返回读出的标签状态关系 function tag count Description 0 没有标签返回 rfidapi03 6c read id 1 返回N张标签 tags id 返回读到的标签 ID 该数组中的第一个字节 byte 表示读到的 标签 ID 长度 例如 如 tag id 为 0 x123456789 标签的 ID 为 0 x12 字节 byte ant no 返回读到的天线号 指示标签数据从该天线号读到 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 其主要的函数实现 void CUserDlg GetTagRecord CMylistCtrl m list bool b ReadTag status rfidapi03 6c read id g hCom g RAddr QValue Bank Point ReadLen MaskLength Mask CUserDlg dlg char temp 128 sprintf temp dlg FormatData str Format s temp if status ERR NONE g b readsuccess TRUE 如果没读到返回 25 if str return 4 5 写标签模块设计 该模块中的函数结构图 CEditRecord OnBtnSave JudgeID Writedata 图 4 9 标签读取函数结构图 1 写标签数据 API 函数 apiStatus WINAPI rfidapi03 6c write HANDLE hCom unsigned char bank unsigned short offset unsigned short write len unsigned char maskbitcount unsigned char mask unsigned char data int ms count 参数 hCom 传入读写器的串口句柄 bank 指定标签中数据区 offset 指定标签中数据区内的偏移地址 write len 指定写入的数据长度 单位 字 word maskbitcount mask 数组的位 bit 长 即用于标识传入 mask 参数的值 共有多少二进位 bit 有效 如果不指定匹配条件 则 maskbitcount 0 mask 指定标签的匹配条件的数组 data 写入的数据内容 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 其主要的函数实现 bool CEditRecord writedata CString data 26 while i 0 i status rfidapi03 6c read id g hCom g RAddr QValue Bank Point u