基于RFID技术门禁管理系统的设计与实现最终版

I摘要本文对基于RFID技术的门禁管理系统进行了设计和实现，并且分析了门禁系统功能需求和RFID的工作原理和特点。系统软件采用MICROSOFTVISUALC开发平台，系统后台采用了MYSQL对一卡通数据进行管理，硬件采用明华科技开发的超高频一体式读写器（TWRC70SIM），以及串口通信API软件开发包。通过读标签模块，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启，同时写标签模块可以对RFID标签信息进行修改删除管理。本系统能能够时刻自动记录人员的进出情况，限制内部人员的进出区域、进出时间，礼貌的拒绝不速之客，同时也将有效的保护您的财产不受侵犯。本文在可行性研究和需求分析的基础上，对系统实现人员进出控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询等模块进行了较详细的论述。关键字RFID；门禁；安防IIABSTRACTTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFACCESSCONTROLSYSTEMBASEDONRFIDTECHNOLOGY,ANDANALYZETHEWORKINGPRINCIPLEANDCHARACTERISTICSOFTHEACCESSCONTROLSYSTEMFUNCTIONALREQUIREMENTSANDRFIDTHESYSTEMSOFTWAREUSESTHEMICROSOFTVISUALCDEVELOPMENTPLATFORM,BACKENDSYSTEMUSESMYSQLTOMANAGETHECARDDATA,HARDWAREMINGCHINASCIENCEANDTECHNOLOGYDEVELOPMENTOFUHFINTEGRATEDREADERTWRC70SIMANDSERIALCOMMUNICATIONAPISOFTWAREDEVELOPMENTKIT,BYREADINGTHELABELMODULE,TOVERIFYTHELEGALITYOFTHEELECTRONICKEYRFIDTAGSCONTROLELECTRONICDOORLOCKSTOOPEN,WRITETAGMODULECANBEMODIFIEDTODELETETHERFIDTAGINFORMATIONMANAGEMENTTHESYSTEMCANALWAYSAUTOMATICALLYRECORDTHEOUT,RESTRICTTHEENTRYANDEXITAREAOFTHEHOUSESTAFF,ACCESSTIME,ANDPOLITELYREFUSEDTOUNINVITEDGUESTS,BUTALSOWILLEFFECTIVELYPROTECTYOURPROPERTYISINVIOLABLEINTHISPAPER,ONTHEBASISOFAFEASIBILITYSTUDYANDNEEDSANALYSIS,SYSTEMPERSONNELACCESSCONTROL,TIMEANDATTENDANCEDATACOLLECTION,STATISTICSANDINFORMATIONQUERYMODULEAREDISCUSSEDINDETAILKEYWORDRFIDACCESSCONTROLSAFETYIII目录绪论11系统总体分析411系统总体概述412系统功能设计42硬件系统的设计621门禁系统的构成622硬件设备介绍7221硬件功能介绍8222硬件接口8223技术参数923RFID系统组成9231RFID基本工作原理10232RFID关键技术12233RFID门禁系统需要完成的主要功能123系统的软件的设计1431门禁管理系统开发平台1432系统软体总体设计14321系统主要功能模块设计16322MFC概述16323MDI应用程序的构成17324CDATABASE类的实现1933MYSQL数据库简介21331利用ODBCAPI实现MYSQL数据库的功能调用21332门禁管理系统数据库表设计224系统功能设计2341登陆模块设计2342天线连接模块设计2343读标签模块设计25IV44写标签模块设计2645用户信息管理模块设计2746门禁控制模块设计2847考勤模块设计295系统测试3051测试目标3052测试结果30结论32致谢33参考文献34附录AAPI命令返回状态标识定义47附录B部分源程序代码48沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文1绪论1）课题开发背景以及意义射频识别技术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并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。同时，经济水平的高速发展让人们越来越关心建筑内部的安全性。为了适应信息时代的需要，保证建筑内部的安全性，满足用户当时的各种需求，智能门禁管理系统应运而生。智能门禁系统集计算机技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于一体，使卡与锁之间实现完整“对话”功能，以智能卡来控制门锁的开启，开创了门禁管理的新概念，它不仅给管理者提供了更安全、更快捷、更自动化的管理模式，而且也给使用者带来了极大的方便。本文研究的基于射频识别技术的门禁管理系统就是这样的一种系统。智能建筑的推广，建立局域网门禁系统也成为大型单位、社区、学校发展的一种趋势，门禁系统也将会有一个美好的更广阔的发展空间。人们对门禁系统的各方面要求不断提高，对门禁系统的各项功能要求也在不断增加，随之门禁系统的应用范围也越来越广。门禁系统的技术也在不断趋向成熟。人们对门禁系统的应用已不再简单局限在单一的出入控制，并且还要求它不仅可应用于社区和学校的门禁控制、考勤管理、停车场控制、电梯控制、安防报警及楼宇自控，并且还可和其它系统联动控制及多种功能。而基于射频识别的门禁系统又针对集成的应用给出了多种可行性方案，对门禁系统的发展具有重要的意义。门禁管理系统又称进出口保安自动化的管理系统。智能建筑通过这四个基本元素，1）即结构、2）系统、3）服务、4）管理进行最优化考虑，从而为用户提供高经济效益的办公环境。它在可以在功能上实现通讯自动化COMMUNICATIONAUTOMATION（缩写为CA）、办公自动化OFFICEAUTOMATION（缩写为OA）及楼宇自动化BUILDINGAUTOMATION（缩写为BA），通过各个建筑内配置的各子功能系统，以计算机网络为桥梁，以综合布线系统为基础，全方位实现对通讯自动化控制、办公自动化控制、楼宇自动化控制的综合管理。门禁系统又属于智能建筑的一部分，集用户进出控制，保安防盗，报警等多种功能于一身，它主要用于方便内部员工、住户、学生进出，从而杜沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文2绝外来人员随意进出，方便了内部管理，也增强了内部安保。一套现代化，功能齐全的门禁系统，不但可以作为进出口管理使用，并且还有助于有序管理内部员工的进出，并且时刻记录人员的进出情况，又限制内部人员的进出区域、进出时间，礼貌的拒绝外来人员。同时也将有效的保护公司财产不受非法侵犯。2）国内研究现状中国在RFID技术与应用及标准化研究工作上也已有一定的基础，目前又从多个方面开展了相关标的准研究制定工作。同时制定成了建设事业IC卡应用技术、集成电路卡模块技术规范等标准应用，并且得到了广泛的推广及应用。在频率规划方面，也做了大量的试验；在技术标准方面，依据ISO/IEC15693系列标准，已基本完成国家标准性的起草方案工作，参照ISO/IEC18000系列标准制定的国家标准已列入国家标准制订的计划。实际我国工信部已于2003年开始组织的相关专家一开始对ISO/IEC18000进行跟踪研究，进行射频国际标准的研究。目前已完成标准草案的工作。同时中国RFID标准框架研究工作已经基本完成。一个完整的RFID产业链应该包括芯片设计、标签封装、芯片封装、中间件开发、读写器设计、网络与应用软件程序的开发以及系统的集成和咨询。目前国内的RFID供应商已经取得了明显的进步；针对市场供应链管理市场需求的超高频产品也已开发。在标签封装、中间件开发、读写器设计、网络与应用软件开发工作以及系统集成等工作，国内已有很多厂商参加进来，整个产业链初步形成。3）可行性分析随着高科技的蓬勃发展，智能化管理已经走进了人们的社会生活，一座座智能化大厦拔的而起，适应信息的时代需要，作为跨世纪使用的建筑和办公环境，必须在功能上满足当前和未来发展的需求，成为文化和经济发展的基的。需要辐射少，因为手机随身携带，与人体接触紧密；功率小，不主动发射，因为手机为电池供电，需要节约电力；读写距离需要保证客户可控，不能出现在客户没有感知的情况下进行读写；与相关行业的兼容性好。RFID的频率主要有低频（125135KHZ），高频（1356MHZ），甚高频（850956MHZ），微波（24GHZ）四类频率，频率越高、辐射越大。从移动RFID应用场景的限制来分析，需要选择较低频率，采取被动方式，读写距离控制在客户可控范围内（尽量在10CM内），与相关行业的兼容性好。要尽量选择国际标准组织制定的标准，而不能够选择某个国家或其他组织制定的标准，有利于移动RFID业务与其他行业的兼容性；适用的工作频率是否广泛，沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文3工作频率与其他无线电业务是否冲突，标准的工作频率应该使用的频率要多，利于选择方便业务开展的频率；标准体系应该完善，覆盖各个层次；标准适用业务范围广泛，可以开展各种业务。从如上几个方向分析，移动RFID技术应该选择ISO标准体系，因为ISO标准体系由国际标准组织制定，适用公主频率广泛，从KHZ到GHZ，标准体系完善，包括技术标准、数据结构标准、应用标准，涵盖了RFID技术的全部范围；标准适用业务多，如支付、物流、身份识别等。目前移动RFID适用的身份认证和支付行业，主要选择的是1356MHZ，而1356MHZ的被读方式的读写距离可以控制在10CM以内，因此RFID技术选择了1356MHZ。同时，一张感应卡可以代替所有的大门钥匙，且具有不同的通过权限，授权持卡进入其职责范围内可以进入的门。所有的进出情况在电脑里都有记录，便于针对具体事情的发生时间进行查询，落实责任。对信息管理以及安全有着重要的意义。4）本文的主要研究内容以及组织结构本课题主要研究基于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VISUALC60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。论文共分为五大部分第一部分系统总体设计分析第二部分系统硬件的设计第三部分系统软件的设计第四部分系统功能的设计第五部分系统测试沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文41系统总体分析11系统总体概述通过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。同时记录进出信息作为考勤管理。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进出控制、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。12系统功能设计门禁控制器的卡片使用模式门禁采用的是白名单模式，即某个用户需进入某个门禁控制的门，需在此门的白名单中事先将其加入白名单，方可刷卡开门。一个完成的刷卡开门过程用户进入门禁管制区域时，读卡器读取用户信息后，将用户信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，如不合法则发出报警，同时读卡器的记录存储功能将记录用户刷卡时间。门禁控制器的开门权限分为按钮开门、常开、常闭三种，刷卡开门是指只要是登记过的卡并开通了门禁应用的卡，就可以刷卡开门；常开状态不需要刷卡也可开门；常闭状态，刷卡将不能开门。进出等级控制系统可任意对卡片的使用时间、使用的点进行设定，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。门禁控制器的时间段设置时区设置是对一天24小时的时间段系统可设置定时事件和各个时间段开门权限的设置。当输人端口状态满足开锁、闭锁条件的时候方可进行相关的开关门处理，不同的用户可以通过编程设置不同的访问区域、不同的访问时间，对某些门禁管制区域可实施定时的开关门处理，同时又可对某些安全性较高的门禁区域，要求必须要多卡认证功能，又可以通过编程实现对某些特定的用户只有在指定的时间段内才能刷卡开门。门禁控制器的报警功能如发生控制器异常、开门超时、强制开门、非法卡开门、读卡器或者控制器被破坏等事件发生时时则系统将发出报警信号、并且记录事件。局域网互联功能门禁控制器可以通过局域网互联管理门禁系统，共同完成了对沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文5进出口的监控及管理。上位机管理系统可以对门禁控制器进行参数设置和初始化门禁系统配置，并对控制器的记录进行管理收集，更新用户信息，可删除、增加人员信息及更改节假日信息。门禁控制器的远程控制门禁管理系统可以通过网络实现远程控制门锁的开启及关闭。门禁控制器的实时监控门禁管理系统可以实时监控各个门的开关状态以及出入用户的刷卡信息。门禁控制器的时间校正工作站管理系统可以对门禁控制器的时间进行同步，保证了时间的准确性。门禁控制器的记录存储功能读卡器的存储芯片可储存门禁控制器运行时，所产生的所有用户的刷卡事件、报警时间等，方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门禁控制器卡片使用的模式可采用非接触式RFID卡；门禁控制器的刷卡开门门禁采用的是白名单模式，例如某个用户想要进入某个门禁控制的门，需在此门的白名单中事先将其加入白名单，用户进入门禁管制区域的时侯需刷卡，读卡器读取用户的信息后，将用户的信息传输到工作站，工作站首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，如不合法则发出报警；沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文62硬件系统的设计21门禁系统的构成系统采用分层次的分布式集中控制方案，将所有门禁读卡器组成一个分布式的网络，其组成图21所示。整个系统包括管理中心服务器、门禁工作站、门禁读卡器三个层次的结构1。图21门禁系统功能结构图门禁中心服务器是整个门禁系统的管理和控制的心脏，并且同时运行所有门禁管理系统的程序和数据库。数据库采用的是支持网络通讯数据库结构，方便功能扩展。为了达到对所有出入口进行统一管理的目的，使所有出入口的学生要用学生一卡通在管理中心通过出入口管理系统登记，并将学生个人信息存入数据库。以便考勤及查询。通过管理系统程序可以清楚的查询每个出入口使用状态、进出记录等。门禁工作站上运行门禁控制服务程序，门禁控制服务程序实现数据的转发功能，它是门禁读卡器和管理中心服务器沟通的桥梁。实现RS485和TCP/IP通讯协议的转换，门禁工作站本身并不直接控制门禁读卡器的动作。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器采集数据的时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器通讯，长时间以后一定会丢弃掉过时的读卡数据。向上它是通过局域网以TCP/IP协议与管理中心服务器进行的通讯，传递门禁读卡器的刷卡请求及管理中心服务器的各种控制命令。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器数据的采集时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器通讯，长时间以后一定会丢弃掉过时的用户读卡数据。门禁控制服务仅具有进行后台数据交换及转发的功能，除了进程启动和停止外，并没沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文7有和用户交互信息，所以只需要设计作为WINDOWS系统的服务进程运行，仅产生运行日志文件即可，并不需要设计和用户信息交互的界面。22硬件设备介绍支持ISO14443TYPEA标准卡片外型尺寸143MM140MM28MM，重量约200克感应距离50MMMIFARE标准卡读写距离通讯接口RS232和RS485工作频率1356MHZ106KBIT/S速率高速访问射频卡开发工具包选配12个SAM安全模块8位LED显示实时时钟典型应用电子商务（例如房间预定、预付卡等）门禁、宾馆学校、医院销售终端任何情况下当一台PC需要与非接触式芯片通讯时，RC70SIM系列读写器，如下图22所示图22明华RC70SIM系列读写器沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文8TWRC70SIM读写器是明华科技开发的一款超高频远距离一体化读写器，本产品具有发射功率小、读写距离远，主机和天线一体化设计，读取快速移动（速度大于120公里小时）标签，定时、触发多种工作模式，支持多协议的特点。本产品可应用于物流和仓储管理；智能停车场管理；生产线管理；高速公路车辆不停车计费；门禁管理；产品防伪检测；宠物管理；物品检验等领域，得到用户的一致好评。221硬件功能介绍型号定义型号支持协议TWRC70SIMAISO180006B协议TWRC70SIMBISO180006BISO180006CEPCTWRC70SIMEISO180006BISO180006CEPC、CLASS1G2协议，以太网接口TWRC70SIM系列读写器可以对ISO180006B和ISO180006C（EPCG2）电子标签进行读、写等各种操作。本系列读写器支持ISO180006B和EPCC1GEN2协议所规定的所有强制命令操作和部分可选命令操作。具体包括ISO180006B的多标签识读，单标签的读、写、锁定和查询锁定EPCG2标签的多标签EPC编码识读，单标签多区域数据读写、锁定、销毁等。本系列读写器提供RS232、RS485、韦根、触发，以太网口等接口和二次开发包，以供客户快速应用和二次开发。222硬件接口TWRC70SIM读写器接口接口说明序号名称颜色功能描述1TXD紫色RS232信号输出2RXD白色RS232信号输入3GND黑色接的4T绿黄触发负端5T蓝色触发正端沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文96DATA1绿色WIEGAND数据17DATA0黄色WIEGAND数据08GND黑色接的9485B橙色485接口负端10485A棕色485接口正端11GND黑色电源负极12DC9V红色9V电源正极223技术参数工作频率美标902MHZ928MHZ或国标920MHZ925MHZ射频功率0DBM30DBM（1MW1000MW）读卡速度由软件设置，单卡平均读取时每64BITS小于10MS读卡方式定时自动读卡和外触发控制读卡，由软件设置数据接口WIEGAND，RS232，RS485（或以太网）接口数据输入接口触发输入一组天线内置水平极化天线（12DBI）供电电源DC9V，5A功耗6W外形尺寸475MM475MM65MM重量4KG工作温度3070读卡距离8M15M读卡提示蜂鸣器23RFID系统组成标签（TAG）由耦合元件及芯片组成；阅读器（READER）读取（或写入）标签信息的设备；天线（ANTENNA）在标签和阅读器间传递射频信号。标签自身含有一个16位的随机数或伪随机数发生器RNG。以作为响应读写器命令中的参数用。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文10盘存标签、唤醒标签/休眠标签。唤醒标签只使一张标签处于开放状态或保护状态，在此状态下，该标签可以执行进一步的访问操作，而对其他标签的访问无效。休眠标签使一张被唤醒的标签处于休眠状态。在此说明的是实际上标签在使用过程中并没有休眠状态，而是厂商生产过程中为方便用户操作，人为的增加了一个唤醒状态，而与其对应的增加了一个休眠状态。访问标签包括对标签的读、写、锁定、灭活等操作。阅读器和标签通过各自的电磁耦合进行数据的交换。阅读器和标签通过各自的电磁耦合进行数据的交换。阅读器与后台控制系统通过有线/无线的方式进行数据的交换。图23RFID系统组成图天线的读写系统中非常重要的一部份，它对读写器与电子标签的操作距离有很大的影响。天线的性能越好，则操作距离可能会越远2。231RFID基本工作原理RFID又称为电子标签、远距离射频卡、远距离IC卡、射频标签、数据载体；RFID读写器又称为电子标签读写器、远距离读卡器。电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间无接触耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。基于RFID系统的特性，其在集装箱自动识别、仓库管理、停车收费、车辆进出管理、人员定位，资产监控等领域中正日益得到广泛重视和大面积推广应用3。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文11图24RFID系统原理图依据射频标签工作所需能量的供给方式，可以将RFID系统分为有源（卡片内有锂电池，主动上传ID号）、无源（通过读卡器发出的感应电流工作）和半有源系统（低频唤醒、高频传输）。依据RFID的工作频率可以分为低频段射频标签典型工作频率125K，134K；低频标签典型的应用有容器识别、工具识别、动物识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器汽车的钥匙）等。与低频电子标签相关的国际标准有ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO180002（125135KHZ）。低频电子标签有多种的外观形式，应用于动物识别的低频电子标签。读卡距离应在10厘米之内，最远的不超过一米4。主要优势采用的CMOS工艺，“具有省电、廉价的特点”工作频率不受无线电频率的管制约束；可以穿透水、木材、有机组织等；适合距离较近的、速度较低的、数据量要求较少的识别（例如动物识别）等。劣势主要体现在只能适合低速、标签存贮数据量少、近距离识别；比较容易复制，安全性能较差。高频率电子标签典型的工作频率为1356MHZ，可以方便做成卡状。典型应用包括电子车票、电子身份证。国际标准有ISO14443、ISO15693、ISO180003（1356MHZ）等。工作频率的提高，可选用较高数据传输速率。射频标签天线的设计相对简单，标签一般制成标准卡片形状。读卡距离一般情况小于10CM。超高频与微波标签典型工作频率为43392MHZ，862902沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文12928MHZ，245GHZ，58GHZ。232RFID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，以及电子标签芯片与传感器的集成技术等5。RFID标签封装技术与装备例如精密机构设计优化，基于低温热压的封装工艺，多物理量检测与控制，装备故障的自诊断与修复，高速运动控制，以及在线检测技术等。天线的设计与制造例如标签与天线的匹配技术，针对与不同应用对象的RFID标签天线结构优化技术，多标签天线的优化分布技术，读写器的智能波束扫描天线技术，以及RFID标签天线的仿真软件设计等。RFID电子标签的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、信息安全、传感网络、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、分发、存储、交换、管理、数据处理及跨平台计算技术等。RFID的公共服务体系支持RFID社会性应用的基础服务体系的认证、编码解析、编码管理、注册、多编码体系映射、检索与跟踪等技术与服务6。RFID的检测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标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，性能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。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文13233RFID门禁系统需要完成的主要功能系统开发的总体任务是实现各种信息的系统化、规范化和自动化。权限管理对人员进出权限可以随意设置、更改、取消、恢复。现只对持有校园“一卡通”正式卡的用户有进出权。存储功能在门禁服务器中可以存储人员进出的日期、时间、卡号、是否非法等相关信息，同时可以对实验室职工进行考勤统计。集中管理功能在后台可以管理户资料库，定期或实时采集每个进出口的进出资料，同时可按各用户进行汇总、并且支持查询、分类、打印等。异常处理功能当有非法用户闯入时，系统会自动发出实时报警，并且将用户信息传输到管理中心服务器。出现异常情况时具有自适应能力，当管理主机出现死机、病毒时，门禁系统可以正常开启并不会受影响。门禁“一卡通”系统结构图如下所示图25RFID门禁“一卡通”系统结构图沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文143系统的软件的设计31门禁管理系统开发平台RFID门禁管理系统分为软件和硬件两部分，软件部分基于VISUALC60，系统后台采用了MYSQL对一卡通数据进行管理，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。硬件采用明华科技开发的超高频一体式读写器（TWRC70SIM）、天线以及射频卡。32系统软体总体设计用户将持有的RFID卡接近读卡器时，读卡器识别卡片用户信息并通过串口将卡片用户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。单片机可以通过另一个串口通信经由RS485收发器与中央控制器进行通信，将卡片的信息、各时刻的操作信息、键盘的信息等传送到总线上，中央控制器可以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片、密码和个人信息的注册或者注销等形式进行数据库的管理，方便于查询。门禁管理系统软件功能结构图如图34所示沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文15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34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如图35所示CFRAMEWNDGATECTRSYSDLGUSERDLGMOTTAGDLGMOTTAGDLGCONNECTDLGEDITRECORDLOGINONBTNCONNECTONREADTAGBTNONMODTAGBTNWRITEDATA图35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沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文16图36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7。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。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文17321系统主要功能模块设计系统开发的总体任务是实现各种信息的系统化、规范化和自动化。系统功能分析是在系统开发的总体任务的基础上完成8。基于RFID的校园一卡通管理系统，是建立在VISUALBASIC60开发平台和MICROSOFTACCES数据库基础上。能够对于校园内学生及教工的学习、工作及生活进行现代化的管理，极大的方便了学生及教工的生活。该校园一卡通管理系统主要包括身卡片查询、实验室管理、卡片维护、卡片管理和系统管理五大功能，其结构设计图如图31所示图31校园一卡通系统结构设计图322MFC概述MFC（MICROSOFTFOUNDATIONCLASSLIBRARY）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的应用程序所特有的东西填入这个轮廓。MICROSOFTVISUALC也提供了相应的工具来完成这个工作CLASSWIZARD可以用来帮助助添加代码到框架的文件；资源编辑器可用于帮助用户直观的设计用户的接口（代码和资源等）；APPWIZARD可用来生成初步的框架文件；最后编译，通过类库实现了应用程的序特定逻辑9。MFC封装了OLEAPI，ODBCAPI，WIN32API等底层的函数功能，并且提供了沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文18更高一层的接口通信，同时简化了WINDOWS的编程。MFC接口也可以对底层接口进行直接调用。MFC还提供了一个WINDOWS应用程序开发的基本模型，对应用程序的控制主要是通过MFC框架完成，并且MFC也完成大部分的功能，预定义或实现了许多事件及消息的处理，等等。框架或者其本身处理的事件，并不仅仅依赖程序员编写的代码处理事件；或者调用程序员编写的代码来处理应用程序特定的事件10。MFC是C的类库，程序员可以通过继承、使用及扩展合适的类来实现特定的目的。例如，继承时，应用程序特定的事件是由程序员的派生类来处理，不感兴趣的由基类来处理。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，及MFC实现消息的映射机制。323MDI应用程序的构成此节解释了一个典型MDI的应用程序构成。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），模块定义文件（DEF）资源文件（RC），实现文件（CPP），等。构成应用程序对象图32解释了该应用程序结构，箭头表示了信息的流向如下图32图32MDI应用程序结构图从CTVIEW、CWINAPP、CDOCUMENT、CCHILDFRAME、CVIEW、CMDIFRAMEWND类对应的派生出CTAPP、CMDICHILDWND、CTDOC、CMAINFRAME五个类，这五个类的实例分别是应用程序对象、文档对象、视图对象、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图窗口、工具条及状态栏12。对这些类及对象的解释如下11。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文19（1）应用程序所有的应用程序类都派生于CWINAPP。基于框架的应用程序必须是唯一的一个应用程序的对象。它即负责应用程序的初始化，同时又负责应用程序的运行和结束。（2）边框窗口SDI应用程序，类派生与边框窗口CFRAMEWND类，边框窗口的客户子窗口MDICLIENT同时包含视图窗口；所有的MDI应用程序，都是从CMDIFRAMEWND类派生的边框窗口类，边框窗口包含的客户子窗口直接包含了文档边框窗口13。如果需要支持工具条、状态栏，那么派生的边框窗口类还要添加CTOOLBAR和CSTATUSBAR类型的成员变量，并且在同一个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的边框窗口、视图窗口、工具条窗口、加速键、菜单栏等，协调半模式状态。正如快捷键SHIFTF1的帮助。以及CTRLP的打印预览。（3）文档边框窗口文档边框的窗口类从CMDICHILDWND类派生，MDI应用程序通常使用文档边框窗口来包含视窗口。文档类从CDOCUMENT类派生，用来管理用户数据的变化，存取都是通过文档实现的。（4）视图类视图类从CVIEW或者它的派生类派生。在文档和用户之间起中介的作用，视图和文档联系在一起，即在屏幕上显示的文档的内容，并且把用户输入的内容转换成对文档的操作命令，并通过文档对象来访问和更新数据。（5）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。应用程序可以通过文档模板类对象从而管理上述对象的创建。这里，用图的形式可直观的表示所涉及的MFC类的继承或者派生关系，如图33所示沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文20图33MFC类结构图上图所示的类都是从COBJECT类派生出来的；所有处理消息的类都是从CCMDTARGET类派生。如果是多文档的应用程序，文档的模板使用CMULTIDOCTEMPLAE，主框架窗口从CMDIFARMEWND派生，同时它包含工具条、文档框架窗口及状态栏。文档框架窗口从CMDICHILDWND派生，文档框架窗口包含视图，视从CVIEW或者其派生类派生14。324CDATABASE类的实现CDATABASE类封装了MYSQL数据库的功能，因此并不具备通用性，只能在对MYSQL的应用程序中使用。下面将根据C要求及规范给出CDATABASE类的具体结构以及相关简要介绍CLASSCDATABASEPUBLICBOOLUNLOCKTABLE/解锁BOOLLOCKTABLECHARTABLENAME,CHARPRIORITY/加锁INTRELOAD/重新登陆，非零时返回的错误信息CHARGETSTATE/服务器的状态CHARGETSERVERINFO/服务器的信息INTGETPROTOCOLINFO/协议信息沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文21CHARGETHOSTINFO/主机信息CHARGETCLIENTINFO/客户机的信息CHARGETFIELDNAMEINTFIELDNUM/字段名BOOLISEND/是否最后INTDROPDBCHARDB/删除数据库,非零时返回的错误信息VOIDSEEKDATAINTOFFSET/查找指定的数据INTCREATEDBCHARDB/创建的数据库，非零时返回的错误信息VOIDFREERECORD/释放的结果集UNSIGNEDINTGETFIELDNUM/得到的字段数BOOLCONNECTDBDATABASE_PARAMP/连接的数据库MYSQL_ROWGETRECORD/得到的结果（一个记录）MY_ULONGLONGGETROWNUM/得到的记录数BOOLSELECTDBDATA_PARAMPARA/选择数的据库BOOLUPDATERECORDDATA_PARAMPARA/更新的记录BOOLSELECTRECORDDATA_PARAMPARA/选择的记录BOOLINSERTRECORDDATA_PARAMPARA/插入的记录BOOLDELRECORDDATA_PARAMPARA/删除的记录BOOLSELECTALLDATA_PARAMPARA/选择所有的记录CHAROUTERRORS/输出的错误信息CDATABASE/初始化的数据库VIRTUALCDATABASE/关闭的数据库连接PRIVATEMYSQLMYSQL/数据库的连接句柄MYSQL_RESQUERY/结果集MYSQL_ROWROW/记录集MYSQL_FIELDFIELD/字段的信息（结构体）BOOLFINDSAVECHARSTR/查找并保存的结果集通过CDATABASE类中定义的这些功能函数，我们可以通过远程或者本机完成对MYSQL数据库的绝大部分操作，并且通过定义了解锁及加锁是的部分功能，从而使得沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文22应用程序能够多进程或多线程访问数据库，大大提高了提高办公效率。以上函数的具体功能都可以通过调用CAPI函数来实现的。33MYSQL数据库简介MYSQL是一个真正的多用户、多线程SQL数据库服务器。SQL（结构化查询语言）是世界上最流行的和标准化的数据库语言，它使得存储、更新及存取信息更加的容易。MYSQL是一个客户机或者服务器结构的实现，它是由一个服务器守护程序MYSQLD鸡许多不同的客户程序以及库组成的数据库15。MYSQL的主要目标是快速、易用及健壮。最初是因为MYSQL的创始人需要这样一个SQL服务器，它能够处理与任何不昂贵得硬件平台上提供数据库，在一个数量级上的大型数据库，但速度必须更加快速，MYSQL因此也就开发出来了。MYSQL自身并不支持WINDOWS的图形化界面，所以，所有的数据库操作及管理功能都只能在MSDOS方式下来独立完成。首先，必须登陆MYSQL服务器进行验证数据库管理权限，即在提示符MYSQLBIN下输入MYSQLHHOSTUUSERPPASSWORD，提示符改为MYSQL时表示登陆数据库成功。然后，选择所要操作的数据库，即MYSQLUSEDATABASENAME。接着就可以使用SQL语句进行查询了。如果需要退出数据库服务器，可输入QUIT命令，这样就可以退出服务器了。当然，由于MYSQL数据库的知名度越来越大，许多的第三方软件公司也相继推出了，一系列可以再WINDOWS下的图形化界面下操作的软件。如EMS公司的EMSMYSQLMANAGER就提供了WINDOWS图形化界面的MYSQL数据库的操作软件，并且可以实现各种功能。331利用ODBCAPI实现MYSQL数据库的功能调用ODBCOPENDATABASECONNECTIVITY就是开放式数据库的互联，作为WINDOWS的开放性结构的一个重要分支已经为很多WINDOWS程序员熟悉，ODBC的工作依赖于数据库的制造商提供的驱动程序，需要使用ODBCAPI的时候，WINDOWS的ODBC管理程序会把数据库访问的请求传送给正确的驱动程序，驱动程序再使用SQL语句命令DBMS（数据库管理系统）完成数据库的访问工作，因此，ODBC为我们的开发应用数据库的程序提供了非常强大的兼容性及灵活性。在WINDOWS下也可以对多种得数据库安装ODBC的数据库，来连接数据库并且访问它们的数据16。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文23相对于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MYODBCV25036。在WINXP环境下进行安装后，就可以使用编程语言通过ODBCAPI对MYSQL数据库进行各种ODBC所支持的各种操作命令。因为ODBC屏蔽了各种数据库的不兼容之处，所以，其它数据库的操作程序命令，通过ODBC同样可以对MYSQL数据库进行相关的操作。也就是说ODBC使程序对数据库的通用性及兼容性大大提高了。332门禁管理系统数据库表设计数据库中有两张表，各字段如图37所示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。表37用户信息数据表字段名称数据类型字段大小必填字段卡号文本50无姓名文本16无学号文本26无系别文本20无性别文本8无出生日期日期/时间50无联系电话文本50无家庭住址文本50无沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文244系统功能设计41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。系统主界面图图41门禁管理系统用户登录界面42天线连接模块设计本模块采用的函数结构如图42所示CONNECTDLGONCONNECTBTNONDISCONNECTBTNGETREADERVERSION图42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。沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文25APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_OPENOUTHANDLE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。APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_CLOSEINHANDLEHCOM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。APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_GETRFPOWERHANDLEHCOM,UNSIGNEDSHORT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。APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_SETRFPOWERHANDLEHCOM,UNSIGNEDSHORTRF_POWER,INTMS_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01DBM为单位，即280为沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文2628DBM。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。APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_GETFREQHANDLEHCOM,UNSIGNEDCHARCHANNEL,INTMS_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FREQUENCYHOPPING，1对应902750MHZ，2对应903250MHZ）,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。APISTATUSWINAPIRFIDAPI03_SETFREQHANDLEHCOM,UNSIGNEDCHARCHANNEL,INTMS_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FREQUENCYHOPPING，1对应902750MHZ，2对应903250MHZ）；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。43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，当系统向读写器发沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文27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44标签读取示意图44写标签模块设计第一阶段1）提取从存储器或高速缓冲存储器中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器（PROGRAMCOUNTER）指定存储器的位置，程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后，程序计数器根据指令长度增加存储器单元。指令的提取必须常常从相对较慢的存储器寻