赵子罡基于RFID射频识别技术的小型门禁系统设计汇编

1、编号:哈尔滨工业大学大一年度项目结题报告项目名称：基于rfid射频识别的小型门禁系统设计项目负责人：赵子罡 学号:1120610431联系电话电子邮箱: zzg 163 best院系及专业：电气工程及自动化学院电气工程及其自动化专业指导教师：李 琰 职称：高级工程师联系电话电子邮箱: tenlon院系及专业：电气工程及自动化学院电气工程及其自动化专业哈尔滨工业大学基础学部制表 填表日期：2013年6月9日、项目团队成员姓名性别所在院学号身份证号本人签字赵子罡男电气工程及自动化学院1120610431632124199502010070李雨琪女

2、电气工程及自动化学院1120610411230103199408210326张达男电气工程及自动化学院1120610417230805199307230636王翌霖男电气工程及自动化学院112061042441280119950719115x二、指导教师意见签 名：年 月 日三、项目专家组意见组长签名：（学部盖章）年月日四、项目成果序号名称说明五、项目研究结题报告基于rfid射频识别的小型门禁系统设计电气工程及自动化学院 赵子罡 王翌霖 张达 李雨琪指导教师李琰高级工程师摘要：智能门禁系统的使用在国内还处于发展时期，因此对关于门禁系统的理论与实践进行 研究就非常重要，从小型分立式到大型网络化的

3、过渡不失为一条好路子。课题组提出了一种 基于rfid射频识别的小型门禁系统设计方案，该方案结合了rfid射频卡使用简单、维护方便及单片机体积小、功耗低、可编程的特点，以一道门单向使用的小型门禁系统为例，论证 rfid和单片机的配合使用确实可以使门禁系统尽可能小型化和集成化，达到灵活的可配置性 和较高的安全性的协调统一，并基于当前已有研究基础，结合本项目所得成果，对本领域今 后研究方向提出参考性意见。关键词：rfid;射频识别；单片机；门禁（一）引言智能门禁系统是对楼宇重要通道进行管理的装置。在楼门口、电梯等处安装控制装置， 例如：读卡器、指纹读取器、密码键盘等，住户要想进入，必须有卡或输入正确

4、的密码，或按 专用手指才能获准通过。门禁系统可有效管理门的开启与关闭，保证授权人员自由出入，限 制未授权人员进入10目前，门禁系统的控制手段主要有：指纹识别、人脸识别、虹膜识别、 密码/ 口令和射频卡等。前3种方式都属于生物识别技术，是以人体某部分的特征为识别载体 和手段，其唯一性和不可复制性决定了其是最安全的身份验证方法，但其价格昂贵，难以普 及，且涉及到个人隐私，只适用于高端和绝对机密的场所。射频卡是无线射频技术和智能卡 技术相结合的产物，其具有使用简单、维护方便等特点，适用于大部分应用场景。在亚洲和中国，门禁系统分别处于成长期和初始阶段。人们对门禁系统的了解还只停留 在认识教育和试用阶段

5、。在技术方面，中国目前也有很多厂家，仿制国外优秀的门禁系统， 但生产ic卡和读卡器的关键技术则被欧美国家和部分亚洲国家所垄断，并且真正形成大批量生产的厂家还只有美国；德国、英国次之；日本、台湾、新加坡处于同一档次；中国正处在起步 跟进的阶段。智能门禁系统的使用在国内还处于发展时期，因此对关于门禁系统的理论进行 研究就非常重要2。基于一件日常琐事（宿舍同学外出只顾带手机而忘带钥匙）引发的思考，本项目以一道 门单向使用的小型门禁系统为例，论证rfid和单片机的配合使用确实可以使门禁系统尽可能 小型化和集成化，达到灵活的可配置性和较高的安全性的协调统一。（二）项目研究内容及实施方案本项目中的小型门禁

6、控制系统是采用现代电子与信息技术控制建筑物内较小区域的出/入，对人（或物）的进/出，实行放、行、拒绝、记录和报警等操作的一种电子自动化系统。门 禁系统通过在建筑物内的主要管理区的重要部位的通道口安装门磁，电控锁或控制器，读卡 器等控制装置，能够对各通道口的位置，通行对象及通行时间，方向进行实时控制或设定程 序控制，从而实现对出/入口的安全控制。1 .项目内容1）系统总体方框图：（图表1）供电，数4rfid标签（钥匙链，射频卡,手机后壳等）图表1系统架构图2）控制部分：工作状态下rfid读卡器每秒检测一次，当检测到读卡范围内有可识别标 签时，自动使用预置加密方案读取卡内信息并通过 spi总线接口

7、上传至控制核心，同时停止 读卡，直到该卡离开读卡区域，重新开始寻卡；系统接收到识别请求后，由控制核心向储存 器发出命令，逐条查询比对系统内已存入数据库 user表的身份信息，若存在匹配项，则向机 械门锁发出解锁指令，同时读卡器上 led常亮（提示在延时期内开门）；若无匹配项，仅使 读卡器上led红色闪烁两次（提示卡无效）。至此一次工作流程结束。（参见下页图表2）3）门锁部分：锁控部分为市场上较常见的电控灵性锁， dc12v驱动，开锁电流250ma, 维持电流38ma,自带开/闭锁提示与锁位及门位检测。4）软件部分：编写基于c语言的管理软件。该软件应具有以下功能：提取和分析下位 机日志，数据库统

8、计与管理，数据的简单分析。开始、 : /系统初始化读卡器初始化寻卡防碰撞图表2开锁流程5）用户管理：在工作状态下，按下管理按钮（k1）, led常亮，说明主机进入管理模式,此时，读卡器工作，获得卡片信息时，则主机开始在数据库user表中检索该卡id:如无匹配项，led快速闪烁1秒，提示此卡未标记，此时按下标记按钮（k2）,主机将该卡id存入 数据库user表；若存在匹配项，则主机控制锁动作，此时要对该卡解除授权，按下删除按钮（k3）,主机将该卡id从数据库user表中删除，led快速闪烁1秒。增删操作完成后，新的user表将以覆写方式同步到sd卡的文件中以上操作均可在led常亮即管理模式激活时

9、重图表3用户管理复进行，要退出管理模式，在 led常亮时，按下管理按钮（k1）, led熄灭即表示主机回到 正常工作状态。（参见图表3）6）节能设置：控制核心在正常状态下结束一次工作流程，若 15秒以上未收到任何请求， 则自动进入空闲模式，此时将停止 cpu的工作，但允许ram,定时/计数器，串行通信口及 中断系统继续工作。7）数据管理：单片机内含user数据区，user数据用于用户授权，储存在 msp430f149内建的flash中，并在sd卡中另存。2 .实施方案：1）通过调查研究，根据实际应用需求，提出了具体的门禁系统设计方案和上位机所具备的主要功能：电子钥匙。管理人员能够利用门禁系统随

10、时设置人员的权限，直接控制了人员的 非法进入。3 ）根据实际实验场地条件，电源部分采用市电电源适配器配以智能省电的设计，电控锁 部分使用市售电控灵性锁，以便意外断电或系统故障时可用钥匙开锁.0电子钥匙使用物流版不干胶式rfid标签，可粘贴于手机等随身物品上，或直接对学生卡授权，可提高便利性。4 ）射频读卡器的设计可分为硬件部分和软件部分。硬件部分采用模块化的设计思想，以主控模块msp430f149为核心，结合读写芯片mfrc522及usb接口电路，设计读/发卡器的 硬件电路，实现对射频卡的控制与中心控制机之间的互通。系统采用 c语言进行系统的下位 机程序的开发，完成了读/写卡模块与ic卡之间的

11、通信，实现数据交换功能。3.分工情况赵子罡：系统总成，统筹规划及文案工作，软件程序编写；李雨琪：软硬件及研究材料的购置，文案工作；张 达：单片机的设置与安装；王翌霖：电控机械锁的设置与调试，软件程序编写。（三）项目学习研究成果经过前期各组员的认真学习，完成了对单片机msp430f149配套开发板kb-1b及rc522 射频读卡模块的安装与调试， 熟悉了其配套开发环境iar embedded workbench evaluation for msp430 v3.24a,学会了相关的bsl程序下载器及串口调试软件。截至中检时，小组完成了 初期实验性展示用程序的编写，该程序可读取rfid卡的卡号，并

12、进行识别，给出授权与否的判断，并回显至pc端，同时向与电控锁相连的i/o 口发出开锁指令。附：调试截图以授权用户id: 52e4a0cd为例，图表4为审核通过状态pc回显截图，图表5为其他卡 审核失败的pc回显截图添sscom32作者聂4蟠tt）,但rt 558m能作卷聂示猛汀丁;.mfont-ssocard id i言：52±4旬udaut1色d entrymf0ne-s5ocvd id is:i'bl&flsaaccess ikui期8图表4审核通过图表5审核失败后期学习中小组成员改变思路，在预期设计的基础上，结合授权人数为4-6人的应用实景，将授权表以纯c形式融

13、入核心代码，精简了内部程序，使单片机运行效率提升，并有效 降低了功耗。可通过数字序号快速管理用户，而无需读用户卡，管理模式新增管理卡认证， 有效提高安全性。增加以上功能后，系统设计更完整，增强了实景应用可行性。（四）项目创新点1、利用rfid识别技术通用性强的特点，可对现有介质（如学生卡、一卡通等）直接授权，使用方便;2、单片机为flash型存储，程序可自由定制，随时烧录，快速适应不同应用场景;3、各功能模块分体式设计，配置灵活，易于维护（五）经费使用情况（图表6）图表6经费使用情况序号名称型号单价（元）数量总额（元）使用说明1集成开发板msp430f149p 188.001188.00控制核心2rfid读写模块mfrc 52250.00150.00识别模块3rfid标签ucode g2xm1.2044.80识别标签4电控灵性锁 1h206p 108.001108.00-5电源适配器-10220.0012v,5v 各一只6材料费-20.00机盒、导线等7打印费-0.208016.00文书材料总计-406.80参考文献1张洁.基于rfid技术的智能门禁系统设计.河北科技大学,2010-3: 86-91. i2董庆贺，钟震林.基于rfid的门禁管理系统设计与实现.桂林电子科