基于非接触式IC卡的智能门禁系统的设计与开发_图文

1、武汉理工大学硕士学位论文基于非接触式IC卡的智能门禁系统的设计与开发姓名：张丽申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：梁楚樵20060401武汉理：大学硕士学位论文，（），厅，加陀，：，武汉理工大学硕士学位论文智能卡简介第章绪论卡，又称“集成电路卡”、“智能卡”，英文名称“”或“”。它是将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似，在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片（接触式卡）。芯片一般是不易挥发性存储器（、），保护逻辑电路，甚至于（中央处理单元）。卡的概念是世纪年代初提出来的，年法国公司和公司合作生产了世界上第一张过渡型卡产品，并牦这项技术应用到

2、金融、交通、医疗、身份证明等多个行业。它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度吼卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，卡存储器中的内容根据需要可以有条件地供外部读取，或供内部信息处理和判定之用。卡内存储有唯一的发行人和持卡人的识别标志，用以唯一的确定卡的身份。卡的应用领域可以说非常广泛，它除了覆盖传统磁卡的全部应用领域外，还扩展了许多磁卡所不能胜任的领域，这很大程度上归功于卡的大容量的数据存储能力与强有力的安全特性。卡的应用可分为金融系统应用和非金融系统应用，在某些场合这两种应用又有着紧密的联系。在金融领域中卡可作为信用卡、现金卡、证券卡或电子资金转帐卡等；在非金融

3、领域中，如卡预收费系统、卡门禁、卡考勤系统、公交卡通系统等。随着超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等的发展，卡逐渐形成了各种类别、不同工作方式的产品系列的家族。根据镶嵌的芯片不同，可将卡划分为：存储卡、逻辑加密卡、卡和超级智能卡；根据卡与外界数据交换的界面不同，可将卡划分为：接触式卡、非接触式号和双界面卡；根据卡与外界进行交换时的数据传输方式，可将卡划分为：串行卡、并行卡；根据卡的应用领域不同，可将卡划分为：金融卡和非金融卡。本论文的主要内容课题背景及意义随着社会经济的发展，城市面貌发生了巨大的变化，高楼大厦拔地而起，随之也产生了不少安全隐患，利用高科技手段犯罪的行为同益增多。怎

4、样才能使人们的安全防范措施跟得上科技的发展，并且更有效的阻止犯罪行为呢？仅仅靠传统的门锁和防盗门是远远不够的。“智能门禁系统”应运而生，它的出现打破了传统的由人来看门的方式白天有人站岗守门，晚上铁锁防护，而是仅用手中薄薄的一张卡片在读卡器前轻轻一晃，大门就可自动开启，既方便又快捷。智能门禁系统置身予现代化大厦和生活小区内，给都市生活增添了风采。门禁系统是对出入口通道进行管理的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装爱，无论结构设计多么合理。材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人口很多的通道（象办公室、酒店客房），钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换

5、都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁和电子密码锁。这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露。磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。近几年，非接触式卡在门禁市场上意气风发，由于它可以防水、防污、防尘和潮湿等恶劣环境，而其免刷卡动作，感应速度快，除了方便外，更可避免卡与读写器之间的摩擦，降低机

6、器故障率及器材损耗，且感应式读卡系统具备隔墙感应的特性，可兼顾隐密性与装磺设计之美观。再者，由于非接触卡的大容量读写存储特性，使感应卡门禁与考勤、计费、停车场等功能相结合，提升了系统性能及潜在价值。因此，专家认为，非接触式卡系统是门禁市场的主流方向。本论文拟解决的关键问题确定智能门禁系统的总体设计方案，研究非接触式卡读写系统，并通过武汉理一：大学硕士学位论文管理系统的具体实现，讨论读写设备应用系统开发，并对系统稳定性和安全性作出分析。根据项目的成本和实际需要和系统的软件需求开发系统的整体设计，并完成硬件系统和软件系统之间的通信协议。本文采用单片机与高集成读卡芯片相结合作为系统硬件的控制器和读卡

7、器进行对非接触式卡一系列操作，包括设计读卡器、写卡器、通信接，并利用高级语言来开发系统软件管理部分。由于写卡器与读卡器的硬件设计基本相同，软件设计也差别不大，因此该门禁系统重点是读卡器的设计，首先要弄清芯片的原理，确定主控制器及外部器件，然后设计电路原理图以及相应的软件设计，并针对系统硬件和软件之间要建立起来的通信协议，采用来完成二者之间的串口通信，并建立人性化的管理界面。课题设计的主要工作和任务本课题来源于深圳市金安通电子有限公司的工作项目智能小区一卡通控制系统，项目设计中采用非接触式卡作为一卡通门禁系统的关键技术，具有方便快捷，卡和读写器寿命长等优点，同时实现了小区居民基本信息收集和处理的

8、自动化，管理的综合化和现代化。智能门禁系统设计主要分为两个部分：硬件系统和软件系统。硬件系统包括硬件电路功能的构造和芯片的选择；软件系统包括非接触式卡读写加减操作程序的编写、系统安全加密和串口通信程序的编写，以及应用操作界面的设计。以射频识别技术为基础，通过将射频卡工作原理特性提取，对智能门禁系统中的用户卡身份进行初步识别鉴定。依照国际标准，根据射频通信的基本原理，采用先进的调试手段，设计出种完整的非接触式卡读写模块。针对系统硬件和软件之间要建立起来的通信协议，采用来完成二者之间的串：通信，并建立人性化的管理界面。武汉理工大学硕十学位论文第章非接触式卡技术卡技术背景与应用概况技术是产生于世纪末

9、的新兴课题。随着微电子学科、集成电路制造技术以及现今电子计算机技术和理论发展，为智能卡技术的出现奠定了理论和技术基础。当第一次提出智能卡的概念时，由于当时的条件限制，从硅芯片的制造技术或者是成本而言可行性都不商，而采用磁条技术的射频卡制造则相对成本较低。随着芯片制造技术的发展和先进工艺的采用，接触式卡有了长足的发展。上世纪末，以银行为代表的企业广泛发行了各种信用卡。这些卡以其保密性好、可靠性高的接触式芯片制作而成。其后的非接触式卡出现为智能卡的发展开辟了一个全新的领域。接触式卡和非接触式卡相比，它继承了接触式卡的容量大、安全性高的特点，同时也克服了以接触方式工作的卡所无法避免的缺点，如触点磨损

10、、污染、静电以及插卡不便的读写过程，使非接触式卡的使用更加自由，应用更加广泛锄。由于卡的潜在应用范围极广，其诸多的优越性已引起了有关人士的广泛重视，使用呈快速增长趋势，尤其非接触式卡的开发，得到了国内外学术界和科技工作者的广泛关注和研究。近几年来，射频识别系统的发展极其迅猛。国内智能卡技术起步较晚。我国对卡行业的发展始于年左右建立的“金卡工程”。近年来，我国的发卡量年增长率达到至，已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。非接触式卡的工作原理非接触式卡由芯片和感应天线组成，并完全密封在一个标准卡片中，无外露部分。非接触式卡的读写过程，通常由非接触式卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作【。与接

11、触式卡相比，非接触式卡非常适用于公交、考勤等需要频繁读写卡的场合。非接触式卡是根据射频电磁武汉理工大学硕士学位论文感应原理产生的。它的读写操作只需将卡放在读写器射频能量范围内就能实现数据交换，不需接触，使用非常方便快捷、不易损坏。非接触式卡本身是无源体，它通过卡片上配置的发射机应答器振荡线圈与基站振荡线圈的藕合取得能量，通过必要的通信软件配合，保证卡与基站间实现双向数据交换。当基站读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读

12、写器。由非接触式卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。非接触式卡简介本设计中采用的非接触式卡为智能射频卡，其核心是公司的（，一）系列微芯片。它决定了射频卡的特性以及射频卡读写设备的诸多性能。卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达以上，供卡片上工作。工作频率。射频卡所具有的独特的（射频）非接触式接：标准已被制定为国际标准：标准。芯片内建有高速的，等。卡片上除了微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件。射频卡上具有先进的数据通

13、信加密和双向验证密码系统，具有唯一的射频卡系列号；且具有防重叠功能：能在同一时间处理重叠在射频卡读写设备天线的有效工作距离内的多张重叠的射频卡。射频卡与读写设备通信使用握手式半双工通信协议，射频卡上有高速的协处理器，符合标准。射频卡上内建有存储容量的，并划分为个扇区，每个扇区划分为个数据存储块。每个扇区有多种密码管理方式。射频卡上还内建了具有增值，减值功能的专项数学运算电路，非常适合诸如公交、地铁等行业的检票收费系统。典型的操作时间最长不超过，其中包括射频卡的认证，个扇区的读操作（，个扇区的认证），个扇武汉理：大学硕士学位论文区的写操作（）。射频卡上的可擦写次数超过万次以上，数据保存期可达年以

14、上，且射频卡抗静电保护能力达以上。非接触式卡的功能组成如图所示为非接触式卡的功能组成图。）（把衄射累接口电珞：敦字电路蔷务器眶是“。，血羹：调制懈）调。扎睦骛。巍嗵吐弹批血熊影吼。，础图￥非接触式卡的功能组成图整个卡片包含了两个部分，射频接口电路和数字电路部分。射频接口电路射频接电路部分【主要包括有波形转换模块。它可接收卡片读写器上的的无线电调制讯号，一方面送调制解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步的处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。（复位）模块主要是对射频卡上的各个电路进行（上电复位），使各电路模块同步启动并工作。数

15、字电路部分非接触式卡的数字电路部分主要有以下几个部分组成：应答请求模块（）、防冲突模块（）、选择确认模块（武汉理：大学硕士学位论文）、认证及存取控制模块（）、控制及算术运算单元（）等七个模块。射频卡通过这七个模块具体完成对处在射频卡读写设备天线工作范围之内的卡，进行初步选择、确认选择、密码验证、算术操作功能【，。（）模块：应答请求模块当一张卡片处在卡片读写器天线的工作范围之内时，程序员控制读写器向卡片发出（或）命令后，卡片的将启动，将卡片中的卡片类型号（）共个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行第一步的工作，读写器对卡片的其它操作（等）将不会进行。模块：防冲突功能模块

16、如果有多张卡片处在卡片读写器天线的工作范围之内时，模块的防冲突功能将被启动工作。在程序员控制下的卡片读写器将会首先与每一张卡片进行通信，而取得其系列号。由于系列号是唯一的，卡片读写器的防冲突功能配合卡片上的防重叠功能模块，可根据卡片的序列号来区分已选的卡片。这样，由程序员来控制读写器就可以根据卡片的序列号来选定一张卡片了。被选中的卡片将直接与读写器进行数据交换，未被选择的卡片处于等待状态。模块启动工作时，卡片读写器将得到卡片的序列号（）。序列号存储在卡片的中，共有个字节，实际有用的为个字节，另一个字节为校验字节。模块：选择确认模块主要用于射频卡片的选择。当卡片与读写器完成了上述两步骤时。程序员

17、控制的读写器要想对卡片进行读写操作，必须对卡片进行“”操作。被选中的卡片将存储在中的卡片容量（）传送给读写器后，读写器即可对卡片进行深一步的操作。模块：认证及存取控制模块【，经上述个步骤确认已经选择了一张卡片后，程序员还必须对卡片上已经设置的密码进行认证，才允许进一步的操作。卡片上有个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密码，互不干涉。因此，每个扇区可独立地应用于一个应用场合。由此便可以实现一卡多用的功武汉理：人学硕士学位论文能。认证过程采用三遍认证的令牌原理。认证过程中的任何一环出现差错，整个认证将告失败，必须重新开始。由于卡片中的每一扇区均有其各自的密码，如想对其它扇区进行操作，必须分别完成上

18、述认证过程。如果事先不知卡片上的密码。由于密码的变化可以极其复杂，因此靠猜测密码而想打开卡片上的一个扇区的可能性几乎为零。认证及存取控制模块充分保证了卡片的高度安全性、保密性及卡片的应用场合多样性和一卡多用。如图所示为三遍认证的令牌原理框图。（饕攘艟残瓣卡（）。诿篝蒜卡（）图三遍认证的令牌原理框图认证过程是这样进行的：（）环：由卡片向读写器发送一个随机数据；（）环；由读写器收到后向卡片发送一个令牌数据，其中包含了读写器发出的一个随机数据；（）环：卡片收到后，对的加密部分进行解密，并校验第一次由（）环中卡片发出去的随机数是否与（）环中接收到的中的相一致：（）环：如果（）环校验是正确的，则卡片向读

19、写器发送令牌；（）环：读写器收到令牌后，读写器将对令牌中的（随机数）进行解密：并校验第一次由（）明：中读写器发出去的随机数是否与（）环中接收到的中的相一致；如果上述的每一个环都为“真”，都能正确通过验证，则整个的认证过程将成功。读写器将能对刚刚认证通过的卡片上的这个扇区可以进入下步的操作。武汉理工大学硕学位论文卡片中的其他扇区由于有其各自的密码，因此不能对其进行进一步的操作。如想对其他扇区进行操作，必须完成上述的认证过程。认证过程中的任何一环出现差错，整个认证将告失败。必须从新开始。如果事先不知卡片上的密码，则由于密码的变化可以极其复杂，因此靠猜测密码而想打开卡片上的一个扇区的可能性几乎为零。

20、模块：控制及算术运算单元这一单元是整个卡片的控制中心，是卡片的“大脑”。它主要对整个卡片的各个单位进行微操作控制，协调卡片的各个步骤；同时还对各种收发的数据进行算术运算处理、递增递减处理、运算处理等。控制及算术运算单元模块是芯片中内建的中央微处理机（）单元。单元主要作用是辅助控制及算术运算模块，暂时存储运算的结果。如果某些数据需要存储到中，则由控制及算术运算单元从中取出送到存储器中；如果某些数据需要传送给读写设各，则由控制及算术运算模块从中取出，经过射频接口电路的处理，通过射频卡上的天线传送给射频卡读写设备。中的数据在射频卡掉电后（射频卡离开读写设备天线的有效工作范围）自动被清除。同时，中还固

21、化了射频卡运行所需的必要程序指令由控制及算术运算单元取出指令对每个单元进行控制。使射频卡能有条不紊地与射频卡的读写设备进行数据通信。模块：数据加密模块该单元完成对数据的加密处理及密码保护。加密的算法可以为标准算法或其他。：存储器及接口电路模块该模块主要用于存储数据。中的数据在射频卡掉电后（射频卡离开读写设备天线的有效工作范围内）仍将被保持。用户所需存储的数据被存放在该模块中。卡片的存储结构号片的存储容量为位字长（即位字长），采用武汉理丁大学硕士学位论文作为存储介质，整个结构划分为个扇区，编为扇区。每个扇区有个块（），分别为块，块，块和块。每个块有个字节。一个扇区共有。如下图所示： 图卡片的存储

22、结构每个扇区的块（即第四块）包含了该扇区的密码（个字节）、存取控制（个字节）、密码（个字节），是一个特殊的块。其余三个块是一般的数据块。但扇区的块是特殊的是厂商代码，已固化，不可改写。其中；第一个字节为卡片的序列号：第个字节为序列号的校验码；第个字节为卡片的容量“”字节：第，个字节为卡片的类型号字节，即字节：其他字节由厂商另加定义。卡的安全性卡从诞生到现在的发展是非常迅速的，在之前磁卡技术非常成熟和广泛使用的境况下，卡之所以备受重视，进而后来居上的一个重要原因就是它有着较磁卡要好得多的安全性和可靠性。：基堡里皇；盔堂堡主堂堡笙塞一一密码系统所有的密码系统都按相同的基本方式工作【：把一个原本的消

23、息（称之为明文）通过加密算法和加密密钥转换成编码的消息（密文）。它仅能被解密算法和解密密钥所译码。秘密通常保留在密钥上，不在算法上。密码系统可分为不同的两类，即保密密钥系统和公开密钥系统。实际上，二者都要使用保密的密钥。保密密钥的关键之点在于算法是宛全可逆的（亦即对称的），所以又被称为对称密钥系统。如果对密码电文执行加密操作。将再次获得原本的普诵电文保密密钥系统的工作方式如图所示。图保密密钥系统的工作方式保密密钥系统的核心是密钥，它有着高度的机密性。问题在于如果一个入知道了密钥之后，他就可以破译该密钥所加密的消息，而系统无法查明该密钥是这个人自己的还是非法得到的。另外，当有着许多对的发送着和接

24、收者时，由于每一对之间都需要一个单独的相互同意的密钥，这就成了一个十分繁琐的不实际的问题了。因为密钥的数量可能达到人数的平方的数量级。由此，人们引入了非对称密码系统的概念，即加密和解密算法是不同的。使密码电文再次通过加密系统时，不能产生出原本的消息，因而系统是不对称的。在这种情况下，需用两个不同的密钥，一个用于加密，一个用于解密。这些密钥有着数学上的联系，并可能设计出一种算法使得加密密钥可以公开，然而用这种方法确定的解密密钥则不能公开。具有这种性能的密码系统称为公开密钥系统，。在这种系统中要发送则加密的消息时，发送者应先从一张公开的表中查到接收者的加密密钥，并用此密钥对消息加密。然后发送者可用

25、不保密的通讯方法来发送这份密文。接收者则用他保密的解密密钥予以译解。公开密钥系统的工作方式如图所示。武汉理工人学硕士学位论文图公开密钥系统的工作方式公开密钥有两个非常重要的优点，首先是大大地简化了密钥的分布和管理，因为每个人只需记住它自己的解密密钥就可以了。其次是提供了实现“电子签名”的可能性，这是一种在应用中，诸如家庭银行和电子邮件等特别重要的性能。在卡的保密系统中，目前采用得最多的是保密密钥系统。而对于公开密钥系统的使用由于在硬件上的限制，目前的使用还非常地少。然而，随着卡的不断发展，在将来的智能卡系统中将会更多地采用公开密钥系统以便实现电子签名在卡中的使用。卡数据的安全性为了保证卡的安全

26、使用，卡的发行者与卡的持有者之间的数据传输存在着相互鉴别的问题。发卡者对来访卡的鉴别发卡者向来访卡发一串随机数，后者用它的密钥对该数计算，前者通过验证其计算结果来识别卡的真伪。发卡者对持卡人的鉴别如果持卡人能够恢复发卡者送来的、经过修改的随机数的原值，或者他对送来的随机数所作的外部修改，跟卡中保密代码副本（由发行者预制）对该随机数所作的内部修改结果一致，那就证明持卡人是合法的。用户对发卡者的鉴别用户对发卡者的密码算法作逆运算，若得出了只能由发卡者导出的预言结果，就证实对方是真的发卡人。武汉理工大学硕士学位论文第章智能门禁系统设计分析系统需求分析系统的设计目标射频卡技术在实际生活中的应用范围非常

27、广泛，各个行业的产品需求各不相同，因此不可能开发设计出通用的系统方案。本项目暂时只考虑在门禁系统中的应用，至于其他方面的应用可以在智能门禁系统的基础上进行改进和扩展。本智能门禁系统主要可应用于需要在出入口进行身份验证的场合，如智能楼宇、智能住宅小区和停车场等。使用本系统的对象一般是一些具有初级计算机操作水平的保安或管理人员。因此，本系统所要求在软件界面设计和硬件设备设计中的基本设计目标如下：（）界面友好性根据本系统的使用对象的计算机文化程度，系统软件除了能完成系统的功能之外，还必须具有界面友好性，可以扩大系统使用普遍性。（）可靠性和安全性在系统硬件设备选型、总体结构设计、软件设计等各个方面要充

28、分考虑可靠性和安全性。在设计方面，要采用容错设计。在设备选型方面，要保证软、硬件的可靠性，必须考虑采用成熟的技术和产品。在设备选型和系统设计的各个方面都尽量减少故障的发生。（）易操作性智能门禁系统是面向各种管理层次使用的系统，系统及其功能的配置以能给用户提供舒、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学，而绝不能因“智能”而给用户带来不便，甚至烦恼。（）可扩充性本系统考虑今后发展的需要，因而必须考虑系统产品系列、容量与处理能力等方面的扩充与换代的可能，这种扩充不仅充分保护了原有投资，而且具有较高的综合性能价格比。武汉理工人学硕士学位论文系统实现的主要功能如今的门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管

29、理，它已经逐渐发展成一套完整的出入管理系统。完整的门禁监控系统需要实现的功能相当多，本系统所能够实现的功能主要如下：（）电子钥匙：发行授权后的卡，可以当作电子钥匙，将非接触式卡在感应器前一晃，感应器内指示灯由红变绿，门锁便自动打开。同时控制器记录开门的日期、时间及持卡人姓名等。（）开门权限：可以根据人员权限需要设定开门区域（数量），可设置有效日期，期间内每天可设置多个时间段，每个时间段起始值任意定义，每张卡均可设置节假日。（）记录和查询信息：当持卡人读卡后，系统将记录读卡人的个人信息、读卡时间、卡号等信息：管理人员也可以根据需要，随时查询本部门人员的出入门状况。（）操作密码和权限：每个操作人员

30、可以修改自己的密码，提高系统的安全性；可以设置操作人员及分别授予不同的操作权限。系统的组成本智能门禁系统由非接触式卡、发卡器、读卡器和主控机组成，此外还包括外部门禁设备，如出门按钮、报警传感器、电子磁力锁等。主控机与发卡器连接构成发卡管理系统，与读卡器连接构成门禁管理系统，实现对读卡器的数据进行加工处理，进行数据库管理，供管理者查询和决策。发卡器与读卡器在硬件设计上基本相同，因此，在下几章节中重点以读卡器的设计来介绍软硬件设计。卡的选择在卡选择中一般应根据系统的实际要求，综合考虑工作频率、作用距离、安全要求和存储容量几个方面的要求。常用的非接触式卡【】芯片种类很多，但在我国使用较多的有以下三种

31、：瑞士公司的、为代表只读型射频芯片：美国公司的（）、（）为代表的可读写型武汉理大学硕士学位论文射频芯片；荷兰公司为代表的可读写型射频芯片。它们的主要技术参数如下表所示：表卡技术参数比较表型号，读写特性只读型可读写型可读写型频率启控电压存储容量序列号唯一唯一唯一操作时间工作距离写卡次数读无限次万次万次数据保存年年年使用温度一以（）为代表的可读写型卡，内部具有存储器容量（总容量为）供用户写入使用，成本价格逶中。可以应用于交通、医疗、通讯、教育、娱乐等多样化的应用领域中作为用户的消费记录和证件使用。相比于可读写型卡，芯片容量较大，具有的储存容量，并划分为个可单独管理使用的用户分区，每个分区仍具有的储

32、存容量。针对此卡智能门禁系统的具体要求，设计中我们考虑采用价格合适、性能优异、可扩展到种不同用途的￥卡，足够满足以后使用的要求。现在我们只用卡中个区的一个区，存放系统密码和个人身份号（）等相关数据。密码是一个单位或一个部门一个，个人身份号是每人一个且唯一的。密码和个人身份号（）是在发卡时由发卡器写入的。在门禁系统中，首先由读卡器认证卡的密码，只有密码认证通过后，才进一步读取卡的，发开门信号。发卡器发卡器是一种专用的卡读写嚣，其作用是完成卡和电脑的之间的信息交流。它实际上就是将卡初始化，写入系统密码和个人身份号等数据的一种专用写卡器。发卡器直接与机通过串行口相连，由系统管理员操作，在机上设簧好要

33、写入的数据，发出特定的写卡命令后完成。发卡系统必须采用严格的密码准入制度，再设置一个系统卡，只有手握系统卡的人才有资格发卡，经过这些措施可以保证发卡的安全。与读卡器不同，写卡器往往处于被动地位，不主动读写进入射频能量范围内的射频卡，必须接收机的命令才操作。读卡器读卡器在门禁系统中是核心的工作机，它是智能化卡与开关门设备之间的桥梁，其数量较多，根据需要安装在方便的地方。它可以独立工作，只要给它提供电源就可以了。也可以联网工作，通过或串行口与主控机相连。读卡器是主动操作的，只要有非接触式卡进入读卡器天线射频能量范围，读卡器便通过射频信号与智能卡通信，认证密码，读写卡中的数据，并将其存入读卡器系统的

34、存储器中。在联网的情况下，读卡器能应管理机的请求将存放在存储器中的数据次性地传送给机。主控机般门禁系统有两种不同的构成方案，一种是读卡器不带存储器，主控机直接与读卡器相连，读卡信息实时地传送给此机，这种系统读卡器设计相对比较简单，但读卡器不能脱离机工作，机能带的读卡器有限，机不能更好地处理其它管理事务。另一种是读卡器独立工作，内部用较大的存储器存放读卡数据，采用采集器人工采集读卡器中的数据，再传送到管理机上。我们采用综合前面两种方案，读卡器带一定容量的存储器，存放平时的读卡数据，既可以用通信接口与主控机连接。读卡器内的数据传送到主控机，这适用于读卡器数量少且短距离通信，又可以用通信接口与主控机

35、联成网络系统，定时或手动请求读卡器发送存放在存储器中的读卡数据，这种适用于范围大且长距离通信。这样可根据门禁管理的实际情况来决定上述哪种连接方式，总之机既能管理网上的读卡器又能作一般的管理机使用。系统的安全机制（）由于每个子系统分别使用卡不同扇区，采用不同的密码及一卡一密，所以系统安全可靠，系统的密钥由用户方提供，即使是软件开发商也很难破解，提高了系统的保密性。（）由于非接触式卡序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前己将序列号固化，不可再更改。卡与读写器之间采用双向验证机制，非接触式卡在处理前要与读卡器进行三次相互认证，传输过程中所有的数据都经过算法加密，数据安全可靠。（）系统软件设有操作权限以

36、及启动和关闭密码，同时每个用户也拥有自己独立的操作密码，从而从操作上保障了系统的安全。武汉理。：犬学硕七学位论文第章智能门禁系统硬件设计通用型门禁系统的设计在实际门禁应用系统中，较多采用系列单片机（如等）作为系统的主控制器。这种读写器价格较理想备体积小，便于携带。较为符合对读写各种类型卡的设计要求。鉴于设计中要求读卡器数量多且读写时序不太复杂，考虑采用实惠型的系列单片机为核心制作卡的读写设备，单片机通过串口或与微处理机结合，可以充分发挥微处理机的强大功能，组成实用的卡读写系统。硬件设计通用型的核心是卡读写设备和主控机，两者通过或实现串行通讯。主控机主要完成人机交互功能，接受由用户输入的指令和数

37、据，通过串行通讯口与卡读写设备进行通讯，实现对卡的具体操作。卡读写设备以当前较为流行的系列单片机为核心。软件设计通用型的门禁系统的软件主要包括人机交互软件、主控机与卡通讯软件和卡读写程序三部分。人机交互软件主要用于接收用户输入的智能卡操作指令及相关操作数据，并将这些指令和数据传递给通信软件部分，然后由读写设备具体实现。主控机和读写设备般采用中断方式工作，其数据格式、数据传输速率、串口选择方式和定时器方式等应具体根据不同的系统、设计要求和系统软件的设计方法而确定。晶振频率多选为。主控机中运行的人机交互软件可以采用等工具编写。卡读写设备监控程序和读写程序多采用系列单片机语言编写。菲接触式卡读写设备

38、与通讯程序的框架，主要包括数据发送子程序、数据接收子程序、中断服务子程序和读写程序。不同生产厂家的卡读写时序不同，一般需要根据生产厂商提供的产品技术说明，按照特定的时序才能进行读写等操作。武汉理大学硕士学位论文系统硬件框图在前一章中，我们介绍了系统要实现的具体功能，系统硬件设计就是遵循系统的功能需求来实现并进行系统设计。系统硬件框图如图所示。读写模块陪刮电锁控制模块微。刊键盘显示模块时钟电路弓处理刮通讯模块器存储模块除穹牟刮电源模块微处理模块主芯片简介图系统硬件框图微处理模块中的主芯片选用公司的，】。具有个并行可编程的非易失性程序存储器字，其数据存储器被分成通用寄存器（）和特殊功能寄存器（）。

39、数据接发时涉及到可读写的中断控制（）寄存器，它包括各种对于寄存器溢出，端口变化和外部引脚中断的使能位和标志位。单片机具有单独的内部电路串行编程（）能力。当安装在用户板上时允许用户下载新的代码。这种方法允许通过将程序代码装入存储器，而代码中则不需要加载程序。单片机内建个数据存储器（）字节，字节，内设个输入输出端口：端口、端口和端口。对端口读写时，都要涉及到相应端口的数据方向寄存器的状态。特性具有高性能除程序分支指令为两个周期外，其余均为单个周期指令武汉理工人学硕士学位论文运行速度：时钟输入，指令周期中断能力（达到个中断源）个程序存储器，个字节，字节读写模块非接触式卡读卡器主要由单片机控制系统和读

40、写模块两部分组成，读写模块是非接触式卡读卡器的关键部件，它包括相应的射频天线部分。读写芯片概述读写模块中的关键部件是公司生产的用于读写非接触式卡的专用读写芯片。系统单片机对读写模块的操作就是对进行控制，通过实现对卡操作。它是单片机与卡之间数据传输的桥梁。是应用于工作频率非接触式通信中高集成读卡系列中的一员。该读卡系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持所有层内部的发送器部分，不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线（可达）。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于兼容的应答器信号。数字部分处理帧和错误检测。此外，它还支持快速加密

41、算法用于验证系列产品。方便的并行接口可直接连接到任何位微处理器，这样给读卡器终端的设计提供了极大的灵活性。特性如下：无线传送数据和能量（不需要电池）工作频率工作距离最高可达（天线的结构决定）数据高度可靠：位，奇偶校验，位编码，位计数真正的防冲突机制字节，分成个区，每区又分成段，每一段中有个字节数据可以保持年，可写，次需要通过轮确认（）存储结构存储器被分成个区，每个区中有个段，每段有字节。在擦除状态时，读单元的值是逻辑：在写状态时，读单元的值是逻辑，如图所示；迭段蟹码访阔位密码），图存储结构厂商段是存储器第一个区的第一个数据段（段）。它包含了卡厂商的数据，基于保密性和系统的安全性，这一段在卡厂商编程之后被置为写保护。所有的区都包含个段（每段字节）保存数据（区只有两个数据段和一个只读的厂商段）。数据段可以被以下的访问位配置：读写段，用于比如无线访问控制。值段，用于比如电子钱包，它需要额外的命令，像直接控制保存值的增加和减少，在执行任何存储器操作前都要先执行确认命令。值段可以实现电子钱包的功能。值段有个固定的数据格式，可以进行错误检测和纠正并备份管理。值段只能在值段格式的写操作时产生。值：表示一个带符号字节值。这个值的最低一个字节保存在最低的地址中，取反的字节以标准的格式保存。为了保证数据的征确性和保密性，值被保存了次，两次不取反保存，一次取反保存。：表示一个字节地址，