物聯(lián)網(wǎng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于RFID的門禁系統(tǒng)

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1 簡介

Hi，大家好，學(xué)長今天向大家介紹一個(gè) 如何使用RFID技術(shù)構(gòu)建一個(gè)單片機(jī)門禁系統(tǒng)

基于RFID的門禁系統(tǒng)

大家可用于課程設(shè)計(jì) 或畢業(yè)設(shè)計(jì)

選題指導(dǎo)，項(xiàng)目分享：
https://gitee.com/yaa-dc/warehouse-1/blob/master/iot/README.md文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-480899.html

本篇博客，學(xué)長先向大家介紹射頻識別技術(shù)的概念、分類及工作原。然后介紹本次使用的射頻芯片 MFRC522。

RFID 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為硬件部分和軟件部分。

硬件部分以 MFRC522 射頻識別模塊為核心，結(jié)合主控模塊 STC89C52 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的外圍硬件電路，實(shí)現(xiàn)對射頻卡的控制與 MCU 之間的互通。軟件部分采用 C 語言進(jìn)行系統(tǒng)的下位機(jī)程序的開發(fā)，完成與 IC 卡之間的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換功能。

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2 緒論

2.1 課題背景與目的

門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集自動(dòng)識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體。門禁系統(tǒng)可有效管理門的開啟關(guān)閉, 對出入人員進(jìn)行監(jiān)控管理。基于RFID的門禁系統(tǒng)通過對射頻IC卡的識別，保證那些持有相應(yīng)證件的人員能自由進(jìn)出，阻止外來人員或無法提供證件的人員進(jìn)入。還有些門禁是利用生物識別的技術(shù)，通過對人體某些部位（如眼睛、指紋）的識別來確認(rèn)來人是否經(jīng)過授權(quán)。這種門禁系統(tǒng)相對射頻識別的系統(tǒng)安全系數(shù)有很大提高，但其成本較高，在日常生活中還未廣泛應(yīng)用。

3 射頻識別

3.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID) 技術(shù)是從八十年代逐漸走向成熟的一種自動(dòng)識別技術(shù)，它是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。

根據(jù)射頻卡讀寫方式的不同可分成可讀寫(RW) 卡、一次寫入多次讀出(WORM) 卡和只讀(RO) 卡。 RW 卡成本較 WORM 卡和 RO 卡相比要高, 而且寫入數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)大于讀取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間。用戶可以一次性將信息寫入 WORM 卡, 寫入后數(shù)據(jù)不能改變。 RO 卡存有一個(gè)唯一的號碼。只可讀取，不能修改, 雖然安全性較高，但用途有限。

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3.2 射頻識別模塊

3.2.1 RFID模塊

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射頻識別「Radio Frequency IDentification,簡稱RFID」技術(shù)，又稱為無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，普遍應(yīng)用于企業(yè)/校園一卡通、公交儲值卡、高速公路收費(fèi)、停車場、小區(qū)管理等。

RFID 技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。

3.2.2 RFID模塊組成

標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)，耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。
閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。
天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。

這里使用的RFID-RC522模塊采用MFRC522芯片，SPI通訊方式，支持Mifarel S50、S70 、Pro、Desfire等類型的卡，附帶的白卡和鑰匙扣是S50卡，每張卡都有自己的標(biāo)識(UID)。

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4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的主要電路包括：讀卡器數(shù)據(jù)采集電路、串行 E 2 PROM 存儲電路、 LCD1602 顯示電路、串口通訊電路、報(bào)警電路、門控電路、鍵盤電路。

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器件列表

1. 主控芯片： AT89C52。
1. 讀卡器： YHY502ATG。
1. E 2 PROM： AT24C04。
1. LCD 液晶： ZL1602C2。
1. 串口通訊芯片： MAX232。
1. 報(bào)警器： 1 個(gè)蜂鳴器加一個(gè) LED 紅燈。
1. 門控器件：一個(gè) LED 綠燈。

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

4.1.1 硬件部分

LCD1602 顯示電路設(shè)計(jì)
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串口通訊電路設(shè)計(jì)
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報(bào)警電路設(shè)計(jì)
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4.1.2 軟件部分

在本系統(tǒng)中，軟件的設(shè)計(jì)主要包括：數(shù)據(jù)采集模塊、存儲模塊、顯示模塊、門控模塊、報(bào)警模塊、鍵盤模塊和上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)幾個(gè)方面。本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖 4-1 所示。

1. 數(shù)據(jù)采集模塊：讀卡器 YHY502ATG 通過天線讀取 RFID 卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。
1. 存儲模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給 AT24C04 進(jìn)行存儲。
1. 顯示模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若兩者完全相同，則液晶顯示正確的信息；若不相同，則液晶顯示錯(cuò)誤的信息。
1. 門控模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若兩者完全相同，則進(jìn)行開門操作；若不相同，則不開門。
1. 報(bào)警模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若不相同則報(bào)警。
1. 鍵盤模塊：通過鍵盤輸入密碼，并根據(jù)輸入密碼的有效性做相應(yīng)的操作。

4.2 軟件總體流程圖

系統(tǒng)的軟件總體流程圖如圖

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4.3 密碼子程序

當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，會一直判斷是否有按鍵被按下，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，系統(tǒng)會確定鍵值，關(guān)將鍵值存入到密碼數(shù)組里，然后將輸入的密碼與本身的密碼做比較，若相同，則執(zhí)行開門和顯示正確信息的操作；若不相同，則執(zhí)行報(bào)警和顯示錯(cuò)誤信息的操作。

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核心代碼：

P1=0x0f;
if(P1!=0x0f) compare(P1);
for(n=0;n<10;n++)
if(input[n]!=password[n]) break;
if(n==10)
{ if(m<10) continue;
WriteLcdCom(0x01);   //清屏
WriteLcdCom(0x80);  //第一行數(shù)據(jù)指針地址
for(s=0;s<16;s++)
 WriteLcdDat(str2[s]);
LEDG=0;
BUZ=0;
delay_10ms(20);
LEDG=1;
BUZ=1;
WriteLcdCom(0x01);
input[0]=" "; }
else if((n<10)&&(P1==0xbd))
{ WriteLcdCom(0x01);   //清屏
WriteLcdCom(0x80);  //第一行數(shù)據(jù)指針地址
for(s=0;s<16;s++)
WriteLcdDat(str4[s]);
LEDR=0;
for(s=0;s<5;s++)
{ BUZ=0;
delay_10ms(20);
BUZ=1;
delay_10ms(20); }
LEDR=1; }

4.4 數(shù)據(jù)采集子程序

執(zhí)行程序之前，首先要設(shè)置串口波特率等相關(guān)串口參數(shù)，然后上位機(jī)通過串口向下位機(jī)發(fā)送命令，并進(jìn)入串口中斷。下位機(jī)根據(jù)接收 SBUF 的值做相應(yīng)的處理。

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核心程序

uchar uart_process(void)
{uchar cmd;
uchar cStatus;
cmd = g_cReceBuf[1];
switch(cmd)
{case 0x20: // 尋卡， 防沖突， 選擇卡返回卡系列號(4 bytes)
cStatus =IicSendHY502(g_cReceBuf);  // 發(fā)送尋卡命令
cStatus =IicReadHY502(cp);   // 讀取卡號并存入到 cP
if((cStatus==SUCCESS)&&(cp[1]==CARD_SN))
{memcpy(&g_cReceBuf[0],&cp[2],4);
eeprom();}}//將讀取到的卡序列號與 E 2 PROM 里存儲的進(jìn)行比較
return cStatus;}
開始
上位機(jī)發(fā)送讀卡命令
Y
Y
N
N
有感應(yīng)卡 ？
驗(yàn)證感應(yīng)卡權(quán)限
權(quán)限滿足？
開門， 顯示正確信息
報(bào)警， 顯示錯(cuò)誤信息
延時(shí)后， 自動(dòng)關(guān)門
結(jié)束

4.5 顯示子程序

顯示子程序的主要功能是對當(dāng)前的門控狀態(tài)進(jìn)行顯示，顯示函數(shù)首先判斷是寫命令操作還是寫數(shù)據(jù)操作，若是寫命令操作，則根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的操作，如清屏、設(shè)置顯示模式等；若是寫數(shù)據(jù)操作，則在顯示器上顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。

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核心程序

void LcdShowError()
{ WriteLcdCom(0x38);  //顯示模式設(shè)置
WriteLcdCom(0x0c);  //開顯示， 無光標(biāo)， 光標(biāo)不閃爍
WriteLcdCom(0x06);  //讀寫字符后地址指針加一設(shè)置
WriteLcdCom(0x80); //第一行數(shù)據(jù)指針地址
for(k=0;k<16;k++)
{WriteLcdDat(str3[k]);
delay(20); }
WriteLcdCom(0xc0); //第二行數(shù)據(jù)指針地址

for(k=0;k<16;k++)
{ WriteLcdDat(str4[k]);
delay(20);}
WriteLcdCom(0x01);  }
void WriteLcdCom(unsigned char c)
{ LCDRW =00;
LCDRS=0;   //切換到寫命令
P0=c;
LCDE=1;
LCDE=0;
for(a=0;a<20;a++);}
void WriteLcdDat(unsigned char d)
{ LCDRW =00;
LCDRS=1;    //切換到寫數(shù)據(jù)
P0=d;
LCDE=1;
LCDE=0;
for(a=0;a<20;a++);}

4.6 存儲子程序

本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的存儲芯片選用的是 AT24C04，該芯片是串行的 E 2 PROM，支持 I 2 C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。

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核心程序

void eeprom()
{write_byte(0,0x1e);
write_byte(1,0xda); write_byte(2,0x62); write_byte(3,0xb6);
write_byte(4,0x25); write_byte(5,0xee); write_byte(6,0xde);
write_byte(7,0xb6); write_byte(8,0x05); write_byte(9,0xc8);
write_byte(10,0x43);write_byte(11,0xb8);write_byte(12,0x3a);
write_byte(13,0x04);write_byte(14,0x5d);write_byte(15,0xb6);}
bit shout(uchar write_data)// 從 MCU 移出數(shù)據(jù)到 AT24C04
{uchar i; bit ack_bit;
for(i = 0; i < 8; i++) // 循環(huán)移入 8 個(gè)位
{SDA1 = (bit)(write_data & 0x80);
_nop_();
SCL1 = 1;
delayNOP();
SCL1 = 0;
write_data <<= 1; }
SDA1 = 1;  // 讀取應(yīng)答
delayNOP();
SCL1 = 1;
delayNOP();
ack_bit = SDA1;
SCL1 = 0;
return ack_bit;  // 返回 AT24C04 應(yīng)答位
}
void  write_byte(uchar  addr,  uchar write_data)  //  在 指 定 地 址 addr 
處寫入數(shù)據(jù) write_data
｛ start();
shout(OP_WRITE);
shout(addr);
shout(write_data);
stop();
delay_10ms(1); }

5 實(shí)現(xiàn)效果

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我們還可以把系統(tǒng)裝到盒子里
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到了這里，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于RFID的門禁系統(tǒng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！