楊雪松，田 鵬，范蒙蒙

（西北民族大學電氣工程學院，甘肅 蘭州730124）

基于RFID的門禁系統(tǒng)設計＊

楊雪松，田 鵬，范蒙蒙

（西北民族大學電氣工程學院，甘肅 蘭州730124）

本文介紹了一種基于RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以STC89C52為主控芯片，能實現(xiàn)對小區(qū)、實驗室等某些特定場所的智能化管理。文中簡述了門禁系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，然后分別從硬件和軟件的方面提出了具體的設計和實現(xiàn)方法,之后又對該系統(tǒng)的功能進行測試，結(jié)果表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，管理方便，最后結(jié)合實際情況簡要分析了該系統(tǒng)在實際應用中的特色所在，證明了該系統(tǒng)具有很廣闊的應用空間。

門禁系統(tǒng)；RFID；STC89C52

如今，隨著人們生活水平的不斷提高和科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們在各個領域都取得了突破性的進展。RFID門禁系統(tǒng)［1］作為一種新興技術(shù)，卻在人們的日常生活中隨處可見,而近年來國家重要部門、金融機構(gòu)、軍事單位等高級別重要門禁系統(tǒng)應用需求呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢［2］。

為了迎合大眾需求，本產(chǎn)品以STC89C52單片機作為門禁系統(tǒng)的控制核心，使用RFID模塊對IC卡內(nèi)的用戶身份以及數(shù)據(jù)信息進行讀取，然后再運用STC89C52單片機對讀取到的數(shù)據(jù)信息進行真?zhèn)蔚蔫b別，最后再通過主控芯片輸出信號驅(qū)動電機，實現(xiàn)門鎖的開關。

1 門禁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

該系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)主要包括［3］：讀卡器、電磁門鎖、無線模塊、數(shù)據(jù)采集器、門禁控制器等。系統(tǒng)工作的過程為：當用戶持卡進入讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時，先由讀卡器讀取IC卡內(nèi)的信息，然后由數(shù)據(jù)采集器對信息進行采集，再由門禁控制器將IC卡內(nèi)的信息與外部EEPROM中存儲的信息進行比較，驗證用戶權(quán)限，進而通過驅(qū)動電路控制門鎖的開關，最后通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將IC卡內(nèi)的信息傳送至PC機，由PC機對這些信息進行文件和數(shù)據(jù)庫的存儲。系統(tǒng)各單元的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2 系統(tǒng)總體設計方案

本系統(tǒng)采用RFID(無線射頻識別)技術(shù)以實現(xiàn)對門禁系統(tǒng)的操作。總體方案為：當用戶持IC卡進入讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時，由讀卡器對IC卡內(nèi)的用戶信息進行讀取，之后由數(shù)據(jù)采集器采集信息，然后由門禁控制器接收相關的數(shù)據(jù)和信息，由STC89C52單片機對這些信息進行真?zhèn)蔚蔫b別，最后由主控芯片驅(qū)動電機控制門鎖的開關。

2.1 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)

在硬件設計方面，我們主要采用STC89C52單片機作為該系統(tǒng)的主控芯片。通過STC89C52芯片的P0.0-P0.4端

口與FM522的相關端口進行連接，實現(xiàn)本門禁系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、處理以及對電機的控制等操作。其電路簡化圖如圖2所示：

圖2 門禁系統(tǒng)電路簡化圖

2.2 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

當用戶持卡進入到讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時，由讀卡器對卡片進行感應，然后驅(qū)動射頻芯片F(xiàn)M522，使其通過天線發(fā)射無線電磁波。閱讀器通過射頻芯片發(fā)射的無線電磁波來讀取用戶身份信息，對IC卡上存儲的相關信息進行識別，然后由STC89C52芯片對IC卡內(nèi)的信息進行合法性檢測，檢測之后由門禁控制器控制驅(qū)動電路向電磁門鎖發(fā)出指令，實現(xiàn)對門鎖的開關動作。若用戶所持IC卡內(nèi)的身份信息為真，則由控制芯片驅(qū)動電機打開門鎖；若用戶所持IC卡內(nèi)的身份信息經(jīng)過核對后是不合法的，則由STC89C52芯片驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音警示,最后由無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將IC卡內(nèi)的信息及各時刻的操作信息傳送給PC機，由PC機對這些信息進行文件和數(shù)據(jù)庫的存儲。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

3 系統(tǒng)功能的測試與評價

為了保證基于RFID的門禁系統(tǒng)可以很好的運作，并且可以很快地走向市場，我們對該系統(tǒng)的功能進行了測試。實驗中，使用兩種不同的IC卡進行測試。一種IC卡內(nèi)的用戶信息為真，而另一種IC卡內(nèi)的用戶信息為假。當我們手持用戶信息為真的IC卡靠近讀卡器時，系統(tǒng)向電磁門鎖發(fā)出指令，由主控芯片驅(qū)動電機打開門鎖；而當我們手持用戶信息為假的IC卡靠近讀卡器時，蜂鳴器發(fā)出聲音警示。在測試過程中由無線模塊將IC卡內(nèi)的信息及各時刻的操作信息傳送給PC機，然后由PC機將這些信息存入后臺數(shù)據(jù)庫中。

4 門禁系統(tǒng)的特色介紹

4.1 運用新興的RFID識別系統(tǒng)

RFID(無線射頻識別)技術(shù)是一種新興的非接觸式的自動識別技術(shù)［4］。它是通過無線電訊號識別特定的目標并讀寫相關的數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸［5］。而本產(chǎn)品研發(fā)的前提是需要RFID技術(shù)對IC卡片內(nèi)的ID身份及數(shù)據(jù)信息進行讀取，因此該項技術(shù)在產(chǎn)品的研發(fā)過程中起著非常重要的作用。

4.2 節(jié)能

如今節(jié)能已經(jīng)成為人們討論的焦點問題。由于人類對資源能源的不合理使用，使得節(jié)約能源成為當下最應該關注的問題。而本產(chǎn)品正是考慮到節(jié)能的重要性，因此在這里選用STC89C52為該系統(tǒng)的主控芯片。STC89C52芯片具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間，而且內(nèi)帶4K字節(jié)的EEPROM存儲空間。除此之外它還可以直接使用串口進行程序的下載。但是，它還有兩個最大的優(yōu)點就是功耗低、性能高。因此，在本產(chǎn)品的研發(fā)中使用STC89C52可以實現(xiàn)節(jié)能的作用。

5 結(jié)語

本文中介紹的門禁系統(tǒng)是一種基于無線射頻識別技術(shù)的新型系統(tǒng)，相對于一般的門禁系統(tǒng)而言，在技術(shù)和智能管理上較為先進。為了說明該系統(tǒng)的實用性，本文還針對該系統(tǒng)的功能進行了測試，結(jié)果表明該系統(tǒng)在測試過程中運行穩(wěn)定，取得了較好的效果。相信隨著智能建筑的推廣，未來的智能門禁系統(tǒng)必定能夠在人們的生活中得到普遍應用，到那時RFID在門禁系統(tǒng)上的應用將會為人們的生產(chǎn)和生活提供更多的便利。

［1］ 郎為名，射頻識別技術(shù)原理與應用［M］，北京機械工業(yè)出版社，2006.

［2］ 高志堅，林鎮(zhèn)熊，黃振華.RFID技術(shù)在高校儀器設備管理中的應用［J］.中國科教創(chuàng)新導刊，2010,39(29)：204-205.

［3］ 陳健，湯瑞財，基于RFID-SIM的門禁管理系統(tǒng)研究［J］.中國科技信息，2010(22):139-140.

［4］ 劉東輝，張新嶺.基于無線傳輸?shù)闹悄苄^(qū)門禁系統(tǒng)設計［J］.河北科技大學學報，2007，(1)：37-40.

［5］ 蔣清風，陳惠歡，鄭建立.基于門禁的高校開放式實驗教學管理系統(tǒng)［J］.計算機系統(tǒng)應用，2013,3:12.

TP399

西北民族大學2016年度實驗室開放項目(SYSKF-2016086)。