楊定成

摘 要 針對實驗室、機房、辦公樓等機要部門的管理，設(shè)計了一款基于單片機 STC89C52 和 IC 射頻卡的門禁系統(tǒng)。本文首先對射頻技術(shù)進行了概述；其次對系統(tǒng)的設(shè)計方案進行了分析；最后針對系統(tǒng)的軟硬件的組成部分進行了詳細的分析和探討。

關(guān)鍵詞 單片機；射頻識別；門禁系統(tǒng)

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）198-0154-02

在傳統(tǒng)的機械鎖具的應(yīng)用過程當中，由于其鑰匙本身的可復制性，在安全性的等級方面存在著相當大的安全隱患。相對而言的鍵盤電子鎖具一般都會采用固定式的鍵盤來進行使用，在隱蔽性方面存在著很大的缺陷。但是在接觸式的刷卡方式當中IC卡被復制和盜用的現(xiàn)象也是相對較多的，并且其成本也非常昂貴。在此種情況下就需要在IC卡的基礎(chǔ)上進行射頻識別，進行非接觸式的IC卡來進行充分的感應(yīng)，從而可以對外界所產(chǎn)生的非法入侵信息進行獲取，最終對用戶的真實信息進行驗證。從另一方面來說，用戶在應(yīng)用射頻識別技術(shù)的過程當中，可以更加良好的實現(xiàn)自動控制的現(xiàn)象，最終給用戶帶來安全生活的最大化保證。

1 射頻技術(shù)

射頻識別技術(shù)，主要是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，在其應(yīng)用的過程當中，需要在電磁原理的基礎(chǔ)上利用射頻信號來對目標對象進行信息的獲取，由于其應(yīng)用的廣泛，可以實現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用，因此被廣泛的應(yīng)用在了各種環(huán)境的作業(yè)當中。在射頻識別系統(tǒng)當中，射頻讀卡器的輸出數(shù)據(jù)需要嚴格遵守Wieggand格式當中對其作出的規(guī)定，也就是利用兩根傳輸分別為0和1的數(shù)據(jù)線進行傳輸。

2 系統(tǒng)的設(shè)計方案

在本文當中對該系統(tǒng)的和設(shè)計方案主要是由控制器、讀卡器、電控鎖、識別卡和存儲器、報警器等組成。其中的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。其中控制器，讀卡器，電控鎖，構(gòu)成基本門禁控制單元?？刂破魇情T禁系統(tǒng)的核心，由一臺微處理機相應(yīng)的外圍電路組成。

在該門禁系統(tǒng)中主要需要利用單片機來作為主要的控制中心，在單片機方面采用了STC89C52型號，在蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、門控鎖控制電路以及LCD液晶顯示電路等的共同作用下進行功能的實現(xiàn)。在門禁系統(tǒng)的使用過程當中會利用射頻卡來完成刷卡開門的功能。與此同時還會信息利用單片機來進行傳輸，并且在相關(guān)軟件功能的處理下進行信息的相關(guān)驗證，最終可以完成對信息的全面分析。

3 軟硬件的組成部分

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

在對系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分當中，在本文當中主要分為了以下幾個方面來進行了分析。

首先在電源模塊電路的設(shè)計方面，在整體上采用了系統(tǒng)供電的方式，需要應(yīng)用到的供電電壓為3.3V，其中需要利用12V的電壓來對電磁鎖模塊進行供電，其中可以利用5V的電壓來對單片機當中的最小系統(tǒng)部分進行供電。因此，在電源模塊中需要提供的電源種類有12V、5V和3.3V三種。在實際的應(yīng)用過程當中，可以利用LM7805和AMS1117的兩個芯片來在該模塊當中的電壓進行分別實現(xiàn)其電壓的轉(zhuǎn)換，其中可以由12V向5V轉(zhuǎn)換，也可以由5V向3.3V電壓進行充分的轉(zhuǎn)換，圖1為系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計。

在刷卡模塊電路設(shè)計當中名主要是對射頻讀寫芯片的具體操作，在具體的使用過程當中，需要充分的利用其低功耗、封裝小、高度集成的特點來進行調(diào)制和調(diào)節(jié)，玩產(chǎn)后呢過了該芯片在集中式的非接觸通信方式協(xié)議下的高度應(yīng)用。在這個過程當中，其內(nèi)部的發(fā)送器可以對讀寫器當中所存在的天線進行觸動，在實際的運行過程當中，接收器可以作為一個調(diào)節(jié)和解碼的作用來為整體的系統(tǒng)創(chuàng)造出一個有效的環(huán)境，主要可以對ISO14443A兼容的應(yīng)答器信號做出相對應(yīng)的處理。在信號發(fā)出之后，天線就會對IC卡所發(fā)出的信號進行檢測響應(yīng)，在對信號進行匹配之后可以進行檢測和調(diào)解信號，最后發(fā)送到相對應(yīng)的單片機當中。如果將卡片放入到讀卡器的感應(yīng)區(qū)時，MCU 向卡片發(fā)出尋卡命令，卡片回復其類型，讀卡器與卡片的第一步聯(lián)系就會進行進一步的建立。在天線的使用管理范圍內(nèi)存著多張卡片，使用的過程當中會選擇一張卡片來對密碼信息進行驗證，從而來保證卡片自身的合法性和操作權(quán)限等。在信息驗證通過的時候，就可以對卡片進行相對應(yīng)的操作。

在蜂鳴器模塊電路設(shè)計當中，在對用戶信息進行驗證的過程當中單片機的P2.0引腳就會被軟件自身的賦予到低電壓的狀態(tài)。其中在軟件內(nèi)部所存在的三極管在信號的作用下就會出現(xiàn)導通的現(xiàn)象，使其出現(xiàn)蜂鳴的現(xiàn)象。如果對用戶的信息驗證不成功的時候，其蜂鳴器發(fā)出四聲連續(xù)短促的鳴叫。其中該模塊的電路設(shè)計如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在對系統(tǒng)的軟件部分進行設(shè)計的過程當中，主要是對客戶端的軟件進行設(shè)計。在具體的設(shè)計當中，需要對MFRC522射頻讀卡器進行初始化，在對信息傳輸?shù)倪^程當中需要具備一定的延遲時間來保證天線自身的穩(wěn)定狀況，之后就可以進行尋卡、防碰撞、選卡、讀卡、授權(quán)信息驗證操作。在這個過程當中需要注意的是，需要對信息進行授權(quán)，如果授權(quán)成功則門鎖就會打開，反之則會報警提示。

經(jīng)過對該系統(tǒng)的測試，進行了3個電磁鎖的設(shè)置，分別代表公司大門、銷售部門以及財務(wù)部門這三個，授權(quán)端分別對三張IC卡進行了授權(quán)，一張卡的授權(quán)為開三門，一張卡授權(quán)開公司大門和銷售部兩門，還有一張卡授權(quán)開公司大門和財務(wù)部兩門。經(jīng)過測試該系統(tǒng)達到了操作方便，穩(wěn)定的目的。

4 結(jié)論

綜上所述，采用 STC89C52 單片機作為控制核心，外圍加蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、電控鎖控制電路以及LCD液晶顯示電路的方式在本文當中進行了充分的應(yīng)用，對射頻刷卡進門的功能進行了設(shè)計完成。除此之外，在此種方式下的用戶可以具備存儲一張管理卡和多張用戶卡的功能，同時可以通過按鍵更改管理卡，增加、刪除用戶卡等操作功能，最終達到了良好的使用性能。

參考文獻

[1]李勇.基于RFID與人臉識別技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].重慶：重慶大學，2009.

[2]李明娟，李海龍.單片機和RFID技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2016，35（11）：123-126..

[3]甘泉，王懷兵.基于射頻識別的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀器儀表，2015（7）：218-220.endprint