基于RFID技术的智能门禁系统设计（控制部分）

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基于RFID技术的智能门禁系统设计（控制部分）

摘 要

随着社会经济和科技的飞速发展，射频识别技术越来越广泛的应用于各种行业，如：商流、物流、信息和资金等方的重要单元越来越得到重视。

门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集自动识别技术和现代安全管理措施为一体你在哪里的  dsfdf体某些部位（如眼睛、指纹）的识别来确认来人是否经过授权。这种门禁系统相对射频识别的系统安全系数有很大提高，但其成本较高，在日常生活中还未广泛应用。

文章从门禁技术面，并以前所未有的速度迅猛发展，引起了许多国家的重视。特别是身份识别和安防等行业。门禁系统作为智能建筑的发展出发，首先介绍了射频识别技术的概念、分类及工作原理，然后介绍了本次使用的射频芯片MFRC522。本RFID系统设计可分为硬件部分和软件部分。硬件部分以MFRC522射频识别模块为核心，结合主控模块STC89C52设计系统的外围硬件电路，实现对射频卡的控制与mcu之间的互通。软件部分采用C语言进行系统的下位机程序的开发，完成与IC卡之间的通信，实现数据交换功能。

关键字： 射频识别，门禁系统，MFRC522，STC89C52

RFID-based Intelligent Access Control System

(Control Part)

Abstract

Along with the social economy and the rapid development of science and technology，radio frequency identification technology are becoming more widely used in various sectors， such as trade，logistics，information and capital,etc.And with unprecedented speed rapid development，many countries have pay much more attention to it.

Access control security management system is a new type of modern safety management system, which combines automatic identification technology and modern safety measure.Access control system can control the time to open and close the door effectively and monitoring and management of personnel access. The RFID-based Intelligent Access control System ensure those people who hold the appropriate documents to the free access and prevent foreigners or those who can not provide documents to enter. And some Access Control is the use of biometric technology, by identify some parts of human body (such as eyes, fingerprints) to confirm the people whether be authorized.This kind of Access control system is safer than the system based on RFID,but it has not used in our daily life because of its high cost.  

On the basis of the development of Entrance Guard Sytem，at first this paer generally

introduces the RFID technology，including its concepts、categories and works，Then it introduces

the RF chip MFRC522 used in this system. The design of this system can be divided into the hardware and software components. The hardware part based on the RFID module MFRC522, combined with main control module STC89C52 to design the peripheral hardware circuits, makes the communication between the central control machine come true. The hardware part uses C programming language to design lower computer programme and completed a read/IC card issuing device and the communication between the data exchange capabilities.

Key words: RFID, Guard Control System, MFRC522, STC89C52

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目 录

摘要        I

Abstract        II

第1章 绪论        1

1.1 课题研究的背景及意义        1

1.2 课题研究现状        1

1.2.1国内研究现状        1

1.2.2国外研究现状        2

1.3 门禁系统发展趋势        3

1.4 课题设计任务        3

1.5 论文结构        3

第2章 基于RFID技术的门禁系统理论基础        4

2.1射频识别技术概述        4

2.1.1射频识别技术        4

2.1.2射频识别技术的分类        4

2.1.3射频识别技术的典型结构        5

2.1.4射频识别技术的工作原理        5

2.2非接触式读卡芯片MFRC522        6

2.2.1 MFRC522概述        6

2.2.2 MFRC522特性        6

2.2.3 MFRC522管脚排列        7

2.3本章小结        7

第3章 门禁系统硬件设计        8

3.1 STC89C52主控模块        8

3.1.1 STC89C52简介        8

3.1.2 STC89C52主要特性        9

3.1.3 STC89C52管脚说明        10

3.3.4 STC89C52最小系统接口电路        11

3.2 LCD12864液晶显示模块        11

3.2.1 LCD12864简介        11

3.2.2 LCD12864分类        11

3.2.3 12864管脚说明        12

3.2.4 LCD12864基本特性        12

3.2.5 12864与89C52接口        13

3.3 按键        13

3.4 本章小结        14

第4章 门禁系统软件设计        15

4.1 Keil C51开发系统        15

4.2 LCD显示程序设计        16

4.2.1 LCD初始化        16

4.2.2 LCD显示        17

4.3 按键程序设计        22

4.3.1 密码验证        22

4.3.2 密码修改        24

4.4 本章小结        27

结论        28

谢辞        29

参考文献        30

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第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义

门禁系统，又称出人口控制系统。在何时允许某些人进出，拒绝某些人进出，什么情况下要发出警报，记录人员出入情况，是门禁系统最基本的功能。门禁系统的发展是随着人类社会的发展一起进步的。从原始社会开始，随着剩余价值的产生，人们有了自己的财产，有的人觊觎他人的财产而进行盗抢等犯罪行为，直接危害了人们的财产乃至生命安全。为了保护自己的财产不受他人的侵犯，人们用木棒或铁链将门锁起。门禁也就随之产生了。随着社会的发展和人们安全意识的提高，产生了铁锁和暗锁等门锁设备[1]。

随着社会经济的发展，城市面貌发生了巨大的变化，高楼大厦越来越多，安全隐患也越来越多，出现了更多的高科技的犯罪，直接威胁到每个人的人身财产安全。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。

智能门禁系统是对楼房中的重要通道进行管理。在门口、电梯、等人员来往频繁或重要的地方安装控制装置，例如：读卡器、键盘等，人员要想进入，必须有卡且输入密码正确，才能通过，大大增强了安全性。而传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，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。在小区等人流量大的地方由人来充当保安控制和监控人员流动更是实际意义不大。智能化门禁管理方便了内部管理，而且比传统的门禁系统的安全性更高。

基于RFID技术的门禁系统作为智能门禁系统中的“骨干”,已经成为一项先进的高科技技术防范和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等，已成为安防技术重点研究和开发的方向。

1.2 课题研究现状 1.2.1 国内研究现状

1994年RFID技术进入中国，引发了中国RFID技术的应用革命。在国内，其应用领域越来越广，涉及到交通、商场、银行、物流等各多个领域。智能门禁就是其中一个重要的组成部分。

国内从事门禁系统有门吉利、捷顺、北京青云等公司。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。虽然虽然国内已经实行“金卡工程”，并着力于发展非接触式IC卡的技术，但是基于射频识别的智能门禁系统的使用在国内还处于发展状态，因此对射频识别技术在门禁系统方面应用的理论及实际可行及实用性进行研究是重中之重 [2]。

2005年的门禁行业是在整个安防行业集成化、网络化、数字化的推动下不断完善的一年。随着中国房地产业的发展、智能建筑的推广和智能小区安全防范工作的加强，门禁应用领域的进一步拓展，2006年的门禁行业是高速发展的一年。双总线的通讯模式、指纹等生物识别设备的集成管理及DVR系统的集成成为2006年门禁系统发展的亮点。另外，作为蓬勃发展的生物识别技术，随着其辨别的辨别速度和辨别的准确度的提高，以及人们对这类产品的进一步了解，若价格因素能保持了人们可以接受的范围内，那这技术的应用前景将会是非常广阔的。

1.2.2 国外研究现状

欧美门禁系统市场的发展已经日趋成熟，产业分工细化，并且在国际市场上占有较大的份额。国外门禁系统的知识品牌有美国的休斯(HID)、西屋(WSE)、洛泰克(NTK)，以色列的DDS、英国的集宝等品牌。当今世界上非接触式IC卡主流产品是PhiliPs公司的Miafer技术，己经被制定为国际标准150/IEC14443TypeA标准。欧洲一些IC卡及读卡器制造商大都以Mifare技术为标准发展自己的IC卡事业。

随着其产业化的形成，各大公司由于其财力的雄厚、技术的先进、市场的导向以及专业知识产权，市场逐渐被垄断，大公司越做越大，中小公司被淘汰或兼并。从目前全球门禁系统的前端输入设备的水平及发展方向来看，虽然磁卡和接触式IC卡在门禁系统的应用中还有一部分市场，但从发展趋势上看，除宾馆锁外，磁卡和接触式IC卡己在逐步地退出门禁系统市场。

ATMEL公司生产的Temic非接触式IC卡是一种ID(身份)识别卡片，信息容量为264位EEPROM，采用125KHz工作频率，是一种低频无源卡，操作距离5-10cm。相应的读写基站芯片为U2270B，此芯片在身份识别、考勤控制等方面得到了应用。瑞士EM公司的H40OI非接触IC卡，信息容量为64位EEPROM，采用125KHz工作频率，也是低频无源卡。美国TI公司的ID卡是一种低频只读卡，内部有8字节(64位)ID号码，己应用在门禁考勤系统中。

Philips公司的Mifare IC卡系列产品有三大类:Mifare Standard，Mifare light，Mifare PLUS(第一代)和MifarePRO(第二代)。最近又推出一种新型Mifare卡，即Mifare ultralight非接触式IC卡，有512字节EEpROM，专用于车票系统，此卡最大的特点是交易时间只有31.4ms，比其它Mifare卡要短得多[3]。

1.3 门禁系统发展趋势

随着现代科学技术的发展，传统的门禁被逐渐取代并向智能化发展。基于RFID的智能门禁系统绝对是未来的主流，已占据目前约9成的市场。生物识别虽然安全性上也许更高些，但其价格的高昂阻碍了它走入人们的日常生活。在非接触式IC卡门禁系统销售额中，卡片和读卡器占了3成以上，飞利浦的Mifare卡是目前中国市场上最主要产品[4]。RFID技术以其更快的响应速度和更高的频率成为目前的潮流。未来国内门禁系统发展方向为基于大容量IC卡、基于开放式通道、基于消费系统、基于传统门禁系统、基于LAN／WAN网络管理，真正实现的一卡通系统。虽然这样，但不少厂家认为，一味地追求新技术和一卡通的理念实现，并不能给实际应用带来成功，反而会造成资金的浪费，造成整个系统的不稳定。所以，目前中国市场上一卡通标准还不是很规范，所以需要大家一起来制定标准，推动行业的发展[5]。

1.4 课题设计任务

智能门禁系统设计主要分为两个部分:外围硬件系统和软件系统。硬件系统包括射频系统外围电路的设计；软件系统包括非接触式IC卡读写程序、LCD显示程序、密码验证及重置程序的设计编写。此门禁系统基于RFID射频识别技术，可实现IC卡识别，并可完成显示IC卡卡号、进行密码验证、重置密码的功能。

1.5 论文结构

第1章：简要概述了课题研究现状、课题研究的相关内容和论文主要结构。

第2章：介绍基于RFID技术的门禁系统理论基础。

第3章：基于RFID技术的门禁系统硬件设计，主要介绍单片机STC89C52及LCD12864模块及其接口电路。

第4章：基于RFID技术的门禁系统软件设计。

第2章 基于RFID技术的门禁系统理论基础2.1 射频识别技术概述2.1.1 射频识别技术

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是从八十年代逐渐走向成熟

的一种自动识别技术，它是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别是无线电识别的简称，它源于无线电通信技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别等高新技术，顺应了电子商务、交通运输、物流管理的发展需要。是当前最受人们关注的技术之一。射频识别技术具有非接触、自动完成识别过程、不易损坏、可识别高速运动物体、数据存储量大等优点，极大地加速了有关信息的收集和处理，在近年来获得了极为迅速的发展[6]。

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2.1.2 射频识别技术的分类

RFID系统的分类方法主要有以下几种：

根据系统采用的频率不同可分成低频系统和高频系统。低频系统的工作频率一般小于30MHz，典型的工作频率有：125KHz、13.56MHz等，其基本特点是成本较低、电子标签内存储的数据量较少、感应范围较小（无源情况，与读卡器距离约为10cm时才可感应）、电子标签外形多样（卡状、环状、笔状），不适合高速运动的物体等。高频系统的工作频率一般大于400MHz，典型的工作频段有：915MHz、5800MHz等，其基本特点是电子标签及阅读器成本较高、标签内保存的数据量较大、感应距离较远（可达几米至十几米）、外形一般为卡状、适应物体高速运动性能好等[7]。

按射频卡有无电池可分为无源系统和有源系统。有源系统中电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离，使用寿命取决于电池容量。无源系统中电子标签内无电池，一般识别距离短，但与有源系统相比，对工作环境要求不高并且寿命较长。

根据工作方式的不同还可分为主动式和被动式。主动式系统主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)； 被动式系统主要在门禁或交通应用中。

根据射频卡读写方式的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡。RW卡成本较WORM卡和RO卡相比要高,而且写入数据所花费的时间要远大于读取数据所花费的时间。用户可以一次性将信息写入WORM卡,写入后数据不能改变。RO卡存有一个唯一的号码。只可读取，不能修改,虽然安全性较高，但用途有限。

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