如何使用Arduino创建停车门禁控制系统

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种通过无线电波信号自动识别、读取和存储数据的技术，利用RFID标签实现功能。

这些RFID标签可安装在动物或物体上，具有多种应用，例如车辆上的持续性标识以及动物身份识别等。

RFID标签主要分为三种类型：被动式标签，即对发射器发出的信号作出响应;半被动式标签;以及主动式标签，它自身会发射信号。

目前控制场所访问的方式有多种：使用指纹识别、密码键盘输入，以及使用RFID系统。

本文将介绍如何利用RFID技术开发一个门禁控制系统。

该系统由MFRC522 RFID模块、用于开门的伺服电机、作为人机界面的显示屏以及指示LED灯组成。

因此，在本文中，我们将学习如何使用RFID模块开发门禁控制系统。

通过本文，你将掌握以下内容：

•在面包板上完成电路组装;

•了解RFID模块的工作原理;

•伺服电机的驱动;

•在LCD显示屏上显示信息。

接下来，我们将开始详细介绍使用RFID模块开发停车门禁控制系统项目的过程。

使用Arduino与RFID模块开发停车门禁控制系统

本项目的核心是RFID模块，它由一块带有MFRC522集成电路和天线的印刷电路板组成。

当电路板通电时，模块会发出射频信号，当标签接近模块时，系统便会读取该标签，每个标签都有唯一的识别码。

该模块工作电压为3.3V，并通过SPI(串行外设接口)通信方式与所使用的微控制器进行数据传输。

要完成该项目，第一步是按照图1组装电路。

电路的工作原理非常简单：伺服电机作为开启和关闭闸门的执行机构。每当RFID模块识别到一个标签时，Arduino就会将信息发送给控制单元，以实现闸门的开启或关闭。

LCD则用作与用户交互的通信界面。

接下来，我们将了解该项目的编程逻辑如何实现。

使用Arduino控制停车系统的操作逻辑

要编程Arduino Nano，我们需要以下库：

•SPI — 包含执行SPI通信所需功能的库。

•MFRC522 — 包含与RFID模块通信所需功能的库。

•Servo — 包含启动伺服电机所需功能的库。

•Wire — 包含与LCD显示屏进行I2C通信所需功能的库。

本项目将使用下方所示的JLCPCB Arduino兼容印刷电路板。

LiquidCrystal_I2C和MFRC522库未安装在Arduino IDE中，因此需要手动安装它们。

安装完库后，请关闭Arduino IDE，然后重新打开它。

完整的代码如下所示。

接下来，我们将详细说明该项目的完整逻辑。

首先，你需要声明项目中所使用的所有组件库。

然后，我们声明伺服电机和LCD的对象。对象的创建如下所示。

接着，我们需要将Arduino上的连接引脚进行映射。

以下是void setup函数。该函数初始化I2C串口通信、串口通信，将引脚配置为输出，并设置伺服电机连接的引脚。

现在，让我们来理解完整的编程逻辑是如何实现的，它被嵌入在void loop函数中。请参见下方的void loop代码。

首先，你应该检查是否检测到标签以及是否有标签正在被读取。相关代码如下所示。

之后，系统会读取标签并将其值显示在IDE的Arduino串口监视器上。请参考下方的代码片段。

在显示标签代码后，系统会将标签的值与系统中预设的十六进制值进行比较。

如果标签值等于14 45 29 57，则上述条件下的命令将被执行。此时LCD会显示访问提示信息，并激活伺服电机以打开入口门。

如果标签值等于F1 B1 03 1F，则代码流程进入该条件判断，显示“标签未授权!”的提示信息，且不会触发伺服电机释放权限。

代码部分如下所示。

最后，系统会清空LCD屏幕，并显示提示信息，要求用户将标签靠近RFID读取器。代码区域如下所示。

接下来，我们将通过实验台上的电路来观察代码运行的结果。

完成Arduino Uno的编程后，系统即可正常工作。

图2展示了系统的初始提示信息，要求用户靠近标签以获取通行权限。

图3显示，当用户使用正确的标签成功获得通行权限时，绿色LED灯亮起并激活伺服电机，显示屏上则显示“已通行”的信息。

800毫秒后，伺服电机返回初始位置，绿色LED灯熄灭，红色LED灯亮起。

在图4中，用户使用了未注册的标签，系统因此报错并拒绝释放访问权限。

此后，系统将重新启动编程逻辑运行循环。

结论与未来项目改进

采用RFID技术的系统可应用于多种类型的项目，其应用范围不仅限于控制和门禁系统。一个非常常见的用途是用于识别服装或其他商品的批次，例如。

发挥你的创造力，你将能用Arduino搭配RFID模块为你的项目找到各种不同的应用场景。

未来，我们将为你制作一个基于Arduino的门禁系统原型，以便通过激光切割机或3D打印机实际搭建停车场。

本文编译自hackster.io