基于RFID平台门禁系统的开发

引 言

随着科技的进步，国民经济的提高和安全文明小区、智能化大厦建设的普遍开展，将信息化从概念提升到了普遍应用。随着信息化的不断深入发展，门禁系统在诸多领域得到了广泛应用，并取得了初步社会效益和经济效益。对提高现代化管理水平和人民生活质量，对推动整个社会的信息化进程都具有重要作用。

门禁系统的实质是在门口装有读取信息的设备，只有进出人员经授权持有正确信息存储装置才可进入。可有效管理出入通道的开启和关闭，对进出人员在第一时间进行了控制监督， 并将危险系数降到最低。在长期发展的过程中，门禁系统种类繁多，大概可分为密码控制门禁系统 、刷卡控制门禁系统 、生物识别门禁系统等几类。其中刷卡门禁的使用较为广泛。

1 系统总体设计

门禁系统由控制器、读卡器、系统软件、电锁、感应卡、键盘输入装置以及显示器等组成：

控制器 ：控制器是门禁系统的大脑，所有动作指令都由控制器发出；

读卡器 ：读卡器是门禁系统的输入设备，分为感应式和密码加感应式两种；

系统软件 ：控制器通过软件控制整个系统 ； 门控锁 ：控制门的开关 ；

IC 卡：通过门禁系统的凭证 ；

键盘输入装置 ：执行密码的输入动作；

显示器 ：提示卡或密码的合法性。

本系统将非接触式IC 卡和键盘密码相结合以控制门锁， 通过控制系统实现如下功能：

(1) 设置 8位密码并保存到存储器中；

(2) 支持非接触式IC卡添加功能；

(3) 自动识别IC卡的功能；

(4) 若忘记携带 IC卡，可通过键盘输入密码开启门禁。

2 详细设计

2.1 门禁系统硬件设计

本系统的硬件主要包括电源、门禁控制系统、读卡模块、键盘模块、显示模块、门控锁等，通过各个模块之间的合理连接，实现了硬件电路的设计。

主框图如图 1 所示。

2.2 门禁系统软件设计

本系统将STC89LE52RC 作为主控制器，在程序循环中判断是否有人刷卡或输入密码，对门级屏幕显示进行控制。当IC卡接近读卡器时，读卡器与卡片发生共振产生电荷，将卡片内的信息发送给读卡器，单片机将读取到的数据与数据库中的合法信息进行比对，若为合法卡，则驱使显示屏显示合法， 反之则显示非法。输入密码时，做出判断后返回一个结果给单片机，若密码错误显示器会出现错误提示，反之则显示正确提示。门禁启闭流程如图 2 所示。

2.2.1 IC 卡读卡程序

通过 switch 语句判断当前状态，当状态处于 IC 卡读卡 输入状态时，通过调用 UART_inquire（）函数去掉厂家代码， 并检验、提取出当前卡号，将卡号转换成 ASCII 码，便于比较。 读卡程序如图 3 所示。

将提取出的当前卡号与数据库中已登记的卡号进行比较， 判断是否相同，若相同则打开门锁，否则不执行打开程序。

2.2.2 密码输入

当用户忘记携带 IC 卡时，可使用密码开启门禁系统，当 用户输入密码时，检测此时按键 0 ～ 9 是否被按下，并将该按 键的值存入数组中，当检测到退格键被按下时删除数组中最后 一个被输入的数字 ；当输入的数字达到 8 位时，判断输入的 密码是否正确，若正确则打开门锁，否则不执行并提示错误。 密码判断程序如图 4 所示。

2.2.3 IC 卡添加 通过调用 UART_inquire（）函数获取 IC 卡的卡号，并 将卡号存放于 Card_SN_BUF 数组中，便于匹配时使用。将卡 号写入 E2PROM 程序，实现断电保存已登记 IC 卡卡号的功能。 IC 卡添加程序如图 5 所示。

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图 5 IC 卡添加程序

2.2.4 密码设置

与密码输入相同，先判断 0～9 任意一个按键是否被按下， 并将按键值存入数组中；当输入的数字达到 8 位且按下确认 键时，保存密码并写入 E2PROM 中。密码设置程序如图 6 所示。

3 系统调试结果

通过 STC 下载软件将已完成编译的门禁系统的 .hex 文件 下载到单片机中，按“下一项”2 次进入 IC 卡登记页面，将待 登记的 IC 卡放到读卡模块上，登记成功后显示卡号。IC 卡登 记效果如图 7 所示。

 通过按压按键“上一项”2 次进入读卡页面，将登记的 IC 卡放置于读卡器模块上，可以看到电子锁打开（用继电器 展示），重复放置，继电器状态将持续切换。IC 卡输入效果如 图 8 所示。

在首页界面按“下一项”3 次，出现“密码设置”字样， 按提示输入 8 位密码（如 12345678），点击“确认”键，设置密码。 密码设置效果如图 9 所示。

在首页界面按“下一项”1 次，进入密码输入模式，输入 之前设置的密码为 12345678，发现电子锁被成功打开（继电器）， 且界面显示成功！密码输入成功如图 10 所示。

若输入错误密码（00000000），则显示失败，无法开锁（继 电器不执行操作）。密码输入失败效果如图 11 所示。

当我们断电后重新上电，发现已登记的 IC 卡卡号和密码 依然有效。

4 结 语

本项目主要利用 RFID 的工作原理和特点，设计并实现了 基于 RFID 技术的门禁管理系统。该系统采用 IC 卡技术，当 用户进入门禁管理区域时需要刷卡并输入密码，读卡器读取信 息后判断该信息是否合法，若合法则执行开门指令，否则发出 警报，且该系统方便对 IC 卡卡号及密码进行管理。虽然该项 目实现了基本功能，但仍存在许多不足之处，如 IC 卡信息存 在被复制或修改的安全隐患，而今后也将着重对这方面的研 究，期望未来的门禁系统可以更加智能、安全。