基于RFID门禁控制系统设计与实现毕业设计论文Word格式.docx

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摘要

门禁管理系统，又称为出入口控制系统，属于智能弱电系统中的一种安防系统,它作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体。

它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。

本文以开发基于射频识别技术的门禁系统为目标，研究了门禁系统中的关键技术及其应用，包括了门禁系统软硬件设计、天线设计、数据安全性分析、系统抗干扰性设计等。

所开发的门禁系统已投入使用并获得好的效果。

主要的研究内容和工作：

1）以MFRC500为核心，结合单片机、液晶屏等设计了一套门禁系统，其中包括了读写器、液晶屏、键盘接口等软硬件的设计，并在现场对该门禁系统进行调试和优化。

２）系统的对MFRC500芯片的操作流程进行研究，并使用相应语言开发了读写器的底层控制软件，并把对卡的不同的操作编程子程序模块，方便系统升级。

关键字：

门禁系统;

射频识别技术;

MFRC500

BasedonRFIDAccessControlSystemDesignandImplementation

Abstract

Accesscontrolmanagementsystem,whichisalsoknownasaccessdoorcontrolsystem,belongstotheintelligentelfsystemofasecuritysystem,asakindofnewmodernsafetymanagementsystem,settobeautomaticidentificationtechnologyandmodernsafetymanagementmeasuresforanorganicwhole.Itcanautomaticallyrecordpersonnelandoutoftime,limitthepeopleinsideandoutofarea,inandoutoftime,politelyrefusetofreeloaders,alsowilleffectivelyprotectyourpropertyshallnotbeinfringedupon.Thispaperbasedonthedevelopmentofridtechnologyentranceguardsystemasthegoal,theentranceguardsystemofthekeytechnologyanditsapplication,includingentranceguardsystemhardwareandsoftwaredesign,antennadesign,datasecurityanalysis,systemanti-jammingdesign,etc.Thedevelopmentoftheentranceguardsystemhasbeenputintouseandobtaingoodeffect.

Themainresearchcontentsandwork:

1）theMFRC500asthecore,combiningSCM,LCD,suchasdesignasetofentranceguardsystem,includingthewritingandreadingdevice,liquidcrystalscreen,keyboardinterfaceofsoftwareandhardwaredesign,andtotheentranceguardsysteminthedebugandoptimize.

2）thesystemofMFRC500chipoftheprocedure,Andusethecorrespondingdevelopmentofreadingandwritingthelanguageisthebottomcontrolsoftware,andputonthecardofthedifferentoperatingplaitproceduremodule,convenientsystemupgrade.

KeyWords：

EntranceGuardSystem;

RFIDTechnology;

MFRC500

一、绪论

随着经济水平的不断提高，人们越来越关心建筑内部的安全性。

为了适应信息时代的需要，保证安全性，满足用户的需求，门禁系统应运而生。

门禁系统集电脑技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于一体，使卡与锁之间实现完整“对话”功能，以IC卡来控制门锁的开启，开创了门禁管理系统的新概念，它不仅给管理者提供了安全、快捷、自动化的管理模式，而且也给用户带来了极大的方便。

本文研究的基于RFID的门禁系统就是这样的一个系统。

本章主要介绍射频识别技术和门禁系统的基本概念及其发展概况。

（一）射频识别技术简介

射频识别即RFID（RadioFrequencyIDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由于射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。

RFID电子电梯合格证的阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。

典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

1．射频识别系统的典型结构

射频识别系统的典型结构见图1.1，主要是由两部分组成：

读写器和射频卡。

读写器同射频卡之间通过无线电方式进行通讯，因此它们都具有无线收发模块。

射频卡中有存储器，内存容量为几个比特到几十千比特不等，并且可以存储永久性数据和非永久性数据。

永久性数据可以是厂商号码或是射频卡的序列号，它是用来作为射频卡的唯一身份标识，不能更改；

非永久性数据写在可重写的存储器内，用来存储用户的相关信息。

射频卡可以根据读写器发出的指令对这些信息进行相应的读写操作。

控制模块负责完成接收、译码及执行读写器的命令。

射频卡分为有源卡与无源卡两种，有源卡内置天线和电池，而无源卡只有内置天线没有电池，其能量由读写器提供，由于无源卡无需电池的这种特性，因此其尺寸较小且使用寿命较长，应用范围也越来越广泛。

读写器内的控制模块往往具有非常强的处理能力，除了完成控制射频卡工作的任务以外，还要实现相互认证、数据加解密、数据纠错、出错报警及与上位机进行通信等功能。

上位机的功能是向读写器发送指令，并与读写器之间进行数据交换。

图1.1RFID系统典型结构

RFID系统是无源系统，即射频卡内不含电池，射频卡工作的能量是由射频读写模块发出的一定频率的脉冲提供的。

系统的工作过程如下：

1）射频读写模块在一个区域内发射恒定的频率形成电磁场，区域大小取决于发射功率、工作频率和天线尺寸。

２）当射频卡进入这个区域时，接收到射频读写模块的射频脉冲，经过内部的LC振荡电路后给电容充电，电容电压达到一定值时，可以为其他电路供电。

３）再把信息从接收到的射频脉冲中解调出命令和数据并送到逻辑控制部分。

逻辑控制部分接收指令完成存储、发送等操作。

４）如果需要发送数据，则将数据调制然后从收发模块发送出去。

５）读写模块接收到返回的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后进行处理，必要时可以通过RS232，RS422，RS485，RJ45或无线接口将数据传送到上位机。

读写器发送的射频信号除提供能量外，通常还可以提供时钟信号，使上位机与下位机的数据达到同步，从而简化了系统的设计。

有源系统的工作原理与此大致相同，不同处只是卡的工作电源由外部的电池提供的。

2.RFID同其它自动识别技术的比较

随着计算机技术的不断发展，不断的涌现出多种自动识别技术，目前主要有以下几种：

条码识别技术、磁字符识别技术（MICR）、磁性条识别技术（MBR）、光符识别技术（OCR）机器视觉系统（NIVS）、IC卡识别技术及射频识别技术。

评价一种自动识别技术的优劣，通常有两个重要指标，即误码率和首读率。

误码率是指对一组数据进行识别时，其中可能出现错误字符的统计概率，通常用SER来表示。

首读率是指当对一组数据进行一次性识别时，其中识别成功的概率，通常用FRR来表示。

OCR技术由于首读率不高，逐步被条码技术所取代；

磁字符识别技术专用于银行业务中，但是阅读设备较复杂；

机器视觉系统通常被用来检查产品的制造业中。

这些技术有的正被淘汰，有的只用于专业系统当中，所以这里不再赘述。

而条码识别技术、磁性条识别技术，IC卡识别技术、射频识别技术等识别技术现在使用的较为广泛，它们都有各自的优劣及应用的场合。

几种识别技术各有优劣。

条码成本最低，适用于需求量大且数据不必更改的场合，例如用在商品包装上。

一般的条码是纸质的，较易磨损，且数据存储量很小。

磁性条的成本也很低，但是容易被伪造，数据量也较小。

IC卡的价格稍微高一些，但是数据存储量较大，并且数据可以加密，安全性好，但是它的触点暴露在外，极易损坏。

而RFID技术最大的优点就在于非接触，因此完成识别工作时无须人工干预，适用于实现自动化和实时化的场合。

由于IC卡是完全封装的，不易损坏，不仅适用于较恶劣的环境中，而且还可识别高速运动物体并且同时可以对多个IC卡进行识别，因此操作快捷、简单、方便。

（二）门禁系统简介

在学校、办公室、商店、金融系统、工厂、住宅、图书馆、宾馆等多种场合，为了实现学习、工作和生活的安全性和有效性，需要进行封闭式的管理。

传统的方法是工作人员对出入人员进行信息的采集和录入，这种方法费力并且容易出错，而且管理不严格。

随着技术的不断进步，门禁系统逐渐由原来的钥匙开门，到接触式IC卡的门禁管理，再到现在的非接触式IC卡门禁管理系统。

现在普遍应用的是非接触式IC卡的门禁系统。

所以重点介绍非接触式门禁系统，非接触式门禁系统采用IC卡方式工作，给每个授权的人发一张个人识别卡，相当于一把钥匙，系统根据该卡的卡号和密码等信息，判断该卡持有人是否可以进出。

如果可以，则系统自动开门，否则，系统发出警报并且不开门。

对于工厂等需要考勤的场所，门禁系统还可以记录每个职工是否按时上下班。

门禁系统的另一优点是可以随时增加和删除某一卡，而不必担心某一张卡丢失后造成泄漏个人信息等损失。

1．门禁系统的功能

门禁系统的一般功能是：

1）实时记录人员的进出情况，限制内部人