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基于单片机和射频识别技术的门禁系统设计

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杨定成

摘要针对实验室、机房、办公楼等机要部门的管理，设计了一款基于单片机STC89C52和IC射频卡的门禁系统。本文首先对射频技术进行了概述；其次对系统的设计方案进行了分析；最后针对系统的软硬件的组成部分进行了详细的分析和探讨。

关键词单片机；射频识别；门禁系统

G2A1674-6708（2017）198-0154-02

在传统的机械锁具的应用过程当中，由于其钥匙本身的可复制性，在安全性的等级方面存在着相当大的安全隐患。相对而言的键盘电子锁具一般都会采用固定式的键盘来进行使用，在隐蔽性方面存在着很大的缺陷。但是在接触式的刷卡方式当中IC卡被复制和盗用的现象也是相对较多的，并且其成本也非常昂贵。在此种情况下就需要在IC卡的基础上进行射频识别，进行非接触式的IC卡来进行充分的感应，从而可以对外界所产生的非法入侵信息进行获取，最终对用户的真实信息进行验证。从另一方面来说，用户在应用射频识别技术的过程当中，可以更加良好的实现自动控制的现象，最终给用户带来安全生活的最大化保证。

1射频技术

射频识别技术，主要是一种非接触式的自动识别技术，在其应用的过程当中，需要在电磁原理的基础上利用射频信号来对目标对象进行信息的获取，由于其应用的广泛，可以实现在不同区域内的应用，因此被广泛的应用在了各种环境的作业当中。在射频识别系统当中，射频读卡器的输出数据需要严格遵守Wieggand格式当中对其作出的规定，也就是利用两根传输分别为0和1的数据线进行传输。

2系统的设计方案

在本文当中对该系统的和设计方案主要是由控制器、读卡器、电控锁、识别卡和存储器、报警器等组成。其中的系统构成如图1所示。其中控制器，读卡器，电控锁，构成基本门禁控制单元。控制器是门禁系统的核心，由一台微处理机相应的外围电路组成。

在该门禁系统中主要需要利用单片机来作为主要的控制中心，在单片机方面采用了STC89C52型号，在蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、门控锁控制电路以及LCD液晶显示电路等的共同作用下进行功能的实现。在门禁系统的使用过程当中会利用射频卡来完成刷卡开门的功能。与此同时还会信息利用单片机来进行传输，并且在相关软件功能的处理下进行信息的相关验证，最终可以完成对信息的全面分析。

3软硬件的组成部分

3.1系统硬件设计

在对系统的硬件设计部分当中，在本文当中主要分为了以下几个方面来进行了分析。

首先在电源模块电路的设计方面，在整体上采用了系统供电的方式，需要应用到的供电电压为3.3V，其中需要利用12V的电压来对电磁锁模块进行供电，其中可以利用5V的电压来对单片机当中的最小系统部分进行供电。因此，在电源模块中需要提供的电源种类有12V、5V和3.3V三种。在实际的应用过程当中，可以利用LM7805和AMS1117的两个芯片来在该模块当中的电压进行分别实现其电压的转换，其中可以由12V向5V转换，也可以由5V向3.3V电压进行充分的转换，图1为系统电源模块电路设计。

在刷卡模块电路设计当中名主要是对射频读写芯片的具体操作，在具体的使用过程当中，需要充分的利用其低功耗、封装小、高度集成的特点来进行调制和调节，玩产后呢过了该芯片在集中式的非接触通信方式协议下的高度应用。在这个过程当中，其内部的发送器可以对读写器当中所存在的天线进行触动，在实际的运行过程当中，接收器可以作为一个调节和解码的作用来为整体的系统创造出一个有效的环境，主要可以对ISO14443A兼容的应答器信号做出相对应的处理。在信号发出之后，天线就会对IC卡所发出的信号进行检测响应，在对信号进行匹配之后可以进行检测和调解信号，最后发送到相对应的单片机当中。如果将卡片放入到读卡器的感应区时，MCU向卡片发出寻卡命令，卡片回复其类型，读卡器与卡片的第一步联系就会进行进一步的建立。在天线的使用管理范围内存着多张卡片，使用的过程当中会选择一张卡片来对密码信息进行验证，从而来保证卡片自身的合法性和操作权限等。在信息验证通过的时候，就可以对卡片进行相对应的操作。

在蜂鸣器模块电路设计当中，在对用户信息进行验证的过程当中单片机的P2.0引脚就会被软件自身的赋予到低电压的状态。其中在软件内部所存在的三极管在信号的作用下就会出现导通的现象，使其出现蜂鸣的现象。如果对用户的信息验证不成功的时候，其蜂鸣器发出四声连续短促的鸣叫。其中该模块的电路设计如图2所示。

3.2系统软件设计

在对系统的软件部分进行设计的过程当中，主要是对客户端的软件进行设计。在具体的设计当中，需要对MFRC522射频读卡器进行初始化，在对信息传输的过程当中需要具备一定的延迟时间来保证天线自身的稳定状况，之后就可以进行寻卡、防碰撞、选卡、读卡、授权信息验证操作。在这个过程当中