基于RFID门禁管理系统的设计

摘要 随着电子技术的发展以及有些部门对其进出人员的严格限制，电子门禁系统也应运而生。一个机构可以根据其需要，建立一个独立的门禁系统来管理进出该机构的人员，但是由于门禁系统的规模及功能的不断扩大，使用门禁系统的费用也不断攀升，本文针对这种现状，设计了一种基于RFID的高性价比智能门禁系统，满足某些小规模门禁系统的需求。 本次设计的基于RFID的智能门禁系统，对于门卡信息的读取采用的是射频模块MF RC500，由单片机AT89C52控制射频模块来进行对门卡的读写操作。对于门卡上的信息，先由单片机判断信息数据是否合法，如果合法，则通过串口传输到上位机上进行对数据的判断。目标门的开关是由单片机通过驱动电路控制继电器来实现的。 在软件的设计上，本系统选用的是51系列单片机的专用开发环境Keil2来实现的。智能门禁系统在启动时，首先要对无线收发模块MF RC进行初始化，然后在对其内容进行读写。在读写时要防止卡的冲突以及对卡进行及时的挂起，以免影响系统的正常工作。对卡的信息读取无误后，在通过上位机中的数据库对读取的信息进行核实，如果信息准确，单片机就控制继电器进行对门的开关。 关键字：射频读写，单片机，智能门禁，电子锁 课题研究的背景和意义 随着社会的发展和技术的不断进步，社会生产分工越来越细，各个部门、公司之间的交流也越来越频繁。随着这些部门间业务的交互，人员进出机构的几率大大增加，随之一些安全隐患也发生了。非机构人员随意进出该机构不仅使引发安全隐患案件的侦破难度增加，还使得这种犯罪愈演愈烈。各个机构尤其是人员流动较大的机构，比如学校、公司以及一些关系到国计民生的公用事业单位，要严格的控制人员的进出。对安全感的追求导致现代化楼宇对保安系统的要求也越来越高。楼宇保安系统不仅包括闭路电视及防盗报警，此外还包括一些门锁、防盗门、防盗网及保安人员等，但这些远远不能满足人们日益增加的安全要求。社会对管理秩序安全的提高使得智能的门禁系统应运而生。随着社会的发展，自动化智能化的生活环境管理系统在人们的日常安全中起到了越来越重要的作用。门禁系统不仅能够阻止非机构人员的出入，还能够对机构内的人员输入频率做出统计。在发生安全事故时，还能对事故进行报警。 本次设计的基于RFID技术的门禁管理系统是将“感应卡”与“锁具”有机结合，进而由“感应卡”替代“钥匙”，配合电脑实行智能化管理，正是由于感应卡的上市，使用者再也不需要携带钥匙，更免除了钥匙被复制的烦恼，再也不必担心财物可能蒙受损失。同时，它在功能上实现了通讯自动化、办公自动和管理自动化，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公自动化系统的综合管理。 1.2 门禁系统在国内外的发展 1.2.1 门禁系统的发展现状 出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间，智能化小区，工厂等。 门禁系统首先在经济发达的欧美地区研制使用，这些地区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。国外设计开发的的门禁系统安全性较高，但是价格也不菲，基于RFID技术门禁系统控制器的价格一般都在4000到3万元之间，整套系统报价均在万元以上，包括读卡器、门锁、控制器、软件等部分。但是，由于各大公司之间的竞争激烈，现在，门禁产品价格也在不断的大幅下降，使得现今一套系统的报价在1000美元左右，已经进入了广泛运用的时代。由于技术的不断发展和市场的逐步成熟和开放，门禁系统行业已经打破了由个别大公司垄断的局面，人们已经可以很方便地分别从不同公司采购到各部分设备，自己进行系统集成就可完成整套系统的安装。 在亚洲和中国，门禁系统分别处于成长期和初始阶段。人们对门禁系统的了解还只停留在认识教育和试用阶段。 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；日本、台湾、新加坡处于同一档次；中国正处在起步跟进的阶段。虽然国内已经实行“金卡工程”，并且对于非接触式IC卡的技术的开发和应用给予高度重视，但是智能门禁系统的使用在国内还处于发展时期，因此对关于门禁系统的理论进行研究就非常重要。 最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。 1.2.2 门禁系统的发展方向 由于计算机技术的普及和发展，门禁系统的控制设备逐渐被计算机取代，逐渐向智能化发展。与此同时，越来越多企业建立了网络系统并进入了国际互联网组织。企业将管理挂接在网络上，以求实现简单化、无人化、智能化系统的发展。门禁系统出入口安全管制系统在各企业的安全防范中占有举足轻重的地位，其应用领域越来越广，已完全超出其“出入口安全管制”的概念。可见，门禁系统将有更广阔的发展空间。根据当前门禁系统的发展状态和近几年门禁系统发展的需求，未来门禁系统发展的趋势将呈现以下特点： 1) RFID卡的发展趋势为可读写的大容量IC卡，实现一卡通系统，对于指纹等要求高安全性的门禁系统只适用于一些特定的场合。 2) 门禁系统在新的领域（物流）应用提出了新的待解决方案。 3) 一些开放式通道实现门禁验证安全管理（会议签到、公园/地铁出入口验证）。 4) 大流量人流的快速通过，快速计数、快速考勤、快速验证。 5) 基于全国/全世界连锁企业，基于LAN/WAN网络的异地化管理、数据共享门禁管理系统。 6) 高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向，高级智能型门禁系统是一种联网式门禁系统，功能也比较完善。但对于一般的企业、住宅小区来说，并不是最理想的选择。这种门禁系统常用于国防、军事等单位。 门禁系统是安防领域的基础平台，随着门禁系统的普及以及门禁应用领域的不断扩展，门禁系统将不单单局限于传统的安防系统，基于不同行业的应用需求，将会出现门禁系统与短息平台的整合，通过短信进行报警和控制；门禁系统与办公自动化的整合；门禁系统与ERP的整合。在办公自动化中，门禁与IT的整合还属于新鲜事物，通过在门禁控制器上增加一些设备和借口，增加其扩展功能，便于实现门禁与办公自动化的联动，目前已经能做到门禁安保信息与电脑登陆等程序的整合。在不久的将来，门禁还将与打印、复印、人事管理等办公模块相联动，而门禁与IT、办公自动化、通信的整合，也必将成为未来门禁系统的一大看点。 但是由于门禁系统的应用场合越来越多，在某些机密性要求高的场合确实需要功能强大的门禁管理系统，在有些保密性较小的场合需要的是一套简单的高性价比的门禁系统，比如学校等一些人员流动大、利益关系小的场合。所以在开发设计功能完备，安全性能高的门禁系统的同时，还需要设计一种较为低端的功能完备而且性价比高的门禁系统。 1.3 本文的主要内容 针对目前的基于RFID门禁系统的资源的过度冗余问题，本次设计的门禁系统采用射频方式读取IC卡的信息，通过单片机作为主要控制器进行对整个门禁系统的信息处理与控制。本文做的主要工作有： 1)以MF RC500为核心，结合AT89C52、液晶屏等设计了一套单片机控制IC操作的控制系统，其中包括了射频读写器、液晶屏等软硬件的设计。 2)系统的对MF RC500芯片的操作流程进行研究，并使用C51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成子程序模块，方便系统升级。 3)对适用于短波射频系统的小环天线进行了设计。 4)对系统与PC机进行交互进行了研究。采用MAX232电平转换芯片，实现系统的主控单元AT89C52与PC机的通信。