RFID技术的智能门禁

张倩 邓大莹 黄厚慈 吴秀丽 唐浩

宿州学院 机械与电子工程学院 安徽宿州

摘要：在日常社会生活中，城市的繁华往往暗藏着危险，使得人们的安全隐患逐渐增加。传统的门锁和防盗门已无法阻挡高科技技术和手段，“智能门禁系统”应运而生。门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，根据你的体某些部位的识别来确认来人是否经过授权。智能门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统，作为一种新型现代化安全管理系统，门禁系统把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。

关键词：52单片机，射频识别（RFID），MFRC522芯片，LCD12864

1 引言

门禁系统，指出入口控制系统。在特定地点允许某些人的进出，又对陌生人的进入限制，密码输入正确则可进，错误则报警。门禁系统的发展是和人类社会的发展一起进步的。从原始社会开始，为了保护自己的财产和生命不受他人的侵犯，人们用木棒或铁链将门锁起。随着社会的发展和人们安全意识的提高，产生了铁锁、铜锁和暗锁等门锁设备。随着射频识别（RFID）技术的发展，我们将它用于食品安全溯源，门禁系统等；实际上，射频识别系统的安全系数很高，但同时成本也高，在日常生活中并不见得被广泛应用。该门禁系统能够克服传统“锁”的不足，方便了人们的生活，安全性高、扩展性强，避免了类似与佩戴多个钥匙的效果，仅仅使用一张卡便可以进入权限内的所有“门”，同时节约了资源。

2 基本原理

该系统是基于RFID技术的智能门禁系统，当有卡进入到读卡器的范围时就会读取相应卡号，并根据得到的卡号做出相应的操作。人机交互部分用按键和液晶显示相结合。对于按键输入密码，需根据密码的正确与否来进行相应的操作。读到卡时，若无法认别，则蜂鸣器报警。若为用户则开门，同时液晶显示"WELCOME！"，五秒后自动关门。若为管理员，则液晶模块进入管理员界面并显示，管理员可以通过按键控制开关以及修改密码。另外，管理员可以通过输入密码，来进入管理员界面进行相关操作。输出系统部分包括驱动开锁电路和报警电路。射频识别系统为无源系统，即射频卡能量由读写器发出的射频脉冲信号提供。无源系统的通信优劣取决于读写器发出的脉冲信号能否被射频卡完整接受。

3 硬件设计

3.1 LCD12864液晶显示模块

带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有简体中文字库的图形液晶显示模块，可在界面上显示汉字和图形。汉字的显示采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码，LCD连接电路中，两侧1、2和20、19脚分别接地和+5V。V0为LCD驱动电压输入端，与一个三端滑动变阻器相连，通过这样调整V0端的输入电压，可实现对LCD液晶屏对比度的调整，它决定了LCD能否正常显示数据及显示的效果。

3.2 MFRC522模块

RFID-RC522是利用先进的调制和解调的技术，支持多种工作在13.56MHz下的射频卡读写操作，可应用于13.56MHz非接触式通信、高集成的读写卡芯片。射频卡读写模块通过天线向射频卡发送无线载波信号, 这些信号经过RFID-RC522射频卡的天线耦合接收后, 其内部发送器部分能驱动读写器天线、射频卡和应答机的通信，先进行波形转换, 然后对其滤波进行整流，无需其它的电路，再由电压调节模块对电压进行处理, 最终输出到射频卡的电路上。通过这样一个通讯回路，MFRC522就可以对非接触IC卡的内容进行读写操作。

3.3 按键模块

本系统使用4*4键盘实现密码输入验证及修改功能。三个按键分别接89C52的P3.5、P3.6、P3.7口，通过软件程序，实现一个按键实现+1，多次按压则多次+1；一个按键实现-1，多次按压则多次-1；另一按键作为功能键，实现数位变动及确定功能。

由于本次设计需要有声音提示，因此连接一个蜂鸣器。单片机正常工作时I/O口电流过小不能够驱动蜂鸣器，因此接入三极管使电流放大，让蜂鸣器能够正常工作。

4 软件设计

4.1 主控电路

主控电路AT89S52单片机，这种芯片是一种低功耗、高性能与MCS-51兼容的微控制器，具有8K在系统可编程的FLASH存储器。本电路是由52单片机为控制核心，射频卡信息由MFRC522模块读出，通过MCU在LCD12864上显示，通过按键完成密码验证和修改密码的功能。

4.2 LCD显示电路

外部电源给传感器供电,供电电压为12V。采用 USB 接口线5V 电源供电：充电宝、充电器USB 接口等均能满足设计电源的需求。LCD连接电路中，V0为LCD驱动电压输入端，和一个三端滑动变阻器相连，这样可以通过调整V0端输入电压，实现对LCD液晶屏对比度的调整，决定了LCD能否正常显示数据及显示的效果

4.3 射频接收部分电路

当系统开始供电时RFID-RC522进入工作状态，系统开始初始化接着开启天线，当初始化结束后便开始寻找天线范围内的卡片，当有卡刷入时开始选定卡片，输入卡片ID号，接着可以进行对卡片的添加或删除权限的操作。当选择卡片有权限时门打开，当无权限时门不打开。

卡刷入看其是否能开门、是否可以管理权限。

5 系统机构

本次设计采用AT89S52单片机，液晶显示屏LCD1602，以及RFID-RC522作为系统的主要模块，单片机作为整个设计的控制器件，LCD1602作为显示器件，RFID- RC522与IC卡构成了射频读写模块。系统框图如5所示 。

图5系统框图

6结论

本次报告主要介绍了本设计基本完成的智能门禁系统的预想功能。其中包括门禁系统的射频识别（RFID）技术、机械部分、硬件设计和软件设计部分。机械部分包含机械结构的设计和搭建；软件设计部分包括LCD显示程序、密码验证和按键程序；硬件部分包括52单片机主控模块、按键密码模块、LCD12864显示模块和射频接收（RFID-RC5222）模块。经过这一年我们基本完成了本设计的预想功能，接下来我们需要将此设计的许多功能开发，将这种门禁系统应用到人们生活的各个方面。

参考文献

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