基于RFID的門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)研究

郭宇智 林福炎 高旭東 張雪

摘 要：RFID技術(shù)已經(jīng)隨著科技的發(fā)展逐漸應(yīng)用到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，從簡(jiǎn)單的考勤管理系統(tǒng)發(fā)展到智能樓宇管理等不可或缺的內(nèi)容，從單一的身份識(shí)別到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品識(shí)別的復(fù)雜應(yīng)用，可以說RFID技術(shù)已經(jīng)改變著我們身邊的這一切。文章主要闡述的是RFID門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，將arduino平臺(tái)與RFID控制技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)了具有身份尋路和個(gè)性化GSM通報(bào)功能的身份識(shí)別系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：arduino平臺(tái)：RFID控制技術(shù)；研究意義

鎖是每個(gè)家門必備的管理工具，隨著時(shí)代的發(fā)展，普通的金屬鎖已經(jīng)開始在不斷的更新?lián)Q代，數(shù)字鎖、網(wǎng)絡(luò)鎖等科技新事物也不斷發(fā)展起來。門禁智能化系統(tǒng)是鎖發(fā)展的一種新趨勢(shì)，由于各種芯片技術(shù)、硬件功能管理模塊的成熟，門禁系統(tǒng)已經(jīng)向網(wǎng)絡(luò)和智能化的發(fā)展，然而生物技術(shù)、感應(yīng)卡技術(shù)的發(fā)展更讓門禁系統(tǒng)成為智能識(shí)別身份的主要工具。本文主要就是探討RFID技術(shù)門禁與身份驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

1 基于RFID門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

RFID技術(shù)通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別RFID卡并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻卡內(nèi)的芯片通過13.56Mhz的固有載波頻率發(fā)射ID號(hào)碼調(diào)制信號(hào)，通過信號(hào)的耦合和解調(diào)系統(tǒng)，濾除載波，將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。并由單片機(jī)接收處理并識(shí)別驅(qū)動(dòng)門禁控制系統(tǒng)，完成門禁系統(tǒng)的各種功能。

系統(tǒng)主要功能模塊組成：主控模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，RFID身份識(shí)別模塊，通訊模塊，GSM模塊。

RFID身份識(shí)別模塊：由RFID卡和讀卡器組成，RFID卡內(nèi)記錄了持卡者的身份信息，讀卡器讀出卡里的信息，將信息傳至主控模塊進(jìn)行信息處理。

主控模塊：它是整個(gè)門禁系統(tǒng)的控制單元，采用arduino平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)的一大特色之一，它內(nèi)部含有單片機(jī)，由它來統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制其它各模塊的工作，他會(huì)根據(jù)來自RFID的不同的身份信息，驅(qū)動(dòng)各模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。完成RFID卡登錄驗(yàn)證功能，通過USB口進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置功能。

驅(qū)動(dòng)模塊：此模塊設(shè)計(jì)了需要的驅(qū)動(dòng)電路，自動(dòng)開燈電路，報(bào)警電路，門鎖驅(qū)動(dòng)等。

通訊模塊：提供整個(gè)系統(tǒng)的通訊支持，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通訊的協(xié)調(diào)管理，完成主控節(jié)點(diǎn)與門禁節(jié)點(diǎn)的通訊。

GSM模塊：完成短信通報(bào)等安全通報(bào)。

2 基于RFID門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 門禁系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

門禁系統(tǒng)是由一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)與若干個(gè)門禁節(jié)點(diǎn)組成，門禁節(jié)點(diǎn)安裝于門上，用戶進(jìn)門通過門禁節(jié)點(diǎn)刷卡，門禁節(jié)點(diǎn)將驗(yàn)證消息發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)，主控節(jié)點(diǎn)完成安全認(rèn)證，將安全認(rèn)證通過與否消息發(fā)回門禁節(jié)點(diǎn)，認(rèn)證通過門禁節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)門鎖，完成開門動(dòng)作，同時(shí)根據(jù)需求完成驅(qū)動(dòng)個(gè)性化任務(wù)，比如，打開用戶房間燈，與此同時(shí)主控節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)需要發(fā)送短信通知預(yù)先設(shè)定人員門禁開啟消息。

主要功能及特性：

（1）實(shí)現(xiàn)門禁基本開鎖功能，支持S50及其兼容RFID卡；（2）實(shí)現(xiàn)RFID卡的加入與刪除功能；（3）GSM通報(bào)功能；（4）執(zhí)行個(gè)性化需求功能；（5）通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)充。

2.2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.2.1 主控節(jié)點(diǎn)功能設(shè)計(jì)

主控節(jié)點(diǎn)是整個(gè)門禁系統(tǒng)的控制中樞，完成對(duì)門禁系統(tǒng)的邏輯控制安全驗(yàn)證等，主要完成如下功能：

（1）通訊功能：與所有門禁節(jié)點(diǎn)通訊，接收來自門禁節(jié)點(diǎn)的消息請(qǐng)求，主要包括如下消息，用戶卡驗(yàn)證消息，用戶卡增加消息，用戶卡刪除消息。（2）讀取SD卡中用戶數(shù)據(jù)，卡中記錄個(gè)性化驅(qū)動(dòng)事件內(nèi)容，最多每個(gè)用戶可以設(shè)置三種事件，短信通知手機(jī)號(hào)碼。（3）合法用戶表格維護(hù)功能：完成用戶表的增加、刪除操作，完成用戶的合法性檢查工作。（4）GSM短信發(fā)送功能：針對(duì)合法用戶按預(yù)先設(shè)定信息發(fā)送短信。（5）顯示功能：驅(qū)動(dòng)LCD漢字顯示模塊，顯示各種系統(tǒng)通報(bào)的信息。

2.2.2 門禁節(jié)點(diǎn)功能設(shè)計(jì)

門禁節(jié)點(diǎn)每個(gè)需要的控制點(diǎn)安裝一個(gè)，通過以太網(wǎng)與主控節(jié)點(diǎn)連接，用戶通過門禁節(jié)點(diǎn)刷卡，將卡信息發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果驅(qū)動(dòng)門鎖及完成個(gè)性化操作。主要功能如下：（1）通訊功能：完成與主控節(jié)點(diǎn)的通訊，發(fā)送RFID卡驗(yàn)證消息，RFID卡增加與刪除消息，接收主控節(jié)點(diǎn)的消息反饋信息。（2）開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)：完成開鎖基本指令的發(fā)出，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（3）個(gè)性化驅(qū)動(dòng)：根據(jù)由主節(jié)點(diǎn)反饋的消息，驅(qū)動(dòng)個(gè)性化執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）RFID讀取功能：完成RFID卡的讀取操作。（5）顯示功能：驅(qū)動(dòng)LCD漢字顯示模塊，顯示各種系統(tǒng)通報(bào)的信息。

3 RFID系統(tǒng)的測(cè)試

系統(tǒng)完成，經(jīng)過下面測(cè)試后證明達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了基本設(shè)計(jì)功能，將門禁控制器與主控制器通過以太網(wǎng)交換機(jī)連接在一起，形成以太網(wǎng)絡(luò)組成系統(tǒng)，即可進(jìn)行各種測(cè)試。測(cè)試環(huán)境建立如下，由一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)、兩個(gè)門禁節(jié)點(diǎn)、一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成。主控節(jié)點(diǎn)IP 192.168.1.200，門禁節(jié)點(diǎn)1 IP 192.168.1.177，門禁節(jié)點(diǎn)2 IP 192.168.1.178。按功能分別進(jìn)行了開鎖測(cè)試、GSM通報(bào)測(cè)試、個(gè)性化驅(qū)動(dòng)測(cè)試、增加用戶卡測(cè)試、刪除用戶卡測(cè)試。

測(cè)試結(jié)論：本次測(cè)驗(yàn)完成了整個(gè)門禁系統(tǒng)的各個(gè)模塊化程序，并通過實(shí)際的測(cè)試完整實(shí)現(xiàn)了RFID的門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

本文主要通過設(shè)計(jì)一套基于RFID的門禁與身份識(shí)別系統(tǒng)，通過模塊化的設(shè)計(jì)方法建立起具有高度擴(kuò)展性的硬件平臺(tái)，并通過測(cè)試完成門禁系統(tǒng)的硬件控制功能和軟件編程設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)當(dāng)中創(chuàng)造性的使用了GSM短信進(jìn)行安全通報(bào)及個(gè)性化驅(qū)動(dòng)的特色功能，讓門禁系統(tǒng)更具有靈活和可靠性。

本文所實(shí)現(xiàn)的門禁系統(tǒng)可以直接進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，操作方便、靈活且安全，在智能家居、辦公室出入、物流等場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。

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