一種基于NFC的智能門禁系統

重慶第二師范學院數學與信息科學系 王茂林 李 志 張楊奎重慶江津第二中學 羅青青

一種基于NFC的智能門禁系統

重慶第二師范學院數學與信息科學系 王茂林 李 志 張楊奎重慶江津第二中學 羅青青

隨著NFC技術的發展和APP的廣泛應用，提出了一種新的智能門禁系統。通過NFC短距離技術識別唯一用戶ID，將用戶ID通過社區局網連接到后臺云服務器中進行客戶ID安全識別。解決傳統門禁非接觸式刷卡系統卡片容易丟失、安全性能較低、攜帶不方便的問題。

RFID；Zigbee；幼兒園

0 引言

NFC(近場無線通信技術)伴隨RFID射頻技術演變而來，目前跟WIFI、藍牙、ZIGBEE等技術成為主流的無線通信技術之一。該技術兼容無線智能卡ISO14443標準，在13.56MHz頻率運行于10厘米距離內[1-3]。將其引入到門禁系統中，對用戶會帶來更加方便快捷的體驗。

1 系統概述

系統工作原理：

NFC門禁系統如圖1所示主要由主控制系統、電動門鎖、NFC讀卡器監控終端和后臺云服務器組成。

圖1 NFC智能門禁的總體框架圖

在整個系統中，門禁主控制系統控制通過RFID掃面識別手機終端，進行雙向數據交互，驗證并獲取用戶信息。獲取信息后通過485的總線，采用Modbus-RTU協議將各個門禁的用戶信息上傳給控制PC機上，PC機通過網絡將數據備份到云端，并做數據的實時驗證，將驗證結果返回給電腦，然后電腦通過485總線發送開門信息給門禁主系統。

工作原理：通過NFC讀卡器識別手機終端的ID號，然后通過RS485總線發送給PC機，PC機通過網絡發送數據到后臺云服務器，云服務器進行數據存儲并完成數據校驗，將校驗結果發回PC機，PC機通過RS485總線發送給讀卡器，控制讀卡器進行開鎖。

2 系統組成

2.1 NFC讀卡器

主控制芯片由STM32F103，是一款成本低廉、功耗低、性能高比的ARM Cortex-M3內核單片機基于ARM Cortex-M3核心的32位微控制器512K 片內FLASH（相當于硬盤），64K片內RAM擁有3路SPI接口，2路I2S 接口，2路I2C接口，5路USART。主控制器通過串口和NFC讀卡芯片PN532連接，PN532是一個高度集成的ISO14443A讀寫芯片，數據通信采用串口指令的形式[4-7]。

2.2 RS485電路和液晶顯示

美信半導體公司提供的MAX13085型號的485串口信號轉換芯片。液晶顯示采用LCD6100的彩色顯示屏，圖形驅動芯片為Philips公司的PCF8833，132*132像素、RGB顏色位數、3.3 V工作電壓和9位SPI串行接口[8]。

2.3 后臺云服務器

WEB服務器擇采用目前最為成熟的Apache+PHP+Mysql的組合來構建系統。系統采用Browser/Server/Database的3層體系結構，利用Mysql實現數據庫服務器，利用PC客戶端作為客戶端。主要記錄客戶的開門時間、建立客戶賬戶有效時間。

3 系統軟件設計

系統軟件流程圖如圖2所示，系統上電后，進行喂狗處理，防止程序軟件死機，能夠利用軟件實現程序復位，保證系統穩定性運行。完成后同上位機進行485通信協議的處理，保持通信的連接。進入刷卡處理程序，如果刷卡成功進入顯示刷卡信息部分，同時通過485發送數據給上位機，等待上位機驗證，驗證成功后執行對門鎖的開關控制。

圖2 系統軟件流程圖

4 結語

本文利用NFC技術實現了智能門禁的刷系統設計，以STM32F103單片機作為主控制系統，控制PN532芯片進行刷卡處理，實現了數據的安全驗證以及上傳，解決了傳統刷卡系統容易丟失、安全性能較差等問題。

[1]李波,劉震宇,謝勝利等.RFID在現代軍事領域的應用探討[J].電腦與電信,2006(7):16-23.

[2]Klaus Finkenzeller.射頻識別技術(第3版)[M].北京:電了工業出版社,2006:32-38.

[3]朱軼,土剛,土洪金等.13.56MHz RFID閱讀器天線的設計[J].微波學報,2008:24(5):22-260.

[4]劉希若.無線門禁系統的設計與實現[J].科技廣場,2007(7):33-40.

[5]J.Noll,J.Carlos,L.Calvet,K.Myksvoll.Admittance Services through Mobile Phone Short Messages[C].UniK,Telenor R&D,Norway. IEEE,2006.

[6]Yoon Deuk Seo,Jin Ho Ahn.Efficient NFC Tagging Pattern-Based Contents Recommendation for Museum Viewers[J].Scientific. Net,2012,12:2876-2880.

[7]張妍.2.45GHz手持式RFID讀卡器的研究與實現[D].電子科技大學,2007.

[8]李滿玲.基于云服務的NFC門禁監控系統的設計[J].吉林師范大學學報(自然科學版),2014,35(2):101-104．

王茂林（1992—），男，重慶永川人，大學本科，研究方向：嵌入式、物聯網工程。

重慶第二師范學院市級大學生創新訓練項目“智能門禁系統的研制”（201514388376）；重慶第二師范學院校級青年項目“一種壓電功能的幼兒園監控穿戴系統”（KY201544C)。

張楊奎（1994—），男，重慶人，大學本科，研究方向：無線傳感網絡、物聯網技術。

羅青青【通訊作者】（1987—），女，重慶人，大學本科，研究方向：地理信息技術。