基于RFID的门禁系统设计毕业设计论文.doc
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1、 本科毕业设计论文基于RFID的门禁系统设计永义燕 山 大 学2015年 6 月本科毕业设计论文基于RFID的门禁系统设计学 院:专业:学生:学 号:指导教师:辩论日期:燕山大学毕业设计论文任务书学院:信息科学与工程学院 系级教学单位:电子与通信工程系 学号学生专 业班 级题目题目名称基于RFID的门禁系统设计题目性质1.理工类:工程设计 ;工程技术实验研究型 ;理论研究型 ;计算机软件型 ;综合型 2.文管理类 ;3.外语类 ;4.艺术类 题目类型1.毕业设计 2.论文 题目来源科研课题 生产实际 自选题目 主要容以单片机为核心,基于RFID读写模块,设计门禁系统,该系统能够对RFID卡进展
2、登记,识别,有效期管理,实现门禁控制。基本要求1、独立完成系统软、硬件设计,并搭电路验证。2、实现至少1000个的管理容量。参考资料?MCS-51单片机应用设计? 毅刚等编 工业大学 1992.4?单片机原理及系统设计? 胡汉才编著 清华大学 2002周次第14周第58周第912周第1316周第1718周应完成的容收集资料熟悉课题容设计思路电路设计程序设计程序设计搭电路调试改良程序设计搭电路调试改良论文撰写课题总结辩论指导教师: 职称: 系级教学单位审批: II / 82摘要智能门禁系统在自动化应用中十分普遍,它为人们日常生活提供便利和保障人们的生活平安,随着社会和经济的开展需要,智能识别技术
3、开场运用于许多行业,特别是平安系数特别高的行业银行、机构、门控制行业等,智能门禁系统的便利性和平安性让它越来越受到重视。本文分析了RFID门禁系统的国外开展现状、未来开展趋势和目前主要存在的问题,提出了基于RFID门禁控制系统的设计方案。先阐述了RFID门禁控制系统的组成、系统的根本工作原理,分析了系统的硬件电路设计、软件设计过程,对硬件子电路的选型设计、子程序设计等作了详细介绍。门禁系统采用STC89C52RC单片机作为控制核心及FM1702SL读卡器控制单元。门禁系统能读写荷兰Philips公司的Mifare非接触式射频卡,读卡距离约10cm。当有卡进入时那么读卡数据后通过单片机处理后程序
4、自动判断是不是合法RFID卡,并且将卡号传送到LCD1602上显示。如果是合法的RFID卡那么可以使步进电机转动,到达开门效果。关键词RFID;门禁控制系统;STC89C52RC;FM1702SLAbstractThe intelligent entrance guard system is very mon in applications of automation, it provides convenience and guarantee peoples life safety of peoples daily life, along with the development of so
5、ciety and economy, the intelligent recognition technology has been used in many industries, especially the safety coefficient of particularly high industry (bank, gated industry), convenience and security intelligent access control system to make it more it more attention.Analysis of the design of t
6、he RFID access control system at home and abroad, the future development trend and main problem, put forward a design scheme of access control system based on RFID. First elaborated the basic principle, system position of RFID assess control system, analyzes the system hardware circuit design, softw
7、are design, hardware design, selection of the sub circuit subroutine design in detail.Access control system using STC89C52RC microcontroller as control core and the FM1702SL card control module. Access control system can read and write the Philips of the pany in Holland Mifare non-contact RF card, t
8、he card reader distance of about 10cm. When the card entered will read the card data after processing though the MCU program to automatically determine is not legitimate RFID card, and the card number is transmitted to the LCD 1602 display. If it is a legitimate RFID card can make stepper motor rota
9、tion, to achieve the door effect.KeywordsRFID;access control system;STC89C52RC;FM1702SL目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景及意义11.1.1 课题研究的背景11.1.2 课题研究的意义11.2 门禁系统的国外研究状况及开展趋势21.2.1 门禁系统国外研究状况21.2.2 门禁系统国研究状况21.2.3 门禁系统的开展趋势21.3 RFID门禁系统的优越性31.4本文主要研究容与论文构造41.4.1 研究的主要容41.4.2 本论文构造4第2章 RFID门禁系统理论根底52.1 射频
10、识别技术52.2 射频识别技术原理52.3 射频识别系统的构造62.4 门禁系统设计的根本原那么72.5 本论文拟解决的关键问题与解决方法82.5.1 拟解决的关键问题82.5.2 解决方法82.6 本章小结9第3章门禁系统的硬件电路设计103.1门禁系统工作原理和电路设计主框图103.2 FM1702SL读卡器113.2.1 SPI总线协议123.3 Mifare射频卡介绍133.4 串行EEPROM存储电路143.4.1 EEPROM存储器接口163.4.2 I2C总线协议163.5 时钟芯片173.6 步进电机电路183.7 红外传感器193.8 硬件实物展示203.9 本章小结21第4
11、章门禁系统的软件设计224.1 门禁系统软件设计模块框图224.2 门禁系统主程序介绍234.3 读卡过程及程序设计流程图244.3.1 寻卡254.3.2 防冲突254.3.3 选择卡片254.3.4 验证254.3.5 读取卡号264.3.6 卡挂起264.4 其他程序设计流程图264.4.1 LCD1602显示程序设计264.4.2 按键控制程序设计274.4.3 定时器模块程序设计294.4.4 存储程序设计304.4.5 开门模块程序设计314.5 程序编译与调试324.5.1 建立工程工程324.5.2 程序编译调试334.6 本章小结33结论34参考文献35致37附录138附录2
12、44附录349附录456第1章 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1课题研究的背景射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。同时,经济水平的高速开展让人们越来越关心建筑部的平安性。为了适应信息时代的需要,保证建筑部的平安性,满足用户当时的各种需求,门禁系统应运而生。门禁系统集电脑技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于
13、一体,使卡与锁之间实现完整“对话功能,以智能卡来控制门锁的开启,开创了门禁管理的新概念,它不仅给管理者提供了更平安、更快捷、更自动化的管理模式,而且也给使用者带来了极大的方便。本文研究的基于射频识别技术的门禁系统就是这样的一种系统1。1.1.2课题研究的意义当今科技飞速开展,给人们带来利益的同时,也带来了不法份子利用高科技进展盗窃、抢劫和犯罪等问题。怎样才能使人们的平安防措施跟上科技的开展、有效的阻止这些犯罪行为呢?仅依靠普通的防盗门、门锁和监控是不够的。原始的安防措施就是把门锁上,由人巡逻保证平安,随着科技的进步,智能化的门禁系统已成为现代化管理的重要手段。智能门禁系统是智能建筑楼宇自动化系
14、统中的平安系统,作为一种新型现代化平安管理系统,门禁系统把自动识别技术和现代平安管理措施结合起来。在社会财富不断增长的今天,建筑物的主要管理区、出入口、贵重物品的库房、设备控制中心、电梯口等重要部门的通道口都需要加强平安防护措施,这就需要开发出与之相对应的智能门禁系统,识别出入口人员的身份,对出入口进展控制。本课题提出了基于射频识别的门禁控制系统,具体分析和研究了其中的一个重要局部“门禁控制系统。门禁控制系统作为居民人身和财产平安的重要措施,其研究结果具有深远的现实意义2。1.2门禁系统的国外研究状况及开展趋势1.2.1门禁系统国外研究状况欧美门禁系统市场开场进入成熟阶段,其产业分工明确,如美
15、国的HID公司、Hl-dala公司、德国的Destele公司。生产控制器的公司只研究生产控制器和软件程序。由于市场的不断成熟开展,人们在感受到门禁系统带来的便利性和使用性后,可以自行购置零部件组装而成一套完整的门禁系统。从目前门禁系统的开展趋势和运用前景来看,磁卡和接触式门禁系统开场逐渐退出市场,非接触式门禁系统以它优越的性能和运用领域开场主导门禁系统市场。RFID卡在国外很早就得到重视并且开场大量的投入研究,特别是在美国和欧洲,但在近几年才开场RFID卡方面的研究使用。RFID卡、读卡器设计和生产关键技术掌握在欧美国家和局部亚洲国家中,单只有美国能实现大批次的设计生产。当今世界上RFID卡主
16、流产品是飞利浦Philips公司的Mifare技术,己经被制定为国际标准ISO/IEC14443 Type A标准。欧洲及其他开展中国家的一些RFID卡、读卡器制造商都以Mifare技术为标准进展设计生产3。1.2.2门禁系统国研究状况我国外乡厂商如爱迪尔、华本、芯微等已经成功研发了指纹识别芯片,国对门禁系统的研究已经从认识研究阶段开展到自主研究阶段,而在系统的构造方面,国的门禁系统的核心就是控制器,门控器大多由国外企业开发研制,但国大局部厂家对门禁系统的研究仍然处于仿制阶段,没有对门禁系统核心技术惊醒自主研究开发4。1.2.3门禁系统的开展趋势出入口门禁系统顾名思义就是对出入口通道进展管制的
17、系统,它是在传统的门锁根底上开展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置,无论构造设计多么合理,材料多么巩固,人们总能通过各种手段把它翻开。在出入人很多的通道像办公室,酒店客房钥匙的管理很麻烦,钥匙丧失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题,就出现了电子磁卡锁,电子密码锁,这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度,使通道管理进入了电子时代,但随着这两种电子锁的不断应用,它们本身的缺陷就逐渐暴露,磁卡锁的问题是信息容易复制,卡片与读卡机具之间磨损大,故障率高,平安系数低。密码锁的问题是密码容易泄露,又无从查起,平安系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡局部密
18、码输入与控制局部合在一起安装在门外,很容易被人在室外翻开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段,因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁,应用也不广泛。最近几年随着感应卡技术,生物识别技术的开展,门禁系统得到了飞跃式的开展,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,它们在平安性,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5。1.3RFID门禁系统的优越性(1)使用寿命长 RFID卡和读卡器无需机械接触即可工作,从而防止了因机械磨损而导致的故障,大大延长了使用寿命。(2)使用方便 RFID卡使用非常
19、简单,不需固定方向和位置,决不会有黑暗中找不到锁孔的烦恼。(3)平安可靠每卡在出厂时都写有唯一的不可更改的编号,卡和读卡器均不可复制,且防水、防磁,抗干扰。当卡片不慎丧失,不需再劳神费力换锁,只需在控制器或系统软件将卡片删除便可万无一失,确保系统的平安性和可靠性。(4)一卡多用机械锁每门至少必须配一把钥匙,而RFID卡可以一卡开多个门,只要随身带一卡,便可通行任意通道,再也不用带很多沉甸甸的钥匙6。1.4本文主要研究容与论文构造1.4.1研究的主要容本文针对国目前的市场需求情况,通过51单片机实现了一套基于RFID的门禁系统。论文在探讨了基于射频识别技术的门禁系统的开展现状和技术根底上,设计了
20、门禁系统的硬件设计和软件设计,给出了以51单片机和RFID读卡器为核心的门禁系统设计方案,包括设计主程序流程图和模块子程序,并进展实际电路调试。1.4.2本论文构造第一章:绪论。简要论述了课题的背景及意义、探讨目前国外研究现状以及开展趋势和论文构造等。第二章:RFID门禁系统理论根底。主要概述了射频识别技术,说明了它的工作原理以及典型构造,介绍了门禁系统设计的根本原那么,并且提出了论文拟解决的关键问题和解决方法。第三章:门禁系统硬件电路设计。主要讲述门禁系统根本工作原理和设计框图及外围模块电路的设计以及展示了门禁系统的硬件实物。第四章:门禁系统软件设计。主要讲述软件设计框图、主程序设计流程和各
21、个子程序模块的设计,并且对程序的编译与调试做出了简要的说明。第2章 RFID门禁系统理论根底2.1 射频识别技术射频识别Radio Frequency Identification,RFID技术是从八十年代逐渐走向成熟的一种自动识别技术,它是一项利用射频信号通过空间耦合交变磁场或电磁场实现无接触信息传递并通过所传递的信息到达识别目的的技术。射频识别是无线电识别的简称,它源于无线电通信技术,综合了现代计算机智能控制、智能识别等高新技术,顺应了电子商务、交通运输、物流管理的开展需要。是当前最受人们关注的技术之一。射频识别技术具有非接触、自动完成识别过程、不易损坏、可识别高速运动物体、数据存储量大等
22、优点,极加速了有关信息的收集和处理,在近年来获得了极为迅速的开展7。2.2射频识别技术原理通常情况下,RFID的应用系统主要由读写器和RFID卡两局部组成的,如图2-1所示: 图2-1 射频识别系统原理图其中,读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID卡的数据读写和存储,它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID卡那么是一种无源的应答器,主要是由一块集成电路芯片及其外接天线组成,其中RFID卡芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路,有的甚至将天线一起集成在同一芯片上。RFID 应用系统的根本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电
23、源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进展信息处理,所需回复的信息那么从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器。可见,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线。一方面,无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面,天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式8。2.3射频识别系统的构造射频识别系统的典型构造如图2-2所示:主要是由两部份组成:读写器和射频卡。图2-2 RFID系统典型构造读写器同RFID卡之间通过无线方式通讯,因此它们都有无线收发模块及天
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