基于RFID及GSM技术的联网电子门禁的设计与开发.docx

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1、基于RFID及GSM技术的联网电子门禁摘要：为了识别进出人员的身份，从而保证家庭及部分商业场所的安全，门禁系统随之出现。常见的电子门禁，主要有基于磁感应原理的，如商场进出口门禁系统，这种门禁系统一般是须要值班看守的；射频卡门锁，这种门禁是以射频卡作为钥匙，其功能类似于密码锁，这种门禁系统不需要值班看守。本文利用射频卡识别(RFID)及GSM技术设计了一种电子门禁。本文设计的电子门禁包括主机、从机两部分。主机负责射频卡的识别及GSM无线通讯；从机是可移动的人体红外信号检测节点，与主机之间通过蓝牙(Bluetooth)技术进行小范围无线通信。系统具有一定的实用价值，运行稳定，很好的实现了身份识别功

2、能。关键词：射频卡识别GSM技术人体红外信号检测蓝牙技术ANetworkedElectronAccessBasedonRFIDandGSMTechnologyAbstract：Inordertorecognizetheidentityoftheperson,theentranceguardsystemappears;ensuringthesecurityoffamilyandsomeplacesofbusiness.Thecommonelectronaccessmainlybasedontheprincipleofmagnetinduction,suchasshoppingmallsimpor

3、tandexportcontrolsystem,thecontrolsystemisgenerallyneedtoguardonduty;RFcardlock,thedoorisregardedtheRFcardasthekey,anditsfunctionissimilartothepasswordlock,theentranceguardsystemdoesnotneedtheguardonduty.Electronaccesscontrolinthispaperisdesignedincludestwoparts:thehostandsubordinatemachine.Thehostm

4、achineisresponsibleforrecognizingRFcardandGSMwirelesscommunication;thesubordinatemachineisthedetectingnodeofmovinghumanbodyinfraredsignal,throughBluetoothtechnologyinsmallrangewirelesscommunicationwithhosts.Thesystemhasacertainpragmaticvalueandstableoperationtoachieveagoodidentificationfunction.Keyw

5、ords:RFID;technologyofGSM;infra-redsignaldetection;technologyofBluetooth目录书离:IABSTRACTI1、绪论11.1 课题意义11.2 基本理论依据12、设计要求及方案选择32.1设计要求32.2方案选择32.3设计方案简述42. 3.1主机部分设计43. 3.2从机部分设计53、详细设计63.1硬件设计63.1.1 主机部分设计63.1.2 从机部分电路设计123. 2软件部分143. 2.1双机通信协议设计143. 2.2MFRC522模块程序框图154. 2.3按键模块程序框图164、电路调试175、总结196、致

6、谢20参考文献21附录一：实物图（整机）22附录二：电路图221、绪论1.1课题意义随着当今社会经济水平的快速发展，人们越来越关心家庭及商业场所等建筑内部的安全性。为了适应现代社会的需要，保证建筑内部的安全性，满足如今用户的各种需求，门禁系统是其中运用最为广泛的一种技术。门禁系统出现在中国已有十多年了，它是一种综合了很多学科的高科技技术，涉及了光学、生物学、机械、通信技术、电子和计算机技术领域。射频识别技术(RFID)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

7、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。射频卡在现代社会使用的也越来越来广泛,而且使用起来很方便，因此将射频卡与门禁系统相结合，可以通过射频识别技术,识别出不同的卡号。此外射频卡还可以实现一卡多用，具有广泛的应用前景。1.2基本理论依据每张射频卡都有唯一特定的卡号，通过由MFRC522芯片构成的射频识别模块,使用读写模块RC522对射频卡进行操作，读出当前卡的唯一卡号，系统根据卡号识别使用者的身份，并将使用者的身份信息加以显示。当使用者刷卡时给予提示,已注册用户刷卡时门禁系统给予通行，未注册用户刷卡则通过GSM模

8、块发送预警短信到预设的值班人员手机，值班人员可通过短信远程控制使用者进出权限。同时，该门禁系统可以自由添加删除以及查询用户，实现及时更新。由于射频卡识别模块是可移动的，在设计时用了网络线缆进行连接。主机在正常工作时是依靠蓄电池供电的，因此在电路中设计了电池电量检测电路，在电池电量不足时会有指示灯提示；同时配有充电电路对蓄电池进行充电。本设计的另一大突出特点是添加了可移动的人体红外检测节点，实现非法人员的识别，构成从机部分。人体红外检测节点使用了两个热释电红外传感器，将检测到的信号通过蓝牙发送到主机。为使移动节点在以电池作为工作电源时最大程度的节能，在没有通信信号时，检测节点工作在低功耗模式，仅

9、在通信时才正常工作。2、设计要求及方案选择门禁系统的设计方法是软硬件相结合，既能够将功能可视化又能简化电路。硬件电路包含单片机、射频模块、GSM模块及液晶模块构成的主机部分和人体红外检测模块和蓝牙模块构成的从机部分。软件部分包含各种程序控制语言。设计整个系统时需要将软硬件的功能相协调，使所编代码能驱动硬件电路的功能实现，二者紧密配合，从而实现系统功能。2.1设计要求本门禁系统是应用于家庭及部分商业场所等建筑物大门的门禁系统，因此，它包含以下几点要求：1 .有人员刷卡时，识别所刷卡是否已注册；2 .当已注册人员刷卡时，显示人员相关信息并给予提示，表明允许通过，并打开大门，经过一段时间间隔后关闭大

10、门；3 .当未注册人员刷卡时，发送短信至预设值班人员的手机，大门保持关闭，直到收到值班人员的回复，再选择允许或禁止进入；4 .当人体红外检测模块检测到有人通过时，若刷卡人为已注册用户，则自动忽略,若为非法用户或无人刷卡，则通过蓝牙发送给主机，再发送短信至值班人员手机，确保建筑物安全。2. 2方案选择在门禁系统中，最重要的就是对人员身份的识别。整个门禁系统的安全系数和成本高低基本都是由这个部分决定的。门禁系统中的人像识别和卡片识别各有优缺点，下面，就对这两种识别方式进行比较，并做出选择。方案一：利用人像识别技术完成门禁系统。人像识别，是人的指纹，虹膜或是面部特征的识别。但此项技术对人员要求较高，

11、一旦面部伤痕或是手指被划破或眼睛充血就会造成识别错误。对于面部识别，长相相像的人也可以通过识别进出门禁。对于指纹识别，在寒冷的冬季，人员还需脱下手套进行识别，系统人性化程度不高，而且整个系统成本较高，不适用于大范围推广。方案二：利用射频卡识别技术完成门禁系统。射频卡是目前使用比较广泛的一种卡，它被应用于各种场合。射频卡的好处是操作简单方便，与设备之间无需接触,密封性良好，因此寿命较长；卡片内的信息难以被复制，所以安全系数较高。整个系统成本与人像识别技术相比低了很多，适合大范围推广。通过对以上两种方案的比较，我们可以看出射频卡在本次毕业设计中占有巨大优势。最终选择了第二套方案。2.3设计方案简述

12、2.3.1主机部分设计主机是系统的核心控制部分，主要由单片机构成的，外围配上MFRC522射频识别模块、1602液晶显示模块、GSM模块、蓝牙模块、蜂鸣器和电源电路和稳压电路等。MFRC522模块需要单独使用3.3V的电源进行供电，它的主要功能是完成对射频卡卡号的读取，将读取到的卡号通过串口传送到单片机，供单片机后续的处理使用。1602液晶显示模块主要为了实时显示刷卡者的身份信息和其他各项提示。GSM模块是主要是当非法用户进入是发短信即使通知值班人员处理。蓝牙模块主要是和从机通信，当有不明人员通过时，从机及时告知主机，再由主机发短信通知值班人员处理。蜂鸣器电路主要有两个功能：1,当已注册人员刷

13、卡时给予允许通过的声音提示；2,当未注册用户刷卡时或不明人员通过时则发出警报声提醒管理者。主机部分框图如图2.1所示：射频RC522蓝牙（主）单片机控制中心液晶1602GSM模块按键模块蜂鸣器图2.1主机系统主要组成框图2.3.2从机部分设计从机主要由单片机构成的，外围配上人体红外检测模块和蓝牙模块。人体红外检测模块主要是当有人通过时将检测到的信息交由单片机处理再通过蓝牙发送到主机，实现及时通知值班人员的功能。从机部分框图如图2.2所示。人体红外检测蓝牙（从）图2.2从机节点组成框图3、详细设计3.1 硬件设计系统主要分为主机和从机两个部分，主机包括单片机模块、液晶显示模块、RC522射频识别

14、模块、GSM模块、按键模块和蓝牙模块；从机包括单片机模块、人体红外检测模块和蓝牙模块。其中主机部分单片机采用的是STC12c5Al6s2单片机;RC522射频模块用来对射频卡进行读写操作；GSM模块用来发送短信到值班人员的手机；显示模块采用1602液晶显示提示代码；蜂鸣器给予声音提示；按键部分可以实现用户的添加删除和查询功能；蓝牙模块用于与从机无线通信。从机部分单片机采用的是STC公司的STC12C2052AD单片机；人体红外检测模块用于检测移动的人员；蓝牙模块用于与主机通信。具体设计方案如下所述。3.1.1 主机部分设计1）单片机系统设计本系统中主机部分采用的是STC公司生产的STC12C5A16S2单片机,这种单片机是STC12C5A60S2系列单片机的一种双串口单片机，是新一代8051单片机，但相比较而言其高速，低功耗，超强抗干扰，且指令代码完全兼容传统8051单片机,速度快8-12倍。选用该型号单片的主要原因是其内存大，具两个串行通信口。该型单片机关键技术参数如下：1、工作电压:3.5V5.5V；2、工作频率范围：0、35MHz，相当于传统8051的0420MHz;3、片上集成1280字节RAM；4、ISP（在系统可编程）/.IAP（在应用可编程），可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序；5、时钟源：外部