射頻識別技術(shù)，主要是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，在其應(yīng)用的過程當(dāng)中，需要在電磁原理的基礎(chǔ)上利用射頻信號來對目標(biāo)對象進(jìn)行信息的獲取，由于其應(yīng)用的廣泛，可以實現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用，因此被廣泛的應(yīng)用在了各種環(huán)境的作業(yè)當(dāng)中。在射頻識別系統(tǒng)當(dāng)中，射頻讀卡器的輸出數(shù)據(jù)需要嚴(yán)格遵守Wieggand格式當(dāng)中對其作出的規(guī)定，也就是利用兩根傳輸分別為0和1的數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸。
基于單片機(jī)和射頻識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)是基于單片機(jī)STC89C52和IC射頻卡設(shè)計的射頻識別鎖系統(tǒng)，可用于實驗室、機(jī)房、辦公樓、檔案室、財務(wù)室等安全性要求較高的場所.
1、系統(tǒng)設(shè)計方案
此門禁系統(tǒng)由安裝在門上的客戶端和對新卡進(jìn)行授權(quán)寫入的授權(quán)端兩部分組成.客戶端由電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、串行通信模塊、刷卡模塊、蜂鳴器模塊和電磁鎖模塊組成，如圖1。在客戶端，當(dāng)用戶需要開門的時候，需要把IC射頻卡放在讀卡器的感應(yīng)區(qū)對卡內(nèi)信息進(jìn)行讀取，當(dāng)讀取出來的信息驗證成功時，則在蜂鳴器“嘀”一聲的同時，門鎖打開，延遲一秒后重新上鎖;若信息驗證失敗，則蜂鳴器會發(fā)出四聲連續(xù)短促的鳴叫.授權(quán)端用于對每一張IC卡進(jìn)行授權(quán)信息寫入.整個系統(tǒng)使用單臺刷卡機(jī)就能工作，操作方便。
圖1 硬件系統(tǒng)模塊框圖
2、系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1、電源模塊電路設(shè)計
電源模塊的作用為整個系統(tǒng)供電.在系統(tǒng)中，刷卡模塊要用到3.3V的供電電壓，電磁鎖模塊需要用12V的電壓，而單片機(jī)最小系統(tǒng)部分則需要用到5V的電壓，因此，電源模塊需要提供的電源種類有12V、5V和3.3V三種.該模塊通過LM7805和AMS1117兩個芯片分別實現(xiàn)12V向5V和5V向3.3V電壓的轉(zhuǎn)換.如圖2為系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計.
圖2 電源模塊電路
2.2、刷卡模塊電路設(shè)計
射頻讀寫芯片MFRC522是NXP推出的一款低功耗、封裝小、高度集成的非接觸式(13.56MHz)讀寫卡芯片，它利用調(diào)制和解調(diào)的原理，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議.支持ISO14443A的多層應(yīng)用.其內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動讀寫器天線與ISO14443A/MIFARE卡和應(yīng)答機(jī)的通信，無需其他的電路.接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理ISO14443A兼容的應(yīng)答器信號.數(shù)字電路部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測(奇偶&CRC).此外，它還支持快速CRYPTO1加密算法，用于驗證MIFARE系列產(chǎn)品.MFRC522支持MIFARE系列更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)424kbit/s.它與主機(jī)間的通信采用連線較少的串行通信，且可根據(jù)用戶的不同需求，選取SPI、I2C或串行UART(類似RS232)模式之一，有利于減少電路連接，縮小電路板體積，降低生產(chǎn)成本.MFRC522在刷卡模塊中的應(yīng)用電路如圖3.
圖3 刷卡模塊電路
2.3、蜂鳴器模塊電路設(shè)計
當(dāng)用戶刷卡時，如果信息驗證成功，則單片機(jī)的P2.0引腳被賦予低電平(軟件設(shè)置)，三極管Q2(PNP型)導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出一聲蜂鳴.當(dāng)信息驗證不成功，蜂鳴器發(fā)出四聲連續(xù)短促的鳴叫.該模塊電路設(shè)計如圖4.
圖4 蜂鳴器模塊電路
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