2022年RC智能门禁控制系统研究报告.docx

个人资料整理仅限学习使用基于 RC500 的智能门禁掌握系统讨论来源：一卡通世界作者：袁万锦 张革2021-10-9 11:16:52评论 0 条摘要：介绍了基于RC500 的智能门禁掌握系统的设计与开发，门禁掌握器主要由射频天线、读卡模块、单片机掌握系统及RS485 通信接口组成，由RS500 接口与 PC 机组成通信网络系统，并给出了 AT89C52 与 MF RC500 的接口原理图，对读卡程序进行了说明，最终给出了主要程序设计的流程图；关键词：射频识别； Mifare 智能 IC 卡；门禁； MF RC500 ； RS485 网络智能门禁系统是指采纳现代电子与信息技术，在建筑物内外的出人口对人或物 >的进、出实施放行、拒绝、记录和报警等操作的一种电子自动化掌握系统；本系统的前端设备为基于MF RC500 的Mifare 非接触式 IC 卡读卡器，识读距离可达到1OCIB ，具有抗恶劣环境、保密性强、精确性高、安全性高、识别名唯独无法伪造、可同时识别多个识别对象的优点；本系统由如干台门禁掌握器组成，由RS485 网络相互连接，通过RS485 232 转换器与运算机相连，并通过治理运算机对各门进行掌握；只有经过本系统授权的非接触式IC 卡在被授权的有效时段内，掌握器才向电控门锁发出开锁指令，答应持卡人进门；无效卡或没有经过授权的卡，以及授权卡在非有效时段内，掌握系统就不会向电控门锁发出开锁指令，不答应进门；依据需要，治理者可以随时增加、修改或取消授权卡的通行时段；每次读卡的信息，无论是否向电控门锁发出开锁指 令，系统都自动记录下来，治理者通过调阅出入口的读卡记录，可以便利地查询持卡人进门的情 况，通过治理运算机上的软件仍可以提取出考勤信息，作为考勤机使用；1 系统组成由图 1 可以看出，系统主要由AT89C52 单片机为核心，辅以射频卡读卡模块、储备器、键盘、LCD 显示器、实时时钟、 IO 接口、 RS485 通信模块、看门狗外围电路而构成智能门禁掌握器；MCU 微掌握器 >采纳 AT89C52 其开发简洁，运行稳固>；储备器采纳 AT24C512 用于储备系统参数及数据， AT24C512 是基于 I C 总线的串口操作方式，是性价比较高的储备芯片>；液晶屏采纳TC1602A ；时钟芯片采纳 PHILIPS 公司的 PCF8563也是基于 I C 总线的串口操作方式，可以很便利地记录时间 >；键盘采纳 4×4 矩阵键盘；防止系统死机采纳MAX813L 作为看门狗 >；与上位机的通信采纳 RS485 通信模式，通信距离可以达到1 200 m 左右；图 1 门禁掌握器结构框图由图 2 可以看出读卡模块由MCU ， RC500，天线组成，其中，非接触式IC 卡读写模块 MF RC500 是整个读卡器的核心，它将完成读写非接触式IC 卡的全部必需功能，包括RF 信号的产生、调制、解调、安全认证和防重叠等；MCU 是通过对读写模块RC500 内核特别的内存寄存器的读写来掌握RC500 的；读取 RC500 一般是指向 Mifare 卡恳求； RC500 实际上是 MCU 与射频卡之间进行信息交换的媒介，任何卡片上的数据读写均须通过RC500 来传递；传送不同类型的指令给RC500，就能实现对 RC500 的掌握； RC500 与非接触式 IC 卡之间能量的传递和数据双向传输的过程是初级和次级2个线圈之间的耦合过程，从读卡器发射给卡的数据信息在调制前采纳的是M 勒编码，而从卡到读卡器的数据信息采纳的是曼彻斯特编码；图 2 读卡模块结构图个人资料整理仅限学习使用读卡模块通过P2 口及 2 根握手线与主MCU 进行双机并行通信，由于数据的收发使用同一I O 接口，故每次通信前必需商定通信是由主MCU 发起仍是由读卡模块发起；本系统用 8255 扩展了一部分 I O 接口，键盘采纳 4×4 矩阵式键盘，分别连接于 8255 的 PCO PC7 端；将 8255 的 PC 口低 4 位设成输出模式，扫描键盘的行线； PC 口的高 4 位设成输入模式，读取键盘的列线；门禁掌握器通过 8255 扩展的 PA 口和 PB 口来直接对出人口进行掌握；系统需要治理指示灯、蜂鸣器、门状态输入、电控锁、出门按钮、红外报警、防拆开关等输入输出的掌握，系统选用的红外报警探头是 P2288 型热释电传感器；在一个门禁系统中，每个门禁掌握器都有一个唯独的地址号， 掌握中心运算机由此可以区分不同的门禁掌握器；门禁掌握器启用前，第一由治理运算机经由通信 接口向其输入各项运行参数，主要是硬件设备的连接情形及掌握模式、人员信息、答应的时间和出 入门方式等参数；门禁掌握器经过初始化以后就能独立脱机运行，当有人读卡时，掌握器将卡号与 内存中预设信息进行比较，进行相应的掌握开门与否的操作，并将大事记录下来；2 AT89C52 与 MF RC500接口电路MF RC500 射频模块的 DO D7 数据端口 >和单片机数据端口P0 口直接连接进行数据传送，中断恳求口 IRQ 和单片机的中断 1INT1> 连接，即单片机利用MF RC500 供应中断信息对其进行掌握；其他就是 ALE ，NRD ，NWR ， RST， NCS 等单片机和射频芯片的通信、掌握等接口；AT89C52 与MFRC500 接口电路图见图 3；图 3 AT89C52 与 MF RC500 接口电路3 读卡模块软件设计本系统中读卡模块的主要任务就是读取卡号，然后将卡号送给主MCU ；读卡过程是一个很复杂的程序执行过程，要按固定的次序执行一系列的操作指令；微处理器对卡的全部操作都是通过RC500 来完成的； RC500 内部有 64 个工作寄存器，按功能的不同分为8 个寄存器页，每页有8 个寄存器；通过对相关寄存器写入不同的值，就可实现不同的工作配置，执行不同卡的操作命令；RC500 每接收到一次操作指令，执行一次对卡的操作，而卡也会返回相应的值；读卡模块程序说明如下；1>密钥装载 char Mf500PcdLoadKeyE2un_signed char key_type ， unsigned char sector， un_signed char *uncoded_keys> ；密钥装载的作用就是将指定的密钥装入RC500 中指定的密钥区内；装载密码是为后续的验证密码做预备，以检验进入射频区内的卡是否为本系统的卡；2>询卡 M500PiccCommonRequestunsignedchar req_ code ， unsigned char atq>； MF1 卡是一种以被动方式工作的卡，刚进入射频区内的卡得电进入IDLE 状态，读卡器必需不断发出恳求信号，符合条件的卡才会响应，这一指令将分别与MF1 卡进行通信读取卡上的2 个字节的卡片类型号；req code 是恳求模式，共有Request all 和 Request std 两种模式； Request all 指令是非连续性的读卡指令，只读一次；但有个例外，当某一次Request all 指令读卡片失败时， Request all 指令将连续地读卡，直到读卡胜利才进入非连续性的读卡模式；Request std指令的使用和 Request all 指令刚巧相反； Request std 指令是连续性的读卡指令，当某一张卡片在天线的有效工作范畴内，Requeststd指令在胜利地读取这 一张卡片之后，进入对卡片的其他操作；假如其他操作完成之后，又进入Request std 指令操作，就Request std指令将连续地进行读卡操作，而不管这张卡片是否被拿走；只要有一张卡片进入天线的有效工作范畴内，Requeststd指令将始终连续地进行读卡操作；本系统采纳Request std 模式询卡，读卡后将卡挂起，这样在天线范畴内卡只会被读一次，卡不离开天线范畴不会被重复读卡；3>防冲突 char M500PiccCascAnticolltin_signed char bcnt， unsigned char *snr> ；防冲突就是从多张卡中选出一张卡来操作，又叫反碰撞、防重叠；AntiCollision指令事实上仅仅是读取MF1 卡片上的序列号 SN，值存入 snr 中；假如知道卡的序列号，就可跳过这一步，执行下一步选卡操作；4>选卡 char M5O0PiccCascSelectunsignedchar snr ， unsigned char *sak> ；选中 snr 指定的卡，经过这一步才真正选中了一张卡，并同时返回卡的容量代码 size，值存人 sak 中；以后的操作都是针对这张卡进行的，且为卡号处理软件设计打好了基础 卡号处理流程图见图 4>；图 4 卡号处理程序流程图5>验证密码 char M500PiccAuthKeyun_signed char auth_mode ， unsigned char snr， un_signed char keys，unsigned char block> ；这是三轮认证函数，整个过程包括：先将所要拜访的区密码加密，再将加密后的密码通过Loadkey 存入 MF RCS00 的 Key 缓存中，接着进行认证；假如密码相同，就认证胜利，卡准许进行读写操作；6>读卡 char M50OPiccReadunsigned charaddr ， unsigned char*data> 读到的卡号数据存入data 中；7>卡挂起 char MfS00PiccHaltvoid> ，卡挂起后，即使不拿走，也不会再重复读卡；获得卡号后，读卡模块和主 MCU 通过 P2 口及 2 根握手线交换数据；4 卡号处理软件设计主 MCU 获得读卡模块送来的卡号后，检索储备器中有无此卡，没有就为无效卡，如有此卡就依据群组表、时段表中的授权情形来执行命令，并将读卡大事存到储备器中卡号处理流程图见图4>；5 结 论笔者主要介绍一种基于RCS00 的智能门禁掌握系统，通过应用证明系统运行稳固；本系统通用性强，适用面广，在现有硬件的基础上，只要将软件作适当的修改就可以将其设计成其他方面的应用，如一卡通、停车场自动收费系统、公交自动收费系统等；参考文献：1 KLAVS F z射频识别 RFID> 技术 无线电感应的应答器和非接触IC 卡的原理与应用M 第 2 版陈大才，王卓人译北京；电子工业出版社，20012 王汝琳智能门禁掌握系统M 北京；电子工业出版社，20043 何将三，陈国栋基于MF RC500 的射频识别读写器设计J单片机与嵌入式系统应用， 2004， 11>： 52-54 4 谢悦平，王新川运算机系统牢靠性问题的讨论J 河北科技高校学报， 2001， 223>： 10 135 孙玉杰，李雪丽，马献果提高电路牢靠性的几项技术J 河北科技高校学报，2002， 23I> ： 41-44