计算机学院毕业设计优秀基于RFID门禁管理系统的设计.docx

计算机学院毕业设计优秀基于RFID门禁管理系统的设计.docx

《计算机学院毕业设计优秀基于RFID门禁管理系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机学院毕业设计优秀基于RFID门禁管理系统的设计.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机学院毕业设计优秀基于RFID门禁管理系统的设计

基于RFID门禁管理系统的设计

摘要

门禁管理系统，又称为出入口控制系统，属于智能弱电系统中的一种安防系统,它作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体。

它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。

本系统基于WindowsXP操作系统MicrosoftVisualC++平台，模拟门禁控制器。

硬件采用深圳先施公司提拱的SenseISO18000-6CI系列读写器，以及串口通迅API软件开发包。

通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启,同时系统可以对RFID标签信息进行修改删除管理。

本文分析了门禁系统功能需求和RFID的工作原理和特点，对基于RFID技术的门禁管理系统进行了设计和实现。

系统实现人员出入控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化，实现自动，安全的智能门禁管理目标。

关键字：

RFID门禁考勤安防

DESIGNFORACCESSCONTROLSYSTEM

BASEDONRFID

ABSTRACT

Accesscontrolsystem,alsoknownasimportandexportcontrolsystem,isasmartweaksecuritysystem,itasanewtypeofmodernsafetymanagementsystem,setautomaticidentificationtechnologyandmodernsafetymeasuresasawhole.Thesystemcanautomaticallyrecordtimestaffoutofthesituation,restrictionsoninternalstaffaccessarea,accesstime,andpolitelyrefuseuninvitedguest,iteffectivelyprotectyourpropertyfrominfringementaswell.

ThesystemisbasedonWindowsXPoperatingsystem,usingMicrosoftVisualC++platform,simulatingAccessController.HardwarebyShenzhenSenseCompanyprovidedSenseISO18000-6CISeriesreaderandSerialCommunicationAPISoftwareDevelopmentKit.ThroughRFIDtechnology,electronickeyauthentication（RFIDtags）thelegality,controlelectronicdoorlocksopened.ThesystemdoRFIDtaginformationmanageaswell.

ThisthesisanalyzestheRFIDaccesscontrolsystemfunctionalrequirementsandtheworkingprincipleandcharacteristicsofRFIDtechnology-basedaccesscontrolmanagementsystemdesignandimplementation.Systemtoachievepersonnelaccesscontrol,timeandattendancedatacollection,datastatisticsandinformationinquiryprocessautomation,secureintelligentaccessmanagementobjectives.

keyword：

RFIDAccesscontrolRecordSafety

1前言

1.1项目概述

门禁系统，又称为出入口控制系统，在科学技术发达的今天，已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理。

它不止是作为进出口管理使用，而且还能有助于内部的有序化管理。

它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客。

同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。

门禁管理系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，它正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展，广泛应用在智能大厦、智能小区、办公室、宾馆等各种房间门、大门、人行通道的管理方面在国内，门禁系统也己悄然兴起，包括邮电系统，供电系统，银行系统，住宅小区，度假村等各种类型的场所都已有使用门禁系统的范例，并且呈现出高速发展的态势。

门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品如闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动地控制替代了被动监视的方式，通过对主要通道的控制大大地防止了罪犯从正常通道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围制止犯罪或减少损失。

RFID是射频识别技术的英文（RadioFrequencyIndenfification）缩写，是20世纪90年代随着网络技术普及而被重新认识和得到普遍重视的一种自动ID识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合（电磁感应或电磁传播），实现无接触信息传递并得到被标识物的ID信息以做到识别目的物的技术。

自2004年起，全球范围内掀起了一场无线射频识别热潮，包括沃尔玛、保洁、波音公司在内的商业巨头无不积极推动RFID在制造、零售、交通等行业的应用。

RFID技术及应用正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世纪最有潜力的技术之一，它的发展和应用推广将是自动识别行业的一场技术革命。

与此同时，无线射频识别在门禁管理系统方面的应用也己逐渐成熟。

1.2项目背景

1.2.1学院背景:

本软件以我院在校大学生为研发主体，RFID实验室老师提供技术指导。

通过本项目的研发，能够达到以下几个目标：

1）理论与实践相结合，培养学生的实际动手能力，使学生熟悉软件的开发规范、方法和技巧，为使其成为合格的、优秀的大学毕业生打下良好基础。

2）紧跟当前科技发展前沿，熟悉RFID技术工作原理、行业应用、发展方向，能够进行RFID相关的应用型项目开发，拓宽学生的知识面，使其更加贴近社会需求。

3）提升我院的科学研究水平和项目管理能力，使更多的教师加入到科学研究的队伍，提升教师的科研能力，从而更好的为教学服务。

1.2.2行业背景

目前一卡通系统的规模越来越大，建筑面积几十万平方米的大型、超大型建筑群的系统、跨地域的集团性企业统一数据库管理整合型系统、超大型连锁企业的系统，这些庞大系统的控制点往往都在一千点以上，甚至三、四千点，门禁一卡通系统的结构也随着这些系统的需求发生着构架建设革命和控制设备升级。

尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。

今年中国已有40多家企业闯入世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。

随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。

RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。

最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。

产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。

今后几年，一批国产RFID企业,如：

创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团。

迅速发展壮大，在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。

随着用户对系统了解的深入，系统功能的需求正向着大型化、管理型系统变化，一卡通系统也在智能卡应用类型、认证方式、应用子系统扩展和系统构架等各方面得到了全面发展。

期望未来的门禁一卡通系统可以做得完美无缺，为安防增添薄力，使中国的智能化事业更上一层楼。

1.3开发环境

RFID门禁管理系统分软件和硬件两部分，软件是在Windowsxp操作系统下设计实现，其包括两部分：

（1）门禁系统管理系统

这部分基于VisualC++6.0,应用MFC进行界面设计，以先施提拱串口通信API软件开发组件，完成读标签和写标签等功能操作。

（2）数据库设计

这部分用MySQL数据库设计完成，其中VisualC++6.0利用ODBCAPI实现MySQL数据库功能调用。

硬件部分是采用深圳先施公司提拱的SenseISO18000-6CI系列读写器，天线，以及射频卡。

1.4系统特色

本系统最大特色是基于RFID先进技术。

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下：

短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。

对于门禁系统在一些特定场所（需远距离感应或开放式通道管理）的应用（如会议签到系统、大人流量考勤、学生的出入管理，其人员通常具有相当的身份或特殊性，如果采用近距离持卡刷卡进出模式在礼节和可实施性上就完全不可取），其原有的IC卡系统已经远远不能满足应用需求；而基于RFID无线射频识别技术，这些问题便可以迎刃而解了。

RFID技术解决了IC无源卡不能远距离感应问题：

读写距离1.0m-1.5m；也解决了大人流快速通过的问题：

每秒钟可同时识别50张卡片。

2总体概述

2.1项目目标

通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启；对RFID标签信息进行管理；对用户信息进行管理。

同时记录出入信息作为考勤管理.实现自动，安全的智能门禁管理目标。

该门禁系统的设计目的是实现人员出入控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便人员进出开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况。

2.2研发内容

本课题出自研发中心RFID射频技术实验室学生创新项目。

本课题完成基于RFID射频技术的门禁管理系统。

硬件方面：

前端采用RFID天线及读卡器完成标签感应功能，然后将读取的标签信息通过串口传送给计算机处理，在计算机上设计门禁系统软件，并完成软件方面内容。

软件方面：

使用VisualC++6.0编写门禁管理系统，完成系统登陆、读卡器的连接、发卡、修改卡、记录卡、控制门锁闭合、语音提示、考勤记录查询、数据库和门禁系统通讯及将数据库中的记录显示等功能。

2.3功能需求

市场应用门禁系统具体的功能需求如下：

卡片使用模式：

可采用非接触式RFID卡和韦根卡；刷卡开门：

用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件；

按钮开门：

对于安全级别较低的门禁管制区域或者不需双向管制的区域，用户可选择按钮开关门；出入等级控制：

系统可任意对卡片的使用时间、使用地点进行设定，即对不同的卡片进行时区管制和节假日管制、有效期管制、访问区域的管制。

具有合法权限的用户才可开门，对非法行为系统将会报警。

时间段设置：

不同的用户的时段和访问区域可编程设置，同时对某些安全性较高的门禁区域，必须有多卡认证功能，必须多用户在规定时间内刷卡才能开门；

报警功能：

如发生控制器异常、非法卡开门、强制开门、开门超时、读卡器或者控制器被破坏等事件时则系统将发出报警信号、并记录事件；

定时事件：

系统可设置定时事件，对某些门禁管制区域实施定时开关门处理；互锁判断功能：

系统可对某些管制区域设置互锁条件，当输人端口状态满足互锁条件的时候方可进行开关门处理；

局域网互联功能：

门禁控制器可通过局域网与管理系统互联，共同完成对出入口的监控和管理。

上位机管理系统可对控制器进行参数的设置和初始化，并对控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息，节假日信息、时段信息等；

远程控制：

门禁管理系统通过网络可远程控制门锁的开启和关闭；

实时监控：

门禁管理系统实时监控各个门的状态和用户的刷卡信息；

时间校正：

上位机管理系统可对门禁控制器进行时间的校正；

记录存储功能：

系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。

本次项目实施的需求功能如下：

卡片使用模式：

可采用非接触式RFID卡；刷卡开门：

用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件；

控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息，

系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。

2.4开发平台简介

RFID门禁管理系统分软件和硬件两部分，软件部分基于VisualC++6.0,应用MFC进行界面设计，以先施提拱串口通信API软件开发组件，完成读标签和写标签等功能操作。

硬件部分是采用深圳先施公司提拱的SenseISO18000-6CI系列读写器，天线，以及射频卡。

2.4.1MicrosoftVisualC++介绍

MicrosoftVisualC++，简称MSVC、VC++或VC，是微软公司的C++开发工具，具有集成开发环境，具有编辑C语言，C++以及C++/CLI等编程语言的能力。

VC++整合了便利的除错工具，特别是整合了WindowsAPI、DirectXAPI和Microsoft.NET框架（6.0没有）。

目前最新的版本是MicrosoftVisualC++2008，VisualC++6.0是其经典版本。

VisualC++以拥有“语法高亮”，IntelliSense（自动编译功能）以及高级除错功能而著称。

比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。

还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。

其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。

这些特征明显缩短程式编辑、编译及连结的时间花费，在大型软件计划上尤其显著。

其运行界面如下:

图2-1MicrosoftVisualC++主界面

图2-2MicrosoftVisualC++主界面

2.4.2MFC概述

1）MFC是一个编程框架

MFC（MicrosoftFoundationClassLibrary）中的各种类结合起来构成了一个应用程序框架，它的目的就是让程序员在此基础上来建立Windows下的应用程序，这是一种相对SDK来说更为简单的方法。

因为总体上，MFC框架定义了应用程的轮廓，并提供了用户接口的标准实现方法，程序员所要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓。

MicrosoftVisualC++提供了相应的工具来完成这个工作：

AppWizard可以用来生成初步的框架文件（代码和资源等）；资源编辑器用于帮助直观地设计用户接口；ClassWizard用来协助添加代码到框架文件；最后，编译，则通过类库实现了应用程序特定的逻辑。

MFC封装了Win32API，OLEAPI，ODBCAPI等底层函数的功能，并提供更高一层的接口，简化了Windows编程。

同时，MFC支持对底层API的直接调用。

MFC提供了一个Windows应用程序开发模式，对程序的控制主要是由MFC框架完成的，而且MFC也完成了大部分的功能，预定义或实现了许多事件和消息处理，等等。

框架或者由其本身处理事件，不依赖程序员的代码；或者调用程序员的代码来处理应用程序特定的事件。

MFC是C++类库，程序员就是通过使用、继承和扩展适当的类来实现特定的目的。

例如，继承时，应用程序特定的事件由程序员的派生类来处理，不感兴趣的由基类处理。

实现这种功能的基础是C++对继承的支持，对虚拟函数的支持，以及MFC实现的消息映射机制。

2）MDI应用程序的构成

本节解释一个典型的MDI应用程序的构成。

用AppWizard产生一个MDI工程（无OLE等支持），AppWizard创建了一系列文件，构成了一个应用程序框架。

这些文件分四类：

头文件（.h），实现文件（.cpp），资源文件（.rc），模块定义文件（.def）等。

构成应用程序的对象

图2-3解释了该应用程序的结构，箭头表示信息流向：

图2-3MDI应用程序结构图

从CWinApp、CDocument、CView、CMDIFrameWnd、CMDIChildWnd类对应地派生出CTApp、CTDoc、CTView、CMainFrame、CChildFrame五个类，这五个类的实例分别是应用程序对象、文档对象、视对象、主框架窗口对象和文档边框窗口对象。

主框架窗口包含了视窗口、工具条和状态栏。

对这些类或者对象解释如下。

（1）应用程序

应用程序类派生于CWinApp。

基于框架的应用程序必须有且只有一个应用程序对象，它负责应用程序的初始化、运行和结束。

（2）边框窗口

如果是SDI应用程序，从CFrameWnd类派生边框窗口类，边框窗口的客户子窗口（MDIClient）直接包含视窗口；如果是MDI应用程序，从CMDIFrameWnd类派生边框窗口类，边框窗口的客户子窗口（MDIClient）直接包含文档边框窗口。

如果要支持工具条、状态栏，则派生的边框窗口类还要添加CToolBar和CStatusBar类型的成员变量，以及在一个OnCreate消息处理函数中初始化这两个控制窗口。

边框窗口用来管理文档边框窗口、视窗口、工具条、菜单、加速键等，协调半模式状态（如上下文的帮助（SHIFT+F1模式）和打印预览）。

（3）文档边框窗口

文档边框窗口类从CMDIChildWnd类派生，MDI应用程序使用文档边框窗口来包含视窗口。

（4）文档

文档类从CDocument类派生，用来管理数据，数据的变化、存取都是通过文档实现的。

视窗口通过文档对象来访问和更新数据。

（5）视图类

视图类从CView或它的派生类派生。

视和文档联系在一起，在文档和用户之间起中介作用，即视在屏幕上显示文档的内容，并把用户输入转换成对文档的操作。

（6）文档模板

文档模板类一般不需要派生。

MDI应用程序使用多文档模板类CMultiDocTemplate；SDI应用程序使用单文档模板类CSingleDocTemplate。

应用程序通过文档模板类对象来管理上述对象（应用程序对象、文档对象、主边框窗口对象、文档边框窗口对象、视对象）的创建。

这里，用图的形式可直观地表示所涉及的MFC类的继承或者派生关系，如图2-4所示意。

图2-4MFC类结构图

图2-4所示的类都是从CObject类派生出来的；所有处理消息的类都是从CCmdTarget类派生的。

如果是多文档应用程序，文档模板使用CMultiDocTemplae，主框架窗口从CMdiFarmeWnd派生，它包含工具条、状态栏和文档框架窗口。

文档框架窗口从CMdiChildWnd派生，文档框架窗口包含视，视从CView或其派生类派生。

2.4.3S1864I读写器介绍

S1864IUHFRFID固定式多通道读写器是先施科技完全拥有自主知识产权，针对ISO18000-6C协议的多通道电子标签读写器。

可以通过高频电缆外接最多4个不同增益的平板天线，扩展读卡有效范围，降低用户硬件成本。

此读写器提供三种工作方式（主从、定时、触发），读写器I/O接口具有四路触发功能，可以外接光电或者机械触发装置，控制读写器的工作状态。

对标签具有ID号列举、数据读、写、锁定等功能，并提供适合具体应用的API函数，方便用户的二次开发。

本产品是需要安装在室内或防水箱内的工业级产品，铝合金外壳，具有很好的抗干扰、防雷击和防水能力，适合于物流、车辆、人员管理等多种场合使用。

其外形如图2-5、图2-6所示：

图2-5S1864I前面板示意图

图2-6S1864I背板示意图

图2-7S1864I指示灯示意图

读写器指示灯功能说明：

􀁺Power：

+12V电源指示灯；

􀁺RFTX：

射频工作指示灯，读写器在发射射频功率时，指示灯点亮；

􀁺COM：

串口通信指示灯，读写器与其他设备进行RS-232串口通讯时，指示灯点亮；

􀁺Ethernet：

网口通讯指示灯，读写器与网络连接并进行通讯时，指示灯点亮；

􀁺ANT.1~4：

天线连接指示灯，当有闭路天线连接到天线口上同时天线在工作时，对应的天线指示灯点亮。

3RFID系统技术与产业概要

3.1RFID系统组成

阅读器（Reader）：

读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线（Antenna）：

在标签和读取器间传递射频信号。

标签（Tag）：

由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改。

用户数据区（DATA）是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。

读写器对标签的操作有三类：

识别（Identify）:

读取UID；

读取（Read）:

读取用户数据；

写入（Write）:

写入用户数据

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。

读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。

通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。

图3-1RFID系统组成图

3.2RFID基本工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：

标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统,是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。

以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应偶合（InductiveCoupling）及