RC智能门禁控制系统研究报告.docx

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RC智能门禁控制系统研究报告

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基于RC500的智能门禁控制系统研究

来源：

一^通世界作者：

袁万锦张革2018-10-911:

16:

52评论0条

摘要：

介绍了基于RC500的智能门禁控制系统的设计与开发，门禁控制器主要由射频天线、读卡模块、单片机控制系统及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MFRC500的接口原理图，对读卡程序进行了说明，最后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；MFRC500；RS485网络

智能门禁系统是指采用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控制系统。

本系统的前端设备为基于MFRC500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、准确性高、安

全性高、识别号唯一无法伪造、可同时识别多个识别对象的优点。

本系统由若干台门禁控制器组成，由RS485网络相互连接，通过RS485/232转换器与计算机相

连，并通过管理计算机对各门进行控制。

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，控制器才向电控门锁发出开锁指令，允许持卡人进门。

无效卡或没有经过授权的卡，以及授权卡在非有效时段内，控制系统则不会向电控门锁发出开锁指令，不允许进门。

根据需要，管理者可以随时增加、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，管理者通过调阅出入口的读卡记录，可以方便地查询持卡人进门的情况，通过管理计算机上的软件还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、存储器、键盘、

LCD显示器、实时时钟、I/O接口、RS485通信模块、看门狗外围电路而构成智能门禁控制器。

MCU（微控制器>采用AT89C52（其开发简单，运行稳定>;存储器采用AT24C512（用于存储系统参数及数据，AT24C512是基于IC总线的串口操作方式，是性价比较高的存储芯片>;液晶屏采用

TC1602A;时钟芯片采用PHILIPS公司的PCF8563（也是基于IC总线的串口操作方式，可以很方便地记录时间>;键盘采用4X4矩阵键盘；防止系统死机采用MAX813L（作为看门狗>。

与上位机的通

信采用RS485通信模式，通信距离可以达到1200m左右。

图1门禁控制器结构框图

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MFRC500

是整个读卡器的核心，它将完成读写非接触式IC卡的所有必需功能，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内核特殊的内存寄存器的读写来控制

RC500的。

读取RC500一般是指向Mifare卡请求。

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的控制。

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用的是M勒编码，而从卡到读卡

器的数据信息采用的是曼彻斯特编码。

生MCU

MCI'

RC5D0

天蜒电路|

图2读卡模块结构图

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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，故每次通信前必须约定通信是由主MCU发起还是由读卡模块发起。

本系统用8255扩展了一部分I/O接口，键盘采用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。

门禁控制器通过8255扩展的PA口和PB口来直接对出人口进行控制。

系统需要管理指示灯、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控制，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，每个门禁控制器都有一个唯一的地址号，控制中心计算机由此可以区分不同的门禁控制器。

门禁控制器启用前，首先由管理计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况及控制模式、人员信息、允许的时间和出入门方式等参数。

门禁控制器经过初始化以后就能独立脱机运行，当有人读卡时，控制器将卡号与内存中预设信息进行比较，进行相应的控制开门与否的操作，并将事件记录下来。

2AT89C52与MFRC500接口电路

MFRC500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，中断请求口IRQ和单片机的中断1（INT1＞连接，即单片机利用MFRC500提供中断信息对其进行控制。

其他则是ALE,NRD,NWR,RST,NCS等单片机和射频芯片的通信、控制等接口。

AT89C52与

MFRC500接口电路图见图3。

图3AT89C52与MFRC500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，要按固定的顺序执行一系列的操作指令。

微处理器对卡的所有操作都是通过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charMf500PcdLoadKeyE2（un_signedcharkey_type，unsignedcharsector，un_signedchar*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准备，以检验进入射频区内的卡是否为本系统的卡。

2＞询卡M500PiccCommonRequest（unsignedcharreq_code，unsignedcharatq＞。

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，读卡器必须不断发出请求信号，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

是请求模式，共有Requestall和Requeststd两种模式。

Requestall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Requestall指令读卡片失败时，Requestall指令将连续地读卡，直到读

卡成功才进入非连续性的读卡模式。

Requeststd指令的使用和Requestall指令刚巧相反。

Requeststd

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围内，Requeststd指令在成功地读取这

一张卡片之后，进入对卡片的其他操作。

如果其他操作完成之后，又进入Requeststd指令操作，则

Requeststd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围内，Requeststd指令将始终连续地进行读卡操作。

本系统采用Requeststd模式询卡，读

卡后将卡挂起，这样在天线范围内卡只会被读一次，卡不离开天线范围不会被重复读卡。

3＞防冲突charM500PiccCascAnticoll（tin_signedcharbent，unsignedchar*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。

如果知道卡的序列号，则可跳过这一步，执行下一步选卡操作。

4＞选卡charM5O0PiccCascSelect（unsignedcharsnr，unsignedchar*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

歸信息

图4卡号处理程序流程图

5＞验证密码charM500PiccAuthKey（un_signedcharauth_mode,unsignedcharsnr,un_signedcharkeys,unsignedcharblock〉。

这是三轮认证函数，整个过程包括：

先将所要访问的区密码加密，再将加密后的密码通过Loadkey存入MFRCS00的Key缓存中，接着进行认证。

如果密码相同，则认证成功，卡准许进行读写操作。

6＞读卡charM50OPiccRead（unsignedcharaddr，unsignedchar*data＞读到的卡号数据存入data中。

7＞卡挂起charMfSOOPiccHalt（void＞，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，检索存储器中有无此卡，没有则为无效卡，若有此卡则根据群组表、时段表中的授权情况来执行命令，并将读卡事件存到存储器中（卡号处理流程图见图4>。

5结论

笔者主要介绍一种基于RCSOO的智能门禁控制系统，通过应用证明系统运行稳定。

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：

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